深色模式
气象学交互实验
这些实验在浏览器里直接计算，没有实时天气接口。图中的参数和集合成员用于学习，假设和适用范围写在每个实验下方；它们不能代替真实天气预报。
使用方法： 先预测滑条改变后图会怎样变，再实际调整，最后用一句话解释两者是否一致。实验可用键盘操作，点击重置可回到起点。小屏幕可在图表区域左右滑动，查看完整坐标与曲线。
空气柱与气压
先读气压的意义，再比较同样高度、不同温度的等温空气柱。
交互实验 · INTERACTIVE MODEL
气压为什么随高度降低
在一个等温、干燥且静止的大气柱里比较温度与高度。
250 K 310 K
950 hPa 1050 hPa
0 km 10 km
小屏可在图表内横向滑动，查看完整坐标与图例。
- 观察高度 z
- 5.0 km
- 气压 p
- 559.9 hPa
- 密度 ρ
- 0.677 kg/m³
- 标高 H
- 8.43 km
试一试 · Observe
固定地面气压和高度，将整层温度由 260 K 提高到 300 K：较暖大气的同高度气压如何变化？
公式、单位与建模假设
p(z) = p₀ exp[−g z / (Rᵈ T)]
H = Rᵈ T / g；ρ = p / (Rᵈ T)
p：气压 pressure，hPa；T：绝对温度 temperature，K；z：高度 height，km；H：标高 scale height，km；ρ：密度 density，kg/m³。g=9.80665 m/s²，Rᵈ=287.05 J/(kg·K)。
干空气、理想气体、静力平衡、整层温度固定；g 固定。此指数廓线不是标准大气，也不是今天的探空。计算先把 km 换成 m、hPa 换成 Pa。
全部计算在浏览器本地进行 · 固定规则可重复 · 无外部数据请求
查看模型源码（进阶选读）
直接读取本实验使用的纯函数模块，包含单位转换、输入范围和合成数据公式。
正在读取源码…星球的辐射平衡
先读能量收支。这里算的是无大气模型的有效辐射温度，不是地表气温。
交互实验 · INTERACTIVE MODEL
反照率与有效辐射温度
固定地球轨道距离，计算一个无大气、均匀辐射的理想球体。
0 无量纲 0.8 无量纲
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- 吸收通量 F
- 238.2 W/m²
- 平衡发射 σTₑ⁴
- 238.2 W/m²
- 有效温度 Tₑ
- 254.58 K
- 换算摄氏温度
- -18.57 °C
试一试 · Observe
把反照率从 0.3 调到 0.65。吸收能量减小一半时，有效温度是否也减小一半？温度比较请使用 K。
公式、单位与建模假设
吸收通量 F = S(1 − α) / 4
平衡时 σTₑ⁴ = F；Tₑ = [S(1 − α)/(4σ)]¹ᐟ⁴
α：反照率 albedo，无量纲；S：太阳辐照度 solar irradiance，W/m²；F：全球平均通量 flux，W/m²；Tₑ：有效温度 effective temperature，K。σ=5.670374419×10⁻⁸ W/(m²·K⁴)。
S=1361 W/m² 固定；除以 4 来自截面 πR² 与球面 4πR²。热红外发射率设为 1，没有温室效应、昼夜或纬度差异。Tₑ 不是实际地表温度，更不能当作城市天气。
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直接读取本实验使用的纯函数模块，包含单位转换、输入范围和合成数据公式。
正在读取源码…相对湿度与露点
先读水汽、湿度与露点。关注分子和分母的变化，不把空气想象成装水的容器。
交互实验 · INTERACTIVE MODEL
降温为何提高相对湿度
固定露点就是固定这个近似模型中的实际水汽分压。
15 °C 35 °C
0 °C 25 °C
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- 相对湿度 RH
- 53.8 %
- 实际水汽压 e
- 17.02 hPa
- 饱和水汽压 eₛ
- 31.60 hPa
- 露点 Tᵈ
- 15.0 °C
试一试 · Observe
保持露点 15°C，将气温从 30°C 降到 15°C；留意哪条压力读数不变，以及 RH 何时达到 100%。
公式、单位与建模假设
eₛ(T) ≈ 6.112 exp[17.62 T / (243.12 + T)] hPa
e = eₛ(Tᵈ)；RH = 100 × e / eₛ(T) %
T：气温 temperature，°C；Tᵈ：露点 dew point，°C；e：实际水汽压 vapor pressure，hPa；eₛ：饱和水汽压 saturation vapor pressure，hPa；RH：相对湿度 relative humidity，%。
仅演示 0–35°C、水面饱和的 Magnus 近似。固定露点降温时 e 不变，eₛ 下降，RH 上升；气温滑条到露点即止。继续冷却涉及凝结，不在本模型中。空气不是一个盛水容器。
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正在读取源码…气块与环境
先读稳定度。气块是否继续上升，需要把它与周围环境比较；饱和后的固定降温率只是教学近似。
交互实验 · INTERACTIVE MODEL
上升气块与环境谁更冷
沿给定高度比较温度，不模拟气块真的如何加速上升。
15 °C 30 °C
0 °C 25 °C
3 K/km 11 K/km
0 km 4 km
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- 气块 Tₚ / 环境 Tₑ
- 8.25 / 12.00 °C
- 温差 ΔT
- -3.75 K
- 近似 LCL
- 1250 m
- 仅按温差推断浮力
- 偏负：气块较冷
试一试 · Observe
环境直减率保持 6.5 K/km，比较两种气块路径；再把地面露点升高，观察 LCL 和同高度温差如何变化。
公式、单位与建模假设
环境：Tₑ(z)=T₀−Γₑz；干气块：Tₚ(z)=T₀−9.8z（z 用 km）
LCL ≈ 125(T₀−Tᵈ) m；凝结后示意直减率取 6 K/km
Γ：温度直减率 lapse rate，K/km；LCL：抬升凝结高度 lifting condensation level，m；ΔT=Tₚ−Tₑ：温差，K（温差的 K 与 °C 数值相同）。
饱和后固定 6 K/km 只是教学近似，真实湿绝热率随温度和压力变化。按同压温差判断近似浮力符号，忽略虚温、夹卷、凝结物负载和动力过程；不计算 CAPE。干对照主动忽略凝结。
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正在读取源码…地转风的力平衡
先读地转风。这是水平力平衡的代数模型，不是模拟真实风从静止开始的全部过程。
交互实验 · INTERACTIVE MODEL
地转平衡与风的吹向
等压线东西走向，北侧低压；这里只求无摩擦的代数平衡。
15 ° 75 °
0.1 hPa 2 hPa
0.8 kg/m³ 1.4 kg/m³
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- 地转速度 u（东向为正）
- 8.08 m/s
- 风的吹向 / 气象来向
- 吹向东 / 来自西
- 科氏参数 f
- 1.031e-4 s⁻¹
- PGF 北向加速度
- 8.333e-4 m/s²
- 科氏北向加速度
- -8.333e-4 m/s²
试一试 · Observe
保持同一压力配置，只切换半球：PGF 仍向北，风的吹向为什么反转，而科氏加速度仍向南？
公式、单位与建模假设
f = 2Ω sinφ；∂p/∂y = −G；aₚ = G/ρ（指向北）
北向平衡：aₚ − fu = 0 → u = G/(ρf)，v=0
u/v：向东/向北速度，m/s；φ：纬度，°；f：科氏参数 Coriolis parameter，s⁻¹；aₚ：气压梯度加速度 PGF，m/s²；ρ：密度，kg/m³。Ω=7.2921159×10⁻⁵ s⁻¹。
坐标 x 向东、y 向北；G 为正的压力下降幅度，计算转换为 Pa/m。直等压线、定常、无摩擦，远离赤道。箭头标的是吹向；北半球向东吹属于西风来向。这里不是从静止开始的真实风积分。
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正在读取源码…集合成员与阈值
先读集合预报。成员之间的分歧也是信息，但未经校准的合成成员比例不能当作真实概率。
交互实验 · INTERACTIVE MODEL
20 个成员与阈值事件
固定种子生成平滑的 24 小时教学温度序列。
5 °C 40 °C
0 h 24 h
0 °C 4 °C
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- 12 h 严格超阈成员
- 5 / 20
- 教学成员比率
- 25 %
- 该时效集合均值
- 25.46 °C
- 成员总体标准差
- 0.65 °C
- 成员温度范围
- 24.5 – 26.5 °C
试一试 · Observe
固定时效与情景，只改变阈值；再固定阈值改变扰动幅度。超阈比例与温度均值、成员离散度是同一件事吗？
公式、单位与建模假设
阈值事件：T(h) > T*；教学成员比率 = 满足事件的成员数 / 20
曲线 = 共同平滑情景 + 固定种子的平滑成对扰动
h：时效 lead time，h；T：温度 temperature，°C；T*：阈值 threshold，°C；n：超阈成员数；离散度展示该时效成员总体标准差，°C。固定种子 20261004。
这些曲线不是气象模式，也没有用实况校准。n/20 只是一组教学成员的超阈比例，不等于经过校准的真实概率、温度强度或预报置信度。扰动成对对称，改变幅度不会改变集合均值；逐时变化不是独立白噪声。
全部计算在浏览器本地进行 · 固定规则可重复 · 无外部数据请求
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直接读取本实验使用的纯函数模块，包含单位转换、输入范围和合成数据公式。
正在读取源码…