不同业务预报初值形成方案的数值模拟比较

设计了一个适用于同步，双重嵌套模式的ｐ－面水平插值，双非线性正规模初值形成方案。把新方案与国家气象中心的台风路径数值预报准实时业务模式原预报初值形成方案进行了比较。所选台风个例的４８小时数值模拟结果表明，新的预报初值形成方案优于原方案。     

全球最优插值客观分析

主要叙述国家气象中心实时运行的全球资料同化系统中的客观分析方案，该方案采用最优插值统计方法，使用所有可以使用的各种类型有不同误差的观测资料和模式的６ｈ预报值，给出数值形式的全球分析值。在两年的业务运行中，为Ｔ４２中期数值预报谱模式提供了较好的初始场。     

热带有限区域500毫巴正压流场数值预报业务系统的检验

一、预报业务系统简介:本系统包括:1.DJS-220资料处理手编程序软件;2.面积加权插值的客观分析;3.业务预报模式的计算。由上述三个方面组成一个完整的自动化数值预报业务系统。在国产DJS-220机上计算,30分钟输出24小时预报图,50分钟输出48小时预报图。      

数值预报产品检索系统的研制

本系统对T213和ECMWF的部分数值预报产品进行处理，使预报员检索更加方便直观，T213降水和ECMWF温度经过分县插值处理订正预报后，对中短期预报有较好的参考作用。     

MM5在上海区域气象中心数值预报中的改进和应用

以国家气象中心数值预报产品为依托, 根据上海区域气象中心计算机资源配置情况, 用NCAR-PSU/MM5V2作为动力框架, 确定了侧边界嵌套方案、积云参数化方案和边界层参数化方案, 研制了资料分析同化方法和预报结果后处理方法及产品显示软件, 建立了上海区域气象中心第五代数值预报业务系统, 可提供华东地区138个城市每3 h一次的地面要素预报.半年多准业务运行表明, 预报效果较好, 对区域内气象台站的业务预报有良好的参考价值.     

风预报的数值产品释用研究

根据地转风和偏差风原理，建立了风预报的数值产品释用方案。通过一年试验预报和３年业务预报检验，证明此方案是一个有效的实用的方案。     

东海热带气旋路径预报模式业务运行结果及改进模式

统计分析了东海热带气旋路径预报模式在１９９６年、１９９７年和１９９８年三年业务运行的结果;系统地与主观预报和日本数值预报结果进行了同个例同时次的比较：对模式边界层物理过程中摩擦拖曳系数以及二次台风Ｂｏｇｕｓ技术、三维最优插值客观分析方法和资料同化等影响热带气旋移动的作用进行了试验研究;实现了间歇资料同化处理的业务化运行。     

T106产品在乐山降雨分县预报中的释用分析

本文将T106物理量产品和12小时降雨量产品进行插值处理和时效组合，对在降雨分县预报中的应用情况进行统计分析，为预报业务中运用T106产品提供一些依据。     

低纬高原地区MM5v3不同参数化方案降水模拟试验

为了进一步了解MM5模式在低纬高原降水预报性能，利用MM5模式中的3个物理过程组合了7个不同的参数化试验方案，对低纬高原地区2005年主汛期进行了降水数值试验。结果表明：第三重嵌套网格中的Grell积云参数化、Goddard显式水汽和Cloud（或RRTM）辐射过程组合的试验方案对降水预报效果较好，特别是对大雨和暴雨预报有明显的改善；在将试验结果插值到测站点时，不同扫描半径对插值结果有一定影响，相对而言，20～30km扫描半径插值结果较为理想。     

T42 后处理用谱方法进行水平插值的试验方案

应用谱方法进行从高斯网格到规则经纬度网格的水平插值,设计了一个国家气象中心T42业务系统后处理方案。试验结果表明,该方案具有插值精度高,可滤去由垂直插值引起的高于42个波数截断的短波成分等优点。为用户提供更精确的预报值,并可提供下一次资料同化用的初估场。     

THE LIMITED AREA ANALYSIS AND FORECAST SYSTEM AND ITS OPERATIONAL APPLICATION

The limited area analysis and forecast system(LAFS)was developed and has been put intooperational use at National Meteorological Center since January 1991.This system can be regardedas a branch system attached to the global assimilation and medium-range forecast system which isbased on a spectral model T42L9.The main advancements as an upgrade operational system are asfollows:the use of a regional fine mesh optimum interpolation(OI)analysis scheme:the realiza-tion of the nonlinear normal mode initialization for the regional model:the development of a 15L-spherical grid primitive equation model(with real topography and enstrophy conservation)and itsnesting forecast with the spectral model T42L9.     

GRAPES业务全球集合控制预报初值的动力升尺度方法

以生成GRAPES全球集合预报业务系统的控制预报初值为目的,基于GRAPES全球模式,开展了控制预报初值生成方法研究,发展了高分辨率初值动力升尺度方法,并检验了不同方法的可行性。通过对比不同方法产生的初始场形态,证实了仅仅对高分辨率初始场进行二维水平插值存在不足,基于静力学方程对Exner气压变量进行三维插值至关重要。结果表明,动力升尺度方法利用静力平衡关系,对全场的温压场进行调整,使之协调平衡,可以改善二维水平插值方法导致的初始位势高度场和温度场的噪音问题,产生适用于GRAPES全球集合预报业务系统的控制预报初值。     

国家气象中心T213L31数值预报运行监控方案及预报效果评估

T213L31系统是我国新一代中期数值预报业务系统，该文介绍了该系统的实时业务运行流程，着重阐述了实时运行监控方法的设计和实施。通过对整个运行流程的解析、运行相关信息和异常事件的说明以及功能的介绍，使读者可以对T213L31运行监控和维护方法有一个较完整的认识。文章还对T213L31系统准业务和业务运行期间的预报效果进行了较为全面的检验与评估，结果显示:T213系统较国家气象中心的原数值预报业务系统T106L19的预报效果有了明显改进，可用预报时效延长了约1天。但与世界领先的ECMWF的中期数值预报产品相比还存在一定差距，特别是中期时效的预报差距比较明显，还有待于进一步的改进和提高。     

三维插值方法在2 m温度评估中的应用

模式地形与实况站点地形高度间固有差异严重影响了2 m温度检验评估精度,传统二维插值方法仅满足预报要素与实况观测间经纬度二维空间上的一致性,而忽略了垂直方向的一致性问题,使得检验评估中预报与观测不在同一三维空间上进行检验,从而引起严重的评估误导.利用模式三维预报变量,结合近地面要素预报产品,建立新的近地面要素三维插值方法,以确保预报与观测在三维空间上保持一致性.利用2013年7月整月24 h预报产品与观测的对比分析发现,新插值方法有效地改进了由于地形误差引起的评估误导问题,在不同地形高度条件下均保持了较为一致的误差分布趋势,显示其评估结论不受地形因素影响,具有更好的实际应用价值.进一步关注新插值方法在复杂地形区不同模拟分辨率条件下的评估改进效果,采用GRAPES区域预报模式（GRAPES-MESO4.0）针对2012年7月个例,对青藏高原复杂地形区进行了不同分辨率（45、15、5和2 km）条件下的60 h模拟敏感分析,结果表明新插值方法在高分辨率条件下（2 km）依然显示出明显的改进优势.     

Estimating the error in vertically interpolated forecast‐observation differences: U‐ and v‐wind components

Abstract

Data assimilation in numerical weather forecasting corrects current forecast values by subtracting a portion of interpolated forecast‐minus‐observation differences at the points of a three‐dimensional grid. Deviations used in updating a forecast data field are forecast errors obtained or derived from observations available at update time. When observations are missing at mandatory levels, construction of full vertical soundings by interpolation introduces extraneous errors. The present paper is concerned with determination of the error in vertical extrapolations of surface winds, and of aircraft and satellite cloud‐tracked winds. In addition it examines the effect on accuracy of using location‐specific statistics compared to averaged statistics as the basis for the interpolation weighting scheme and compares errors of one‐ and two‐variable interpolations.

Interpolation accuracy tests demonstrate the influence of the interpolation scheme on the quality of interpolated information used in forecast updating. The results show that the level of accuracy exceeds the benchmark provided by monthly mean forecast error values only with bivariate interpolation of wind components from off‐level data sources.     

Improvement of the Surface Pressure Operator in GRAPES and Its Application in Precipitation Forecasting in South China

In this study we investigated the problems involved in assimilating surface pressure in the current global and regional assimilation and prediction system, GRAPES. A new scheme of assimilating surface pressure was proposed, including a new interpolation scheme and a refreshed background covariance. The new scheme takes account of the differences between station elevation and model topography, and it especially deals with stations located at elevations below that of the first model level. Contrast experiments were conducted using both the original and the new assimilation schemes. The influence of the new interpolation scheme and the updated background covariance were investigated. Our results show that the new interpolation scheme utilized more observations and improved the quality of the mass analysis. The background covariance was refreshed using statistics resulting from the technique proposed by Parrish and Derber in 1992. Experiments show that the updated vertical covariance may have a positive influence on the analysis at higher levels of the atmosphere when assimilating surface pressure. This influence may be more significant if the quality of the background field at high levels is poor. A series of assimilation experiments were performed to test the validity of the new scheme. The corresponding simulation experiments were conducted using the analysis of both schemes as initial conditions. The results indicated that the new scheme leads to better forecasting of sea level pressure and precipitation in South China, especially the forecast of moderate and heavy rain.     

多时次资料的EOF迭代在云南夏季气候预测中的应用

多时次资料的EOF迭代预测方法能较好地应用历史资料中的信息，并能将经验法则、观测事实和气候规律等引入到实际的短期气候预测过程中，特别是随着我们对影响短期气候变化的物理过程和因子认识的深入，这种预测方法将会得到更加有效地改进和实际应用。本文考虑4个区域月平均海表水温的多时次历史资料，基于EOF迭代方案，建立了云南夏季气候变化的一种多时次EOF迭代预测模型。在对云南分5个区域，每个区域16个气象观测站点的夏季降水和气温趋势的预测中，该模型对云南1995－1999年的夏季6－8月总雨量和平均气温趋势预测检验的最新业务标准评分平均分别达到79．6％和87．0％。该评分成绩表明，这种容纳多时次资料，基于EOF迭代的物理一统计预测方法是一种有效的短期气候预测途径。     

GRAPES-GEPS环流集合预报的分类释用方法研究与检验

集合预报在数值天气预报体系中具有重要地位，因此如何有效提取集合样本信息以提高集合预报技巧一直是一个重要课题。基于中国全球集合预报业务系统（GRAPES-GEPS）的500 hPa高度场集合资料开展对环流集合预报的分类释用方法研究，并对集合聚类预报结果进行了检验分析。通过在传统Ward聚类法中引入动态聚类的“手肘法”方案，发展了环流集合预报分类释用方法。针对该方法的个例分析表明，对于中国中东部地区环流集合预报的聚类释用方法能够有效地划分出最有可能发生的环流形势类型并提供发生概率。确定性预报综合检验结果显示，集合预报聚类结果中发生概率最高的集合大类相对于集合平均的预报技巧有明显提升，并随着预报时效的延长提升更明显。总体来看，通过集合预报的分类释用方法划分环流形势类型可以为天气预报提供参考依据，具有实际应用价值。      

NWP 模式热量系统误差的动力诊断分析

文章证明了模式在预报时段的位温误差，是由于在模式大气和真实大气中，该时段内位温变化过程的不同而造成的。还证明了原始方程的无加速定理对各强迫因子的线性分解同样适用于研究NWP模式热量误差的成因。对国家气象中心T42L9模式1992年1月和7月预报结果的动力诊断表明，模式对纬向位温分布具有较好的预报能力，但在各纬带也存在明显的误差。通过无加速定理的分解分析，研究了这些误差的成因及改善模式的可能途径。     

非对称台风bogus方案设计和初步试验

国家气象中心台风路径数值预报模式自1996年6月投入业务运行以来, 一直在背景场中采用经验平滑滤波技术消除浅台风和嵌入轴对称的台风bogus涡旋技术。但事实上, 在采用经验平滑技术消除背景场中弱的位置不准确的浅台风涡旋同时, 也滤除了台风中心周围一些宝贵的非对称气流结构, 同时, 由于实际的台风涡旋结构是非对称的, 因而对采用轴对称涡旋的模式初始场而言, 或多或少的贡献了一些模式预报结果的路径误差。为了调查这部分非对称结构对台风预报路径误差的影响, 从T213L31全球谱模式提供的背景场中抽取浅台风周围的非对称流场, 将之加入到轴对称的台风bogus涡旋中。初步的个例试验发现, 加入非对称流场后, 能有效地减少台风路径预报误差。