WRF模式对弱强迫系统中雷暴预报个例研究

用WRF2．2版本,针对2006年7月13日洛阳市区,发生在副高边缘偏东南暖湿气流中的雷暴进行了模拟预报,结果表明WRF模式能描述弱强迫天气尺度系统中的中小尺度对流系统,能捕捉到常规天气图上难以分辨出来的雷暴单体。模式输出的中尺度要素场可以确定雷暴发生的地点;模式探空的对流有效位能、抬升指数、沙瓦特指数、K指数随时间演变曲线的拐点,能指示雷暴发生的时间。个例分析表明WRF模式在预报弱强迫天气系统雷暴时具有较好的性能,用WRF模式来作雷暴的分析预报早一条可行的徐径。     

基于BJ-RUC系统的临近探空及其对强对流发生潜势预报的指示性能初探

缺乏对流天气发生临近时刻的探空观测资料是制约强对流短时预报水平进一步发展的重要因素.随着数值预报技术水平的持续提高,高时空分辨率数值预报输出的模式探空性能越来越好,这为获取对流发生前的临近探空提供了有益的补充.本文针对北京地区2008年夏季20次较强的对流过程,得出北京市气象局BJ-RUC数值预报系统输出的54511站在分析时次(t=0)和预报时效分别为3和6 h的预报偏差均略差于t=0的分析探空,但是此两个时次的预报探空误差仍然处于可接受的范围内.对比20个对流个例54511站分别基于观测和分析或预报的对流不稳定能量、水平风的垂直切变等基本对流参数可以发现t=0时次模式分析探空在趋势和量级上与基于实际探空观测诊断的对流参数均有较好的一致性,基本上能够较为正确地在模式中反映临近对流发生前实际大气的环境特征;但是当考虑实际的预报时效时,t=3和6 h的预报探空能够提前约1和4 h为预报员提供对未来对流发生潜势预报的判断.因此,此两个时次探空更具有实际的业务应用价值.以两个强对流个例为例分析了BJ-RUC系统提供的分析和预报临近探空的性能及其对强对流潜势预报的指示性作用.结果表明,BJ-RUC输出的分析和预报探空对未来对流发生潜势具有较好的指示作用.但依据模式输出的探空变化要对对流发生时间、强度、落区乃至对流类型进行准确预报仍有一定的难度.     

北京对流性天气的高空气候背景分析

对流性天气的气候背景分析是临近预报的基础,是做好北京2008年奥运气象服务必不可少的准备工作。对北京地区暖季(5—9月)发生雷暴、冰雹、暴雨和大风4种对流天气当日08时高空探测资料(2002—2005年)的压、温、湿、风等气象参数进行气候统计和分析,并与气候平均值进行比较,以揭示发生对流天气的环境条件及规律,为预报业务提供参考。结果表明:4种对流天气日所在各月高空要素均表现出比较典型的特征;500 hPa急流和对流产生有一定的对应关系:急流存在时,容易产生对流性天气,且雷暴、大风、暴雨甚至冰雹同时发生的概率增大;对流性天气过程与风向垂直切变有很好的对应关系,强雷暴、冰雹、暴雨和大风4种对流日500 hPa以下出现顺转平均发生率为84.2%。风向较强的逆转常常发生混合性对流天气,且逆转高度越高、对流越强。整层顺转容易发生多站暴雨,但雷暴发生较少。     

2008—2012年东北三省强对流天气的统计分析

针对东北三省强对流天气短时预报的难题,首先统计分析了该地区强对流天气发生的时空分布特征,发现2008—2012年东北三省强对流天气主要发生在14—20时,而在08—14时相对较少;主中心区基本维持在辽宁西部地区,发生频数呈"南北多、中间少"的态势,且月平均发生频数逐月减小。其次,以哈尔滨、长春和沈阳站为例,利用实况探空资料计算对流参数,并对强对流天气历史样本进行预报技巧评分,确定对流参数阈值,回报TSS评分最大可达0.477。最后,通过2013年的独立样本的试报,检验新的阈值。检验结果表明,TT、TTMod和MK指数对东北三省的强对流天气有较好的指示意义。综合分析历史和独立样本,利用08时探空资料计算各指数作预报时,哈尔滨和沈阳地区TT、TTMod指数的预报效果相对较好,而长春地区TTMod和MK指数预报效果较好。     

能量参数在中川机场雷暴预测中的应用

我国目前的大气探空网, 其时空观测密度尚不足以捕捉强对流天气信号.采用中尺度数值模式MM5对发生在兰州中川机场的5次雷暴天气进行模拟, 利用模拟结果并结合地面观测资料, 计算、分析了雷暴发生、发展过程中一些对流活动指数的变化, 结果表明, 对流有效位势能量(CAPE)和对流抑制能量(CIN)对中川机场雷暴预测有较好的指示意义, 当CAPE＞20 J·kg -1 时就可能出现雷暴, ＞100 J·kg -1 时雷暴较强;经过地面资料修正的CAPE能够更准确地预测雷暴发生时间, 描述雷暴发展过程中的能量积累和释放过程;同时指出, 使用数值模式预测雷暴时, 积分时间不易过长.     

基于对流参数的雷暴潜势预报研究

为提高雷暴天气的潜势预报能力，在统计分析安徽省雷暴形成天气条件的基础上，利用2003-2004年T213资料，选取与雷暴相关性好的对流参数作为预报因子。并在考虑因子季节变化特征的基础上，分别用判别分析法和指标叠加法制作雷暴潜势预报，结果表明指标叠加法优于判别分析法。最后用指标叠加法试报了2005年3—8月的雷暴，临界成功指数CSJ=69．4％，命中率POD=89．5％，虚假报警率FAR=24．4％，分区预报准确率也较高。另外，试报期间的区域性冰雹、雷雨大风全部命中，可见该方法对冰雹、雷雨大风也有较好的指示意义。     

对流参数气候特征在短期预报中的应用

利用对流参数气候特征,可以判断对流天气出现的可能性,进而提高预报时效。以2004年和2005年6－8月石家庄17个地面站观测资料和邢台站高空探测资料为例,计算了对流有效位能（CAPE）、沙氏指数（SI）、K指数（KI）和对流性稳定度指数（IC）等对流参数的气候平均值（气候特征）,求取雷暴日和强雷暴日各对流参数的平均值。结果表明：不同的月份与不同强度对流天气的气候特征有明显差别。计算了2006年7月逐日4个时次的对流参数,并分析这些参数和石家庄天气的关系表明：CAPE和SI能够较好的反映出强对流的一些特征;02时和14时加密探空资料弥补了08时和20时时间间隔较长的缺陷,对提高对流天气的短期和短时预报水平,有着十分重要的意义。     

神经网络在雷暴预报中的应用初步研究

尝试利用人工神经网络的方法对南京地区的雷暴天气进行预报。南京站的探空资料（每天08时和20时各一次）可以反映雷暴发生前大气层结的初始状态,而江苏省闪电定位网资料则可以作为预报量加以使用。利用探空资料计算了一些与雷暴发生相关的预报因子,用以建立南京地区雷暴的神经网络预报模型,并应用独立样本进行了初步的模拟预报检验。初步结果表明,预报模型取得了较令人满意的效果,应用神经网络的方法预报雷暴的发生是可行的。     

中尺度对流系统引发的致灾雷电过程分析

为了不断提高雷电预报预警业务水平,对陕西2007—08—08-09大暴雨强雷电天气过程,分别分析闪电定位仪资料、环流背景、环境场的不稳定度、FY-2C卫星云图特征等,结果表明：生命史为10h的中尺度对流系统（MCS）导致大暴雨和强雷电的产生;MCS发生发展期,是产生高密度大强度雷暴的主要时段;雷灾事故发生在雷电高密度区、雷电高频次时期。地面冷锋是强雷暴天气的触发机制。提出雷电预警的着眼点。     

广西雷暴天气预报指标研究

利用2003-2012年的地面填图和探空资料,统计常用对流参数满足指定阈值条件时广西6个探空站出现雷暴天气的概率（简称＂雷暴概率＂）。统计结果表明：整层比湿积分（IQ）、K指数（KI）和抬升指数（LI）与雷暴概率有显著的线性关系,当IQ、KI增大,或LI减小时,雷暴概率增大。对流有效位能（CAPE）在0-200J·kg-1之间增长时雷暴概率迅速增大,但超过200J·kg-1后雷暴概率增大不明显。根据统计结果,选取IQ、KI和LI作为预报因子,CAPE作为消空因子,定义了一个适用于广西雷暴天气的经验预报指标。用2013年资料做试报检验,结果表明该指标对6小时内的雷暴天气有较好的预报能力。