航海技术专业《第18章海上天气预报》.docx

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航海技术专业《第18章海上天气预报》

第十八章海上天气预报

一、天气预报的概念、分类与方法

天气预报是指根据气象观探测资料，应用天气学、动力学、统计学的原理和方法，对某区域或某地点未来一定时段的天气状况作出定性或定量的预测。

天气预报的种类按预报时效可大致分为：

短时预报几小时以内、短期预报1～3天、中期预报4～10天、长期预报10天以上、超长期预报〔1年以上〕等；按效劳对象可划分为：

日常天气预报和专业天气预报如航空天气预报、海洋天气预报等；按预报范围可大致划分为区域预报和站点预报等。

由于效劳对象不同，在预报工程、预报时效、预报用语等方面都存在着一定的差异。

目前制作天气预报主要采用天气学预报方法、统计学预报方法和动力学预报方法，以及由这三种根本预报方法相互结合形成的天气—统计预报方法、动力—统计预报方法和天气—动力预报方法等。

天气学预报方法〔或称天气图方法〕：

是以天气图为主要工具，配合卫星云图、雷达图等，用天气学的原理来分析和研究天气的变化规律，从而制作天气预报的方法。

这种方法主要用于制作短期预报。

统计预报方法：

是采用大量的、长期的气象观测资料，根据概率统计学的原理，寻找出天气变化的统计规律，建立天气变化的统计学模型来制作天气预报的方法。

这种方法主要用于制作中、长期预报和气象要素预报。

数值预报方法〔又称动力学预报方法〕：

数值天气预报就是利用大型高速电子计算机，在一定的边界条件和初始条件下，应用数值积分方法，求解描述大气运动的闭合微分方程组来预报天气的一种方法。

这种方法可用于制作短期预报，也可做中、长期预报和气象要素预报，近几年还开始用来做气候预报。

近年来，随着大气科学理论研究的深入，大气探测技术、通信技术、计算机技术、信息技术的开展，数值预报得到了快速开展，国内外动力数值预报已在气象业务上得到广泛使用，从而使天气预报从主观、定性向客观、定量开展。

现在，世界上15个国家建立了全球数值模式预报，40多个国家建立了有限区域模式预报，10多个国家建立了中小尺度数值预报。

我国数值预报从上世纪80年代初建立了第一个短期数值预报业务系统后至今，仅仅用了2021的时间，已开展成为世界上开展全球、有限区和中小尺度数值模式预报的主要国家之一。

目前，利用数值预报方法预报短期大势的准确率已明显高于人工主观预报，4～10天的中期形势预报及局部要素预报也已具有相当的参考价值。

现在，以数值预报方法为根底，综合运用动力学、天气学和统计学等各种方法制作天气预报，已成为各国天气预报技术的开展方向。

二、制作天气预报的一般思路

实践说明，天气的变化与天气系统及其空间分布〔即天气形势〕有密切的关系，有什么样的天气形势就有什么样的天气。

因此天气形势预报是天气预报的根底。

气象部门制作天气预报一般分两步进行：

第一步制作天气形势预报，即先对目前控制和影响预报区域的天气系统的移动和强度变化等做出预报。

目前，天气形势预报，尤其是短期形势预报根本上可以依赖数值预报了。

第二步在形势预报的根底上再作气象要素预报。

下面以地面风预报为例，说明制作气象要素预报的一般思路。

如下图，图中的B站处于低压南部，吹西南风，根据形势预报，未来12小时低压将向东北移到虚线所示的位置，即B站未来12小时将处于低压的后部，相当于原来A站所处低压的位置。

假设未来该低压强度变化不大，那么可预报B站未来的风向和风速为：

在冷锋过境前为西南风6m/s，过境时，风向从西南转为西北，过境后为西北风8m/s。

假设低压在移动过程中是逐渐加强的，那么风速可报大一些；假设在移动中减弱，那么风速可报小一些。

在上述预报的根底上再考虑地形、热力环流以及动量的上下交换等因素，结合预报经验，进行订正就可做出该站地面风的预报。

例如，当气旋由陆地移到海面时，由于摩擦力减小，即使气旋强度不变，气旋内的风速也会加大，风向与等压线的交角那么会变小。

当热力环流的低层水平风向与由气压场所决定的风向一致时，风速应报大一些；反之，那么报小一些。

假设未来大气层结和风的垂直切变有利于动量传递，那么风速应报大些，风向与上层风接近，等等。

图地面风预报示意图

实际上，对于气象要素预报，除了运用如上所述的天气学概念模式作预报外，还可有两条途径：

一是应用数值预报的结果。

数值预报的内容已从过去单一的形势预报开展到包括气压、温度、湿度、风、云和降水等气象要素在内的预报，因此预报员可以数值预报的结论为根底，再综合分析数值预报给出的形势及其它资料作出最终判断；二是定量计算。

定量计算是以数值预报产品为根底，利用客观预报的两大分支—数值预报和统计预报结合起来的动力—统计预报方法制作要素预报。

目前最常用的方法有完全预报方法

40km/h25km/h

.8m

/h，大风范围不断扩大，天气变化剧烈，当它到达千岛群岛和堪

察加半岛以东洋面时，中心气压可降至960～940h

0A。

如果在预报图〔FS和FW图〕上操作时，那么以预报天气系统中心为参考点〔不动点〕，按上述同样的方法绘出船舶相对于预报天气系统中心的相对位移线。

4〕将天气分析图上及天气报告中的大风警报范围绘在图上

4．报

报即作出沿航线上未来12或24h内的天气预报。

作天气预报时应考虑图的时效，综合使用实况图和预报图。

如用AS和FS图作航线24h天气预报时，通常前12h的预报用AS图，后12h的预报用FS图，而中间12h前后一段时间综合使用AS和FS图。

1〕风的预报

〔1〕风向的预报

风向的预报可通过气压场的情况，按照风压定律作出〔风向与等压线平行。

北半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球，那么相反〕，还要考虑摩擦力的影响〔摩擦力使风向偏离等压线由高压指向低压〕，在海面上，摩擦力使风向偏离等压线约10º～2021

〔2〕风速的预报

①天气图的应用

天气图中有大风警报，如等，另外图中有时有关于天气系统风力大小及其范围的文字说明〔前面已将其绘在图上〕，还有单站实测资料，这些可供预报时参考。

②公式计算

在天气图上计算海面风时,通常采用地转风近似法。

而地转风速可利用式〔〕或计算得到，也可以查附录1中的地转风速查算表而得。

海面实际风速约为地转风速的60%～70%，一般取65%。

2〕浪的预报

根据波浪分析AW图和波浪预报FW图上绘制的等波高线和主波向等来预报，同时要注意参考天气报告中提供的有关浪的预报结果。

需要注意的是,波浪分析AW图上的波高为风浪和涌浪的合成波高,波浪预报FW图上的波高为有效波高。

3〕雾及其它天气现象的预报

根据天气图上和天气报告中提供的浓雾及其他天气现象的预报结果，同时参考预报点附近单站实测的气象要素综合进行预报。

5．择

在上述预报的根底上，必要时船长可结合本船的性能、技术条件、载货等情况，选择一条尽量避开大风浪区的平安经济航线。

二、航线天气预报实例

明华轮2001年4月5日0000Z位于45ºN，170ºW，方案航向W，航速2021表达船舶在该航线上0000Z、12021和4月6日0000Z的天气与海况。

1．收

明华轮于0400Z收到JMH发布的ASAS图，0700Z左右陆续收到AWile相当于8个纬距的长度，在天气图上量取一个纬距长度时，应在船位附近经线上量取，据此得到24h的推算船位点图中的Q′点，连接0000Z的船位点和24h的推算船位点，得到24h内的船舶位移线段如图中的虚线所示。

同样在位移线段上取一等分点，得到12021的船舶位置。

绘相对位移线：

在AW图上，按照前面讲述的方法，画出明华轮与988h如图中的点划线所示。

同样在FS图上，画出明华轮与968h如图中的点划线所示。

图地面预报图

将AW图上0000Z、12021、2400Z的相对位置点，按其所在的经纬度逐一点到AS图上，连成相对位移线。

同理，将FS图上0000Z、12021、2400Z的相对位置点，搬到FW图上，绘成相对位移线。

4．报

根据画出的相对位移线,综合考虑AS和FS图,作出未来24h内的航线天气预报。

4月5日0000Z：

从AS图上看，0000Z船舶处于988hile，当时海上构成“东高西低〞的天气形势，上下压之间吹SW风，风力较大，通过地转风近似法求得0000Z船位点处风速约11.7m/s5～6级;从AW图上看，浪高为3m左右，浪向SW；从0000Z船位点附近测站看，当时天空多云到阴，但尚未有降水，气温8～10℃，能见度不良。

4月5日12021：

综合AS和FS图，12021船舶仍处于上述锋面气旋和高压之间，在锋面气旋SW约750nmile，12021风向为SSW，通过地转风近似法求得风速约14.6m/s6～7级；综合AW和FW图，浪高为3.5m左右，浪向偏S；12021其他天气情况根本同0000Z。

4月6日0000Z：

从FS图上看，船舶位于两个高压之间，在锋面气旋偏南方向约800nmile处，风向以偏西风为主，风速不大，约4.5m/s3～4级风；从FW图上看，海面波浪仍然较大，浪高5m左右，浪向W。

4月6日0000Z的天空状况较前有所好转，能见度中等。

5．择

从以上分析可知，明华轮从4月5日0000Z到4月6日0000Z这段时间里，根本上是迎风、顶浪航行，浪高在3～5m之间，能见度不良。

这种状况对船舶的平安航行造成一定的影响，故可以考虑将原航向改为SW，待避开大风浪区域后，再恢复原定航向。