航空气象要素预报算法和个例研究

介绍了颠簸、积冰、风切变航空气象要素的预报算法,其中对晴空颠簸采用L-P指数预报,对积冰的预报采用在经典积冰指数基础上计算VV指数预报,对风切变指数采用对垂直风切变和水平风切变以不同权重相加得到风切变指数的预报算法。实现了基于中尺度数值模式MM5产品的晴空颠簸、积冰、风切变的航空气象要素的预报,并对以上3种天气过程分别进行了典型个例分析,重点在于模式预报结果与实况天气的对比验证,结果表明中尺度数值模式对积冰、颠簸、风切变有一定预报能力。     

建立在数值预报系统上的航空气象要素预报试验

文章介绍了建立在数值预报基础上的航空气象要素（颠簸、积冰和云等）预报技术，给出了预报颠簸强度的晴空湍流指数和预报积冰的积冰强度和积冰严重性指数，并利用预报模式进行了模式成云预报和云区诊断分析，给出了一些具体的模拟及预报试验结果。     

近10年晴空湍流的研究进展

晴空湍流是威胁航空安全的一种极端危险性天气,因其不伴有明显的天气现象,机载雷达难以探测,故对飞行安全威胁巨大,因此对于晴空湍流的形成机制与预警预报的研究十分重要。从晴空湍流的形成机制、晴空湍流的观测手段和晴空湍流的预报方法3个方面,对近十年国内外有关研究进行归纳和综述。重点引述了惯性重力波在晴空湍流形成中的重要作用、多种新型观测手段为晴空湍流研究提供宝贵的实况资料、基于湍流指数集成算法的晴空湍流数值预报等重要进展。本文对晴空湍流未来的研究趋势进行展望。     

我国晴空颠簸特点及各种预报结果分析

利用2005-2008年国内报告的34起颠簸个例,分析了我国颠簸的时空分布特点,以及不同程度颠簸的发生频率和不同层次颠簸发生的比率,结果表明,每年1、2月份的颠簸次数最多,12最少,其他月份较平均;华北地区出现颠簸的几率比其他地区都高,华东次之,华南最少;7500m以上高空飞行遭遇颠簸的可能性远远高于中空和低空;机组报告的颠簸逐年递增,尤其是严重颠簸。此外,对2008年10起晴空颠簸个例的预报结果比对发现,国际航空气象业务系统伦敦区域预报中心发布的SADIS颠簸产品对晴空颠簸的预报效果最好,错报率最低,DVSI指数预报效果次之,伦敦区域预报中心发布的重要天气预报图（WAFS）在三个颠簸预报产品的比较中效果较差。     

飞机颠簸及预报方法研究

文章对引起飞机颠箕的晴空湍流及预报方法进行了研究。以尺度分析和数值模式预报的产品为基础，研制开发出可供业务使用的飞机颠簸预报方法。试验表明，颠簸强度预报的效果较好，历史拟合率达７２％以上。     

南海周边海域越洋航线晴空颠簸的数值预报研究

采用WRF v3模式, 利用AMDAR资料与NCEP再分析资料, 对2007年发生于南海周边海域的高空越洋航线上, 110个中度以上晴空颠簸事例与196个无颠簸事例进行数值模拟。选取布朗指数、水平风切变指数等6个晴空颠簸诊断指数, 通过计算各指数的有颠簸诊断准确率、无颠簸诊断准确率、TS评分、ETS评分等指标, 研究指数及其阈值的适用性。研究表明:(1)布朗指数是诊断南海周边海域越洋航线上的晴空颠簸的最佳指数, 并在取"3.2×10^-5"为阈值时诊断效果最佳。(2)南海周边海域的越洋航线上的晴空颠簸对于诊断指数阈值的选取十分敏感, 在晴空颠簸的数值预报中, 在合理选择指数的基础之上, 应当认真研究设定指数的阈值。     

飞机积冰预报算法对比及其集成预报模型研究

以人工增雨作业获取的飞机积冰实例资料为基础,利用WRF模式对51次飞机积冰过程进行数值模拟,对比分析了常用七种积冰预报算法对积冰潜势区和强度的预报效果,进而采用评分权重集成法建立了飞机积冰强度集成预报模型,并检验了其预报效果。结果表明:(1)假霜点温度经验法对2002年4月4日积冰个例的预报效果与实况一致,而其他积冰算法预报效果均与实况相差较大;(2)对51次飞机积冰预报效果进行统计检验发现,假霜点温度经验法的预报效果最好,积冰强度预报准确率为72.55%,其次是RAOB法,IC指数法和I积冰指数法次之,改进的IC指数法预报准确率最差,只有19.61%;(3)对比不同积冰算法建立的集成预报模型的预报效果发现,选用IC指数法、假霜点温度经验法、RAOB法进行集成预报时,预报准确率最高,且漏报率、偏弱率及偏强率均能控制在10%以内,比单一预报算法中的最高预报准确率提高了8%,且漏报率降低了4%,偏强率降低了8%。     

日本数值预报产品在丹东地区降水预报的检验和评估

选取2001年7月至2005年6月的日本数值预报传真图产品资料，依据《中短期天气预报质量检验办法》进行检验，并用天气学分析法对所得结果进行评估。结果表明：晴雨（雪）预报正确率和降水技巧评分较高；小雨预报效果好；暴雨（雪）预报准确率较高，但预报量值比实况量值明显偏小；对不同天气系统降水其预报能力不同；物理量与强降水有较好的对应关系。     

2012年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2012年6—8月T639、ECMWF（文中简称EC）日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了对比分析和检验。结果表明：三家模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。比较而言,EC模式对各系统及要素的预报更接近实况。对于1211号强台风海葵（Haikui）的路径及强度预报,EC模式预报效果与零场接近,T639模式和日本模式预报与实况相差较大。     

WAFS网格点数据对拉萨航路颠簸的预报检验

结合2014年2月10日和11日拉萨航路的13例飞机颠簸航空器空中报告,检验了世界区域预报系统(WAFS)风场对高空急流的预报能力,并对新增下发的晴空颠簸网格点数据的预报效果和业务化应用进行分析。结果表明:WAFS风场资料具有较高的预报能力,最大晴空颠簸预报比平均晴空颠簸预报具有更高的辨识能力,可选择4为阈值的最大晴空颠簸网格点数据绘制拉萨航路颠簸预报区域图,在业务应用中验证修订使用。      

郑州市汛期FSFE02、FSFE03降水预报效果检验

利用2000－2001年6－9月份日本数值预报产品，郑州市降水实况资料及同期天气图，对日本数值预报产品在郑州市汛期天气预报中的应用效果进行了检验。结果表明；用FSFE02，FSFE03作郑州市24h汛期降水预报效果最好的是晴雨预报；各月预报能力有差异；空报率高于漏报率。在500hPa为偏南气流的条件下，该数值产品的预报效率较高；对于两层均为偏北气流及高层低槽中空西北气流的天气系统配置预报效率也较高；若中高层均为低槽，则预报效率最低。     

南岭山地高速公路雾区能见度预报系统

在研究南岭山地浓雾的气候规律，开展了2次多学科综合野外观测，对典型个例进行了天气学分析、雾的宏观结构特征分析、雾的微物理特征分析，在利用数值试验分析了雾生成的物理机制等研究的基础上，研制开发了4种南岭山地京珠高速公路云岩雾区的能见度预报方法，包括：中尺度数值模式产品释用方法、结构预测方法、天气学指标预报方法和动态统计预报方法；并研制了相应的自动化程度高的预测预报系统，与京珠高速公路粤境北段通车同步投入准业务运行，使用雾区路段的5套自动气象站和能见度仪资料，制作的集成预报结果为高速公路行车安全提供服务，经过各种方法的独立预报检验和准业务运行服务的预报结果检验，预报准确率比较高，提供服务的集成预报准确率可达83．3％。     

新疆213数值预报降水评价

利用2006年新疆107个测站的实况降水资料和T213模式的降水预报值,根据中短期天气预报质量检验办法中客观降水检验方法,对T213数值降水预报产品的24 h预报能力进行了分析检验,结果表明：（1）T213对新疆地区暴雨和大暴雨基本无预报能力。（2）T213在新疆区域对于小量和中量降水的整体预报能力北疆要明显好于南疆。（3）T213的预报能力存在一定的季节性,对弱降水过程预报能力较差。（4）从小量到大量降水,T213的空报率和漏报率都很高,整体预报效果不好。     

贵州西部冬季低温(凌冻)预报专家系统中长期预报试报效果检验分析报告

选用易于获取的六、盘、水三站资料，对1986年至199o年的低温（凌冻）实况及预报结果作了对比分析，即试报检验，检验情况如下。l预报时段从当年10月第五候起至次年4月中旬止，其中候、旬为中期预报时段，月、年为长期预报时段。2预报及检验方式按当年资料预报当年（以下简称）“当一当”），当年资料预报次年（以下简称“当～次”）两种方式，分别对上述时段的候、旬、月。年作出低温（凌冻）天气趋势预报，结论为偏多（正距平），正常（零距平），偏少（负距平）三类。按统计出的上述各时段平均日数，将试报年的实况也作这三种分类，预报…     

北半球七层原始方程谱模式（三）及其五天中期数值预报试验

北半球七层原始方程谱模式ff考虑了较完整的物理过程:（1）地形作用（采用了σ坐标系）和地面摩擦；（2）动量、热量，水汽的水平扩散过程和垂直扩散过程（其中包括了下垫面感热和水汽作用）；（3）水汽凝结潜热作用；（4）云和辐射作用；（5）积云对流过程等。上述模式采用了非线性平衡方程初值化方法。并利用逐日客观分析资料，制作5天中期数值预报试验。本文给出了1982年冬季和夏季的20个例子的五天数值预报验证结果和一个例子的中期数值预报图和对应的实况图。预报效果比较好。在数值预报试验中，虽然纬向波数只取15个波，但所取得的短期、中期的预报效果能和一些较高分辨率模式的预报效果相比较。     

基于平均滤波算法的北疆春季日最低气温格点预报产品订正分析

本文选用中国气象局下发的0.05°×0.05°的国家级格点预报指导产品和中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）逐时实况数据资料，使用三种平均滤波方法分别订正北疆地区08时、20时起报的240h内逐24h 最低气温的格点预报指导产品，并分别对比检验订正前后共8种产品的预报效果。检验结果表明: 订正后的预报产品相比原始格点预报指导产品的均方根误差均明显降低，气温预报准确率及稳定性均显著提高。三种订正算法均随着海拔高度越高订正效果越好，且随着预报时效延长订正效果减弱。三种算法中集成订正效果略优。     

物理量综合指数与暴雨客观预报

该方法以Ｔ１０６Ｌ１９（简称Ｔ１０６）数值预报产品为基础,根据天气动力学原理引入量的强度指数与面积指数的概念,并运用强度指数与面积指数导出综合指数与暴雨的量值关系,通过与Ｔ１０６的降水预报产品相集成,制作出常德市区域及分县（落点）２４～９６小时的暴雨定量预报。通过９８、９９年的应用,证明该技术对区域和落点暴雨预报有很强的预报能力。     

数值预报发展的新方向——集合数值预报

数值预报走过了百年的历史（V．Bjerknes，1904），取得了了不起的成就，预报准确率有了很大的提高。但是，考虑到大气的非线性作用以及初值和模式造成的数值预报不确定性，要提高传统的单一确定性预报的技巧越来越难。基于大气初值的敏感性试验，Lorenz提出了数值预报发展的新方向——集合数值预报。 通过介绍集合数值预报的基本思想和方法；并针对初值和模式的不确定性，概述现有集合数值预报成员的产生方法及国内外的研究进展；同时解释怎样检验集合预报的结果的论述，如何从众多的集合预报产品中提炼有用的信息及预报产品的释用。     

一种新的预报晴空湍流综合算法

介绍了晴空湍流及其相关的湍流指数,以及通过对9个指数进行加权综合得到的一个综合预报算法。利用T213模式资料,计算了9个湍流指数,并分别用12个北京地区的飞机颠簸个例进行验证,得到各湍流指数的预报结果;在此基础上,应用新的综合算法,得到一个综合预报结果。计算结果表明,虽然理查孙数和风相关指数、MOSCAT概率预报因子指数的预报效果相对较好,但是这三个指数的预报范围和强度均偏大,容易出现空报;综合算法则较好地综合各个指数,预报区域相对集中,预报强度也较符合实际情况,空报的情况也得到了相应的改善,总体预报效果较好     

ECMWF细网格数值预报产品在山东汛期强对流天气预报中的检验

利用NCEP1°×1°再分析资料、常规观测资料、ECMWF细网格数值预报产品(下简称EC产品)24～48 h预报资料,对2018—2019年山东省汛期(6—9月)强对流天气的影响系统、关键物理量及降水量进行分析检验,结果表明:(1)EC产品对西风槽和副高北界有较好的预报和模拟能力。(2)EC产品对0℃层高度预报的准确率达100%,但对-20℃层高度的预报效果较差。(3)EC产品对CAPE值的预报准确率较低,误差以偏大为主;其对热力不稳定指数的预报效果差别较大,T_(500-850)的预报效果最好,其次为K指数,效果最差的为LI指数;EC产品对低层湿度的预报效果较好,预报准确率2 m露点温度925 hPa比湿850 hPa比湿。(4)EC产品对强对流过程降水量最大值的预报一般小于实况,对中雨及以上量级降水范围的预报一般小于等于实况。