天氣圖

1820年，德國H.W.布蘭德斯將過去各地的氣壓和風的同時間觀測記錄填入地圖，繪製了世界上第一張天氣圖。1851 年，英國J.格萊舍在英國皇家博覽會上展出第一張利用電報收集各地氣象資料而繪製的地面天氣圖，是近代地面天氣圖的先驅。20世紀30年代，世界上建立高空觀測網之後，才有高空天氣圖。

1854年11月，歷史上著名的克里米亞戰爭正在激烈進行，英法聯軍包圍了塞瓦斯托波爾，陸戰隊準備在黑海的巴拉克拉瓦港登陸。這時候，黑海上突然狂風大作，巨浪滔天。英法聯軍不戰自潰，幾乎全軍覆沒。

拿破崙三世接收到訊息後立即命令巴黎天文台調查這場風暴的起因，巴黎天文台台長勒弗裏埃接此重任。他向各國氣象學家徵集風暴發生前後的氣象報告。報告收集上來後，他依次把同一時間各地的氣象情況填在一張張圖上，經仔細分析後發現，這次風暴是自西北向東南方向移動的，當其到達黑海的前1至2天，西班牙和法國已先受其影響。

勒弗裏埃分析後認為，如果當時歐洲沿大西洋一帶設有氣象站的話，就可以將風暴情報及時電告英法艦隊，英法艦隊能免遭這次風暴襲擊。勒弗裏埃的建議得到不少國家的響應。 1856年，法國組建了第一個正規的天氣服務系統。歐洲的其他一些國家以及美國、日本也都相繼組織建設觀測網，開始拍發當日的氣象觀測結果，繪製天氣圖，開展觀測氣象、預報天氣的服務。天氣圖是現代天氣預報的開端，它使天氣預報由點擴展到面，並逐步地發展成熟。 ^[3] 

天氣圖可簡單分為「地面」和「高空」兩大類。「地面」其實泛指地球表面，在不同地點，例如海洋或山脊上，可表示極不相同的高度。因此，在閲讀地面天氣、温度、風向和風速圖時，要注意所代表的高度。另一方面，為方便比較不同的氣壓系統，氣壓圖則統一以平均海平面作為參考高度。 ^[4] 

至於「高空」方面，由於常規的高空觀測與大氣分析都是在標準等氣壓面上進行，所以高空天氣圖亦習慣在等壓面上繪製。受地球引力所牽制，大氣密度與壓力會隨高度增加而下降。所以，在標準大氣中，氣壓單位可用來表達高度。下表列出了四個常用的標準等壓面與其海拔高度： ^[4] 

也稱地面圖。用於分析某大範圍地區某時的地面天氣系統和大氣狀況的圖。在此圖某氣象站的相應位置上，用數值或符號填寫該站某時刻的氣象要素觀測記錄。所填的氣象要素有：氣温，露點，風向和風速，海平面氣壓和3小時氣壓傾向，能見度，總雲量和低雲量,高雲、中雲和低雲的雲狀，低雲高，現時天氣和過去6小時內的天氣，過去6小時降水量，特殊天氣現象（如雷暴、大風、冰雹）等。根據各站的氣壓值繪等壓線，分析出高、低氣壓系統的分佈；根據温度、露點、天氣分佈，分析並確定各類鋒的位置。這種天氣圖綜合表示了某一時刻地面鋒面、氣旋、反氣旋等天氣系統和雷暴、降水、霧、大風和冰雹等天氣所在的位置及其影響的範圍。 ^[6] 

也稱高空等壓面圖或高空圖。用於分析高空天氣系統和大氣狀況的圖。某一等壓面的高空圖填有各探空站或測風站在該等壓面上的位勢高度、温度、温度露點差、風向風速等觀測記錄。根據有關要素的數值分析等高線、等温線並標註各類天氣系統。等壓面圖上的等高線表示某一時刻該等壓面在空間的分佈，反映高空低壓槽、高壓脊、切斷低壓和阻塞高壓等天氣系統的位置和影響的範圍。低壓槽簡稱槽，它是在同高度上，氣壓低於毗鄰三面而高於另一面的區域，在等壓面（或等高面）圖上等高線（或等壓線）呈近似平行的V形，Λ形的低壓槽又稱倒槽。在低壓槽中，等壓線或等高線的氣旋性曲率最大的各點聯線即為該槽的槽線。槽線將低壓槽分為兩部分，低壓槽前進方向的一側為“槽前”，另一側為“槽後”。一般，槽前有上升氣流，多雲雨天氣；槽後有下沉氣流，多晴好天氣。高壓脊簡稱脊，它是在海拔相同的平面上，氣壓高於毗鄰三面而低於另一面的區域，在等壓面（或等高面）圖上等高線（或等壓線）呈近似平行的∩形。在高壓脊中，等壓線或等高線的反氣旋性曲率最大的各點聯線即為脊線。等温線表示該等壓面上的冷暖空氣分佈，它們同等高線配合，表徵天氣系統的動力和熱力性質。有時在圖上還繪有等風速線或等比濕線、等温度露點差線等，反映急流和濕度的空間分佈。常用的有850百帕、700百帕、500百帕、300百帕、200百帕和100百帕等壓面圖，它們的平均海拔高度分別約為1500米、3000米、5500米、9000米、12000米和16000米。還有一種高空圖稱為厚度圖，用於分析某兩等壓面間氣層的厚度。這種厚度反映該氣層平均温度的高低，氣層厚的地區大氣較暖，反之較冷。常用的有1000百帕到 500百帕的厚度圖。這種厚度圖常疊加在500百帕或700百帕等壓面圖上，用以表示500百帕或700百帕圖上的温度分佈。 ^[7] 

有熱力學圖表、剖面圖、變量圖等。熱力學圖表根據幹空氣絕熱方程和濕空氣絕熱方程製作的圖表，也稱絕熱圖表。這種圖上一般印有等壓線（縱座標）、等温線（橫座標）、幹絕熱線（等位温線）、濕絕熱線（等相當位温線）和等飽和比濕線。將某站各高度的壓、温、濕記錄填在圖上，可分析氣象站上空大氣穩定度狀況或計算表徵大氣温、濕特性的各種物理量。

剖面圖是用於分析氣象要素在鉛直方向的分佈和大氣的動力、熱力結構的圖。圖上填有各標準等壓面和特性層的氣温、濕度和風向風速的記錄，繪有等風速線、等温線、等位温線、鋒區上、下界等。它分為空間剖面圖和時間剖面圖兩種。前者用多站同時的探空資料，表示某時刻沿某方向的鉛直剖面上大氣的物理特性；後者用單站連續多次的探空資料，表示某一時段內該站上空大氣狀況隨時間的演變情況。

變量圖又稱趨勢圖，可反映某氣象要素過去12小時或24小時變化的分佈狀況。常用的有變壓(高)圖和變温圖。較強的大範圍氣象要素變量區，對該要素未來的變化趨勢有一定的預示性。④ 單站圖有用極座標繪製的單站高空風圖，它可以表示測站附近的高空風的鉛直切變強度等動力狀況和各層冷、暖平流的熱力狀態；也有地面或高空某些要素隨時間變化和偏離正常情況的曲線圖等。 ^[8] 

天氣預報的誕生，與一次戰爭有關。

1854年11月，歷史上著名的克里米亞戰爭正在激烈進行，英法聯軍包圍了塞瓦斯托波爾，陸戰隊準備在黑海的巴拉克拉瓦港登陸。這時候，黑海上突然狂風大作，巨浪滔天。英法聯軍不戰自潰，幾乎全軍覆滅。

按照軍方的要求，巴黎天文台台長勒弗裏埃研究這次風暴。他向各國氣象學家發信，收集風暴發生前後的氣象報告。收集到氣象報告以後，他依次把同一時間各地的氣象情況填在一張圖上。將不同時間的圖聯繫起來分析，他發現這次風暴是自西向東移動的，在到達黑海前1~2天，已經先影響了西班牙和法國。

勒弗裏埃分析後認為，如果當時歐洲設有氣象站，風暴情況就可以及時電告英法艦隊，使英法艦隊避免這次風暴的襲擊。1855年3月，他向法國科學院建議，組織觀測網，迅速地將觀測資料集中到一地，分析繪製天氣圖，就有可能推斷出未來風暴的運行路徑。1856年，法國成立了世界上第一個正規的天氣預報服務系統。