海洋如何预测天气预报?

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首先,气象学家们确实从海洋中能获得的预测信息很少! 这是因为大气运动的主要驱动源是温度和压力的分布,而这两个量主要是由陆地上的陆地和海洋中的海水产生的。也就是说在初始条件相同的情况下,陆地和海洋的温度和压力差越大,大气运动的势头越猛烈;相反,如果陆地和海洋的温度和压强差较小,那么大气就很“安静”。因此我们可以通过观测海洋来估计大气中未来可能存在的温度和气压差,进而预估未来的天气状况。 但海洋本身的瞬时变化是很小的,这意味着即使海洋表面发生了剧烈的风暴,大气中的气压也会相对稳定。反之亦然,当大气出现强烈的气压波动的时候,海洋表面往往很平静。所以气象学家们只能通过长期的经验以及数学模型来把短暂的海洋异常与长期的大气异常联系起来。

其次,有一些海洋特征可以比较确切地提前指示未来的天气。这些特征包括浪高、波长、海温等。 海浪是海水表面运动形成的波浪,其大小用峰高(波高)表示。根据物理规律,随着海浪的生成和传播,它的峰高会不断减小,到某一点时会达到一个平衡值,此时海浪的形成就达到了一个动态的平衡,这个平衡值就是平均波高。虽然单个的海浪是一个随机的过程,但一群海浪的出现具有明显的周期性,而且平均波高的数值也可以比较可靠地预测。 除了波高,还有另一个反映海面动态的指标——波长,它是海里单位体积海水所具有的能量。如果两个同时生成的海浪,它们的波长不同,能量大的那些海浪具有的动能多,就可以率先破坏堤岸,造成更大的损失。所以波长也是一个可以用来预测未来天气变化的海面指标。

最后,还有一些研究人员尝试从海洋中寻找能够先于天气预报系统指示天气变化的信息。在这些研究里面,有些发现了北极的洋流存在可以提前一个月左右指示冷空气入侵的迹象,还有些人发现南大洋的环流可以在半年左右预告热带气旋的数量和强度,甚至还有学者注意到厄尔尼诺现象在发生前太平洋赤道海域的海洋中存在着能量聚集的情况。 虽然这些研究发现了一些能够提前预告气候变化的海洋信号,但是目前仍然没有什么理论能够比较准确解释这些信号出现的根源,更缺乏能够定量描述这些信号的方法。这些信号非常微弱,很容易被噪声掩盖。

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通常我们所说的气象卫星其实是分为太阳同步轨道和地球静止轨道两种轨道,地球静止同步轨道卫星其实就是我们常说的气象同步卫星,这种卫星轨道很高,通常在公里以上,在这种高度上只要速度合适即可实现与地球自转同步运行,从而是的卫星对地面上任一点的观测是静止的,这样我们就可以从同一个视点不间断的观测地球。当然,高轨道也有一定的坏处,一是离地球远,对地球大气的观测不如低轨道来的精细。二是观测范围大,造成其观测分辨率较低。

太阳同步轨道卫星通常高度在 公里以内,这种卫星的优点是高度较低,观测较为精细,同时由于具有较低的轨道,其往往具有更好的大气顶层观测能力,获得的观测数据在大气辐射校正和云掩模应用中具有更好的性能。同时低轨卫星也可以在空间上获取更多的观测数据,因为其观测范围较小,所以通常需要在观测时对观测器进行一定的扫描,获得更大的观测区域覆盖,对于气象观测这类需要大面积观测的数据获取有明显优势。太阳同步卫星的缺点也很明显,那就是不能静止观测,卫星运行很快,对同一区域的观测时间很短,同时因为速度较快,轨道位置时刻变化,无法对某一点进行持续观测,这也使得低轨卫星在观测到某点可能有异常气象条件时无法对该点进行详细观测,必须等待下一次轨道经过该点附近才能继续观测,从而对部分重大灾害性天气存在观测间隙。

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