氣象基礎(chǔ)知識培訓(xùn)演講人：目錄CONTENTS01氣象學(xué)概述02大氣結(jié)構(gòu)與成分03氣象要素與觀測04天氣系統(tǒng)與預(yù)報05氣象災(zāi)害與防御氣象學(xué)概述01定義與學(xué)科范疇與物理學(xué)、化學(xué)、海洋學(xué)、地理學(xué)等學(xué)科交叉，涉及流體力學(xué)、熱力學(xué)、輻射傳輸?shù)壤碚摶A(chǔ)，同時需借助計算機建模和遙感技術(shù)?？鐚W(xué)科關(guān)聯(lián)氣象學(xué)是研究大氣層物理、化學(xué)特性及其運動規(guī)律的科學(xué)，涵蓋天氣現(xiàn)象、氣候系統(tǒng)、大氣環(huán)流等核心內(nèi)容，屬于地球科學(xué)的重要分支。分支領(lǐng)域包括天氣學(xué)、氣候?qū)W、大氣物理學(xué)、大氣化學(xué)、應(yīng)用氣象學(xué)等，各分支針對不同尺度或特定現(xiàn)象展開研究。學(xué)科定義研究范圍與應(yīng)用領(lǐng)域氣候變化研究分析全球變暖、極端氣候事件成因，評估其對生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟的長遠(yuǎn)影響。環(huán)境監(jiān)測追蹤大氣污染物擴散規(guī)律，支持空氣質(zhì)量預(yù)警和減排政策制定。天氣預(yù)測通過數(shù)值模型和觀測數(shù)據(jù)，短期預(yù)報臺風(fēng)、暴雨等災(zāi)害性天氣，為交通、農(nóng)業(yè)提供決策支持。航空氣象研究高空風(fēng)切變、積冰等航空危險天氣，保障飛行安全與航線優(yōu)化。氣象學(xué)的重要性防災(zāi)減災(zāi)精準(zhǔn)預(yù)警自然災(zāi)害（如颶風(fēng)、干旱），減少人員傷亡和經(jīng)濟損失，提升應(yīng)急響應(yīng)能力。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供積溫、降水預(yù)測，指導(dǎo)作物種植周期和灌溉計劃，保障糧食安全。能源管理風(fēng)能、太陽能發(fā)電依賴氣象數(shù)據(jù)優(yōu)化選址和發(fā)電效率，推動可再生能源發(fā)展。公眾健康預(yù)測高溫、寒潮等極端天氣對疾病傳播的影響，輔助公共衛(wèi)生干預(yù)措施制定。大氣結(jié)構(gòu)與成分02大氣層的劃分對流層最接近地表的大氣層，厚度約8-15公里，集中了75%的大氣質(zhì)量和幾乎全部水蒸氣，天氣現(xiàn)象主要發(fā)生在此層。平流層位于對流層之上，高度約50公里，臭氧層集中于此，吸收紫外線輻射，溫度隨高度增加而升高。中間層高度約50-85公里，溫度隨高度增加而下降，是大氣中最冷的部分，流星現(xiàn)象多發(fā)生于此層。熱層高度約85-500公里，溫度極高但熱量稀薄，極光現(xiàn)象發(fā)生在此層，衛(wèi)星和空間站也在此運行。散逸層大氣的最外層，逐漸過渡到太空，氣體分子極其稀薄，部分氣體分子逃逸到宇宙空間。0102030405氮氣占大氣體積的78%，是大氣中最主要的氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對生命活動有重要作用。氧氣占大氣體積的21%，是維持生命的關(guān)鍵氣體，參與呼吸作用和燃燒過程。氬氣占大氣體積的0.93%，是惰性氣體，不參與化學(xué)反應(yīng)，常用于照明和焊接保護氣。二氧化碳占大氣體積的0.04%，是溫室氣體之一，參與光合作用和碳循環(huán)，對氣候有重要影響。其他微量氣體包括氖、氦、甲烷、臭氧等，雖然含量極少，但在大氣化學(xué)和氣候中起重要作用。主要氣體成分0102030405大氣成分變化工業(yè)排放影響人類活動大量排放二氧化碳、甲烷等溫室氣體，導(dǎo)致大氣成分比例發(fā)生變化，加劇溫室效應(yīng)。臭氧層耗損氟氯烴等化學(xué)物質(zhì)破壞平流層臭氧，形成臭氧空洞，增加地表紫外線輻射強度。氣溶膠增加工業(yè)排放和生物質(zhì)燃燒增加大氣中氣溶膠含量，影響云的形成和降水過程。自然過程變化火山噴發(fā)、森林火災(zāi)等自然過程會短期改變局部大氣成分，影響氣候和空氣質(zhì)量。氣象要素與觀測03表示大氣冷熱程度的物理量，直接影響人類活動、植物生長及天氣系統(tǒng)的演變，測量工具包括玻璃溫度計、電子溫度傳感器等。單位面積上大氣柱的重量，是天氣預(yù)報的重要參數(shù)，常用水銀氣壓計或空盒氣壓表測量，低氣壓常伴隨降水天氣。反映空氣中水汽含量的指標(biāo)，分為絕對濕度和相對濕度，通過干濕球濕度計或電容式傳感器測定，高濕度易引發(fā)悶熱感或霧霾。描述空氣水平運動的物理量，風(fēng)速由風(fēng)速儀測量，風(fēng)向通過風(fēng)向標(biāo)確定，對航空、航海及風(fēng)能利用至關(guān)重要。常見氣象要素溫度氣壓濕度風(fēng)速與風(fēng)向觀測技術(shù)與方法集成傳感器、數(shù)據(jù)采集器和通信模塊，實現(xiàn)無人值守連續(xù)監(jiān)測，顯著提升觀測時效性和覆蓋密度。自動化觀測雷達(dá)監(jiān)測降水強度及風(fēng)暴結(jié)構(gòu)，衛(wèi)星遙感提供全球云圖和海溫數(shù)據(jù)，彌補地面觀測的空間局限性。遙感技術(shù)利用無線電探空儀搭載氣球升空，獲取不同高度層的氣象要素垂直分布，用于分析大氣層結(jié)穩(wěn)定度及鋒面活動。高空探測通過氣象站網(wǎng)絡(luò)實時采集溫、壓、濕、風(fēng)等數(shù)據(jù)，采用標(biāo)準(zhǔn)化儀器布局和觀測流程，確保數(shù)據(jù)可比性和準(zhǔn)確性。地面觀測數(shù)據(jù)收集與分析質(zhì)量控制剔除異常值并修正系統(tǒng)誤差，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法檢驗數(shù)據(jù)一致性，確保觀測結(jié)果符合氣象學(xué)原理。02040301可視化呈現(xiàn)利用等值線圖、色斑圖動態(tài)展示氣象要素空間分布，輔助預(yù)報員識別天氣系統(tǒng)演變趨勢。同化處理將多源觀測數(shù)據(jù)融入數(shù)值模型初始場，通過變分或集合卡爾曼濾波技術(shù)優(yōu)化預(yù)報初始條件。氣候統(tǒng)計對長期觀測數(shù)據(jù)進行均值、極值及趨勢分析，揭示區(qū)域氣候變化特征，支撐防災(zāi)減災(zāi)決策。天氣系統(tǒng)與預(yù)報04天氣系統(tǒng)類型鋒面系統(tǒng)冷鋒、暖鋒和靜止鋒是影響天氣變化的主要系統(tǒng)，冷鋒帶來降溫和大風(fēng)，暖鋒常伴隨持續(xù)性降水，靜止鋒則導(dǎo)致長時間陰雨天氣。01氣旋與反氣旋氣旋（如溫帶氣旋和熱帶氣旋）帶來強降水和風(fēng)暴，反氣旋則通常導(dǎo)致晴朗干燥的天氣，兩者共同影響大范圍天氣格局。高壓脊與低壓槽高壓脊控制下的地區(qū)天氣穩(wěn)定，低壓槽則易引發(fā)對流性天氣，如雷暴和短時強降水，是天氣預(yù)報中需要重點關(guān)注的對象。局地環(huán)流系統(tǒng)山谷風(fēng)、海陸風(fēng)和城市熱島效應(yīng)等局地環(huán)流系統(tǒng)對小尺度天氣有顯著影響，尤其在復(fù)雜地形區(qū)域表現(xiàn)更為突出。020304預(yù)報方法與技術(shù)多普勒雷達(dá)可探測降水強度、風(fēng)場結(jié)構(gòu)和強對流天氣，對短臨預(yù)報（0-6小時）具有不可替代的作用。雷達(dá)探測技術(shù)通過靜止氣象衛(wèi)星和極軌衛(wèi)星獲取云圖、水汽圖和輻射數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測天氣系統(tǒng)發(fā)展和演變過程。衛(wèi)星遙感技術(shù)基于歷史氣象數(shù)據(jù)建立統(tǒng)計模型，適用于長期趨勢預(yù)測和要素預(yù)報，如月平均溫度和降水距平預(yù)測。統(tǒng)計預(yù)報方法利用超級計算機求解大氣運動方程組，通過初始場和邊界條件模擬未來天氣變化，是現(xiàn)代天氣預(yù)報的核心技術(shù)。數(shù)值天氣預(yù)報預(yù)報準(zhǔn)確率提升將觀測數(shù)據(jù)與模式背景場最優(yōu)融合，改善初始場質(zhì)量，如四維變分同化（4D-Var）和集合卡爾曼濾波（EnKF）等先進方法。資料同化技術(shù)通過擾動初始條件和物理參數(shù)化方案生成預(yù)報集合，量化預(yù)報不確定性，提高極端天氣事件的預(yù)警能力。利用深度學(xué)習(xí)算法處理海量氣象數(shù)據(jù)，建立天氣系統(tǒng)識別和預(yù)報模型，輔助傳統(tǒng)數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品解釋應(yīng)用。集合預(yù)報系統(tǒng)發(fā)展高分辨率區(qū)域模式（如1-3公里網(wǎng)格），更好刻畫地形、云微物理過程和邊界層效應(yīng)，改進強對流和降水預(yù)報。模式分辨率提升01020403人工智能應(yīng)用氣候變化研究氣候系統(tǒng)驅(qū)動機制分析太陽輻射、溫室氣體濃度變化及海洋環(huán)流等自然與人為因素對氣候系統(tǒng)的綜合影響。研究全球變暖背景下颶風(fēng)、干旱、熱浪等極端事件的頻率與強度變化規(guī)律。運用超級計算機進行多場景氣候模擬，評估不同排放路徑下的長期氣候響應(yīng)。極端天氣事件關(guān)聯(lián)性氣候模型模擬技術(shù)氣候影響分析社會經(jīng)濟成本核算統(tǒng)計因氣候災(zāi)害導(dǎo)致的基礎(chǔ)設(shè)施損毀、能源需求變化及公共衛(wèi)生支出增加等直接損失。03預(yù)測溫度上升、降水模式改變對主要糧食作物生長周期和產(chǎn)量的區(qū)域性影響。02農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力波動生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評估量化森林退化、物種遷徙及珊瑚白化等現(xiàn)象與氣候變化的因果關(guān)系。01應(yīng)對策略減緩技術(shù)應(yīng)用設(shè)計彈性城市排水系統(tǒng)、建立早期預(yù)警網(wǎng)絡(luò)及調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)以適應(yīng)新氣候常態(tài)。適應(yīng)措施優(yōu)化推廣碳捕集與封存（CCS）、可再生能源替代及工業(yè)能效提升等關(guān)鍵技術(shù)。國際合作框架完善《巴黎協(xié)定》實施細(xì)則，推動跨國技術(shù)轉(zhuǎn)讓與氣候融資機制落地。氣象災(zāi)害與防御05臺風(fēng)災(zāi)害臺風(fēng)帶來強風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮，可能導(dǎo)致房屋倒塌、農(nóng)田淹沒和基礎(chǔ)設(shè)施損壞，沿海地區(qū)尤其易受影響。暴雨洪澇短時間內(nèi)強降雨引發(fā)城市內(nèi)澇和河流泛濫，造成交通癱瘓、電力中斷和居民財產(chǎn)損失，低洼地區(qū)風(fēng)險更高。干旱災(zāi)害長期無有效降水導(dǎo)致土壤水分不足，影響農(nóng)作物生長和水資源供應(yīng)，嚴(yán)重時可能引發(fā)糧食危機和生態(tài)退化。寒潮凍害強冷空氣侵襲導(dǎo)致氣溫驟降，對農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和人體健康造成威脅，特別是對不耐寒的動植物影響顯著。災(zāi)害類型與特征監(jiān)測與預(yù)警建立多渠道預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，通過電視、廣播、手機短信和社交媒體及時向公眾傳遞災(zāi)害預(yù)警，減少災(zāi)害損失。預(yù)警信息發(fā)布布設(shè)密集的地面觀測站點，實時采集溫度、濕度、風(fēng)速和氣壓等數(shù)據(jù)，支撐災(zāi)害天氣的精細(xì)化預(yù)報。地面觀測站網(wǎng)通過氣象雷達(dá)探測降水強度和移動方向，精準(zhǔn)定位強對流天氣，為短時臨近預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用利用氣象衛(wèi)星實時觀測云層、溫度和水汽分布，提供大范圍的氣象數(shù)據(jù)，幫助預(yù)測臺風(fēng)路徑和暴雨范圍。氣象衛(wèi)星監(jiān)測防御措施工程防御措施修建防洪堤壩、排水系統(tǒng)