台风：海洋上的“风暴之眼”
台风是热带气旋的“顶级形态”，形成于温暖海洋表面，通过水汽凝结释放能量，形成强风、暴雨和风暴潮。其生命周期分为生成、发展、成熟和消亡阶段，路径受副热带高压、季风槽等系统影响。现代台风预报依赖卫星云图、雷达回波和浮标数据，可提前72小时预测路径，但强度预报仍是难点。例如，2023年超强台风“杜苏芮”登陆时，气象部门通过每6小时一次的定位更新，为沿海地区争取了宝贵的防御时间。
- 台风分级：中心风力≥12级为台风，16级以上为超强台风
- 预警信号：蓝色（48小时影响）到红色（2小时内登陆）四级
- 防御重点：低洼地区防内涝、沿海建筑加固、海上作业回港
寒潮：冬季的“冷空气快递”
寒潮是北极涡旋分裂南下的冷空气团，携带大量极地气团，24小时内降温幅度≥8℃且最低气温≤4℃即可定义为寒潮。其路径分为西路（经新疆）、中路（经蒙古）和东路（经东北），中路寒潮因地形平坦影响范围最广。2021年11月“霸王级”寒潮使北京气温骤降16℃，通过地面观测站、探空气球和气象卫星的立体监测，气象部门提前5天发布预警，指导农业覆盖保温膜、供暖部门提前升温。
- 寒潮三要素：冷空气堆积、高压入海、锋面过境
- 影响范围：可覆盖我国2/3国土，南至海南
- 次生灾害：冻雨（贵州）、雪灾（内蒙古）、凌汛（黄河）
数值预报：天气预报的“智慧大脑”
数值预报通过超级计算机求解大气运动方程组，将地球划分为25公里网格，每6小时更新一次初始场数据。我国自主研发的GRAPES模式可模拟10天内的天气演变，2022年北京冬奥会期间，通过4D变分同化技术，将赛区风速预报误差控制在1米/秒以内。与经验预报相比，数值预报使台风路径误差减少40%，但地形、云物理等参数化方案仍需优化。
- 核心技术：大气动力学方程、四维变分同化、集合预报
- 运算规模：每天处理1PB数据，相当于50万部高清电影
- 未来方向：AI修正模式偏差、量子计算加速运算
