下雨气压变化的规律,雨前,雨中,雨后?如何使用登山表的气压测定功能预测短期天气变化?

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匿名的论坛用户   2020-12-29 22:43   6983   4
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-29 22:43:18
气压下降表示坏天气即将到来。反之则是好天气要到来
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-29 22:43:19
不请自来啦,题主的这个问题,我之前还真的仔细考虑过,并且特意在网上搜了搜,结果让我思路大开啊。所以无意中看到这个题目之后,就按耐不住了想要来表达一下自己的见解。

----------答案略长,后面还可能有些跑题,不过根据这个问题引发的思考还真挺有意思----------

先说说下雨和气压变化之间的小羁绊吧~

降水是怎么产生的呢?

产生降水有三个必要条件:
1、水汽条件(没水咋下雨啊!!!我又废话了!)
2、水汽在降水地区辐合上升过程3、云滴的增长过程,云滴增长变为雨滴而下降。


上图就是一个降水的一般过程示意图。水汽从水源地向其他地区输送,在某地汇聚“辐合上升”形成垂直运动,在上升过程中逐渐冷却从气态变为液态,汇聚成云朵,云滴不断增长,逐渐形成雨滴而降落下来就形成了降水。当然啦,这是一个比较标准降水过程,大气变化万千,也会有一些特殊情况啦,比如地形的强迫抬升,高空急流等。

降水的这些条件中哪个跟气压有关系呢?

答案就是“水汽的辐合上升”过程喽!目前,对大气中垂直运动的直接观测问题还没有很好的解决,对垂直运动的诊断分析主要通过分析风场和温压场来进行的。这里,我们就不纠结风场相关的动力过程以及温度场相关的热力过程了,只看与“变压”相关的地面气压场与垂直运动的关系吧~~

大气运动中,地转偏向力和气压梯度力平衡的大气水平运动称之为地转风,然而真实大气中地转风只能短时间内存在,一般情况下实际风都不是地转风。所以在这种非地转风的作用下,才产生了大气的辐合辐散(如下图所示)。


地转风和实际风之间的偏差,叫做“地转偏差”:



这里,公式拆解后,第一项经过变换可得:



它又被称之为“变压风”,也就是用压强变化的梯度来表述对地转偏差的贡献。为了防止朋友们产生不适,我就不继续往下展开了。(感兴趣的朋友可以结合《天气学原理和方法》的第一章“地转偏差”中的公式推导细细研究一下)简单点说,将变压风经过一系列变换之后发现,近地面正变压中心(升压)有辅散下沉作用,而负变压中心有辐合上升运动,中心数值越大,越明显。

那么,总结一下变压与降水之间的关系呗?

根据上面的陈述,【降水】和【地面变压】之间的好基友关系也就捋顺清楚了:【地面增压】----【下沉运动】----【不利降水】,【地面减压】----【上升运动】----【利于降水】。这样就可以回答答主的问题啦,下雨前须有上升运动所以地面减压。雨中,这要看下雨的具体过程,所以不好一律界定是否有持续的上升运动,故不能完全概括雨中的气压变化。雨后,因为上升运动结束,地面的减压也就不见了,所以气压恢复到原来的水平。

既然气压变化跟降水这么紧密,那就用这个报天气呗,一个气压计全搞定!

听到这个,全国预报员都选择狗带了!

上面简单介绍过,降水有三个必要条件,包括水汽、上升运动和水汽凝结。气压的变化,可以在一定程度上反应上升运动的特点,但是上升运动不只跟地面变压有关,还有很多过程可以导致大气的垂直运动,比如地形的汇聚作用、冷锋前的强迫抬升等。另外,水汽的输送,云滴凝结过程也是非常复杂的过程,这些都是变压所完全描述的。所以,我的结论是:气压计可以在一定程度上对天气的变化有所呈现,尤其是上升运动强烈的强对流天气的发生发展,但是如果只有气压计,是无法预报的!

哦,那算了!没得玩了,技术宅们还打算拿气压计玩出点新花样呢!

其实到了这里,才真正到了我这次想说的重点!(“尼玛,答主说这老半天才到重点啊!”“磨叽癌晚期,你打我啊!(`ω)”)究竟气压计要怎么玩呢?难道真的对天气预报的贡献就那么一丢丢么?答主告诉您:也不尽然!正所谓“星星之火可以燎原,星星气压计,可以那啥” (,,  ,,)。一个气压计,恐怕作用不大,如果有成千上万、上十万、上百万、上亿个气压计呢?有人会问,别闹了,全中国也就几万个自动站+观测站,加一起也不超过8万吧?哪来的那么多气压计!答案就是:手机气压计!

对,你没看错,就是手机气压计!

不知道朋友们注意没有,iphone手机从iphone6开始,就已经加入了手机气压计,安卓手机,如三星、小米等也都在手机中加入了气压传感器。手机气压计的使用,主要是用来辅助GPS定位来进行定位的,通过手机气压计可以测量出人们所在的海拔高度,从而把我们传统的2D定位(经纬度)加入了一个维度,变成了3D定位(经纬度+海拔高度)。这也就是,为什么iphone手机里的“健康”中有你每天爬了多少楼层的记录了。


全球的手机用户量级在几十亿甚至上百亿,随着科技的不断发达,手机气压计也将逐渐变成标配,并不是什么高端手机才能拥有的独特功能了。所以,未来数以亿记的手机气压计出现在市面上的时候,将会有大用处!

人多了不起啊?多了就能报天气了啊?不是还是只有气压变化嘛不好使么?!

在地面观测中,气压和温度啊,相对湿度啊等其他要素不同,可以通过它呈现高层大气的结构。在现在的观测体系中,和未来的手机气压计观测的区别主要有两点:1、观测点的数量差不只一个量级;2、观测的频率也比传统观测方法高得多。那么,高频率,高密度的观测会又会怎么样呢?这就意味着,我们可以更好的掌握点大气的分布结构,以及更快到底把我气压变化的发生(有变压,就有垂直运动哦!上面说过喽!)

在现在的预报体系中,人工的分析和计算机数值预报都是十分重要的。更准确,更及时的气压观测,可以更好的呈现大气的状态。预报人员可以更准确地做出判断,尤其是一些局地的对流天气发生的时候。数值预报说白了就是一个通过大气数值模型将大气从现状向未来推演,如果初始的状态都错了,那预测的不可能准。也就是说,更好的初始状态,减少数值预报中的计算误差。

美国华盛顿大学的教授Cliff Mass对手机气压计的应用非常感兴趣,在这方面也做过一些列的研究(在网上发现他的时候,我眼泪流下来(TДT))。他通过与开发手机气压计APP的公司合作,获取了美国地区手机气压计数据,并且通过资料通话的方法,把它融合到常规资料中。资料通化的方法并不是简单地把手机气压计数据直接塞进其他数据中就了事了,同样考虑到地面气压数据与其他观测数据之间的关系,相应的对其他数据也进行调整。这就是上面提到的,地面气压的结构和变化能够反映出上层大气的结构和特点。这里给出一个例子:



上图中,左侧是把手机气压计数据同化到观测数据中后的结果,而右侧则是没有经过气压计同化的结果。可以看到,有气压计同化的数据有一个完整的对流中心,而右侧没有气压计同化的数据中对流区域的中心,以及结构都比较零散。两者的区别显而易见了,经过手机气压计同化过的数据更好地捕捉到了天气的状态。那么,基于此的预报,也将会更为准确!

目前,着手开发手机气压计数据的公司,市面上已经有几家了,比如PressureNet和WeatherSignal。其中包括PressureNet,一家很早就开始把目光聚焦于手机气压计的公司,在美国本土及海外已经有了一定数量的用户,把手机气压计收集起来是酱紫的:



并且,这家公司的老板还表示,他们目前已经有能力很好的处理手机气压计的数据已是它变得更为“有用”。但是,就像我上文中提到的,只有气压,还是不够的,必须要把它和其它的天气要素联系起来,否则对天气预报的贡献太小了。果然,去年8月份PressureNet还建在,这几天,当我再次打开他们网站的时候,一篇长文告诉我,PressureNet黄了!!!黄了!!泥煤啊!!!被一家名叫Sunshine的公司收购了。。收购了。。购了。。了。。。

顺藤摸瓜,去挖了挖Sunshine的祖坟。。。结果发现了更为吸引眼球的东西。

给下面说的话,起一个牛X闪闪的名字吧~~~

众包气象,新气象革命的曙光~( _)



其实众包气象,已经不是一个什么新鲜的内容了,其特殊之处在于“众包”。所谓众包,指的是大众参与其中,提供更多元、更为海量的气象数据。其实,去年在看PressureNet的时候,我就已经注意到了Sunshine的存在,然而那个时候Sunshine的正式手机APP一直难产(只有内测版),我还以为又是一个靠讲故事来圈取资本的不靠谱互联网“气象”公司。然而,这次Sunshine这次对PressureNet的收购或许意味着什么。

Sunshine是一个具有社交性质的天气APP,它允许用户在某地上传自己所感受到实际天气,比如天气状况,体感温度,风速等等。这回收了PressureNet之后也将会把手机气压计的数据也加入其中。前文,讲述了手机气压计对天气预报的贡献,那么用户上报的天气现象,体感温度,风向风速呢?当然!虽然人们上报的数据,有一定的主观性,但是现在互联网行业最流行的一个词是啥?“大,数,据”!在上报的天气数据达到已经的基数之后,经过数据挖掘它们就变得更加有意义了!如果Sunshine真的可以把这条路摸索下去的话,我对它还是非常有信心的~~

另外,手机上除了气压计,还有很多别的设备,比如用来定位方向的磁场感应芯片,用来保护手机的温度感应芯片等,这些,都可以用来感应天气要素。还有,手机的拓展性也不可小觑,不仅仅是加装个镜头把相机变得更酷炫那么简单,同样可以加装一些用来感应气象要素的设备。而且,现在已经有人在做了:



“生毛豆”一个超有文艺范的手机配件厂商,生产的温度感应外接设备。可以用来感应周围环境的温度。(上面提到的手机热敏芯片,由于手机电池工作的产热可能存在一定的偏差)

试想一下,随着科技的逐步发展,手机上能够感应天气要素的芯片原来越多,精确度越来越高,外接设备可以越来越便携可压缩,功能越来越多。全球数十亿、上百亿的手机用户量,每一部手机都变成一个小型的气象观测站,每时每刻都在不同的地点观测并发送着数据,这庞大的“众包”数据源,将会给传统气象行业带来一个什么样的变革呢?

究竟“众包”气象,在以后会发展成一个什么样子呢?我们拭目以待吧!
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-29 22:43:20
虽然没去过多少地方但是个人感觉除非在那住上一段时间不然真的没法预测局部天气……
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-29 22:43:21
可以设定好的,一般强对流天气前气压会下降,登山表的参数要对应仪器校正好
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