混合误差协方差用于集合平方根滤波同化的试验

在集合卡尔曼滤波方法中, 根据预报集合统计提供的依流型而变的预报误差协方差对同化起到决定性的作用。但在集合样本容量不足及模式存在系统误差时, 由预报集合估计的预报误差协方差会出现明显偏差。既要减小这种估计偏差对同化产生的影响而又不增加计算量, 一种可供选择的方法是将定常或准定常的高斯型预报误差协方差和由预报集合估计的预报误差协方差加权平均用于集合卡尔曼滤波同化。利用浅水方程模式, 通过观测系统模拟试验检验在不同的模式误差、 集合成员数以及观测密度条件下, 将这种混合预报误差协方差矩阵用于在集合平方根滤波的效果。试验结果表明, 当预报集合成员数较多而模式又无误差时, 不必采用混合的预报误差协方差矩阵, 否则, 采用混合的预报误差协方差矩阵都有可能改进分析和预报。混合预报误差协方差的最优的权重系数与模式误差关系密切, 模式误差越大, 定常预报误差协方差的权重越大。最优的权重系数与集合成员数及观测密度也有一定关系。     

预报夜间地面逆温高度的一个简单模式

行星边界层昼夜特性的研究,对于预报污染物的扩散具有重要意义。昼夜间边界层高度的变化有明显的不同,过去对夜间边界层高度的研究多集中于诊断方程方面,即借助于局地地面热量和动量通量等参数来描述边界层高度。用这种定常状态方程描述边界层结构的方法是不够的,近期的研究表明,大气层中稳定的边界层是连续演变的,因此,应当用描述边界层时间演变的预报方程来表达。     

使用混合样本的集合四维变分同化试验研究

基于集合和奇异值分解的四维变分同化方法(SVD-En4DVar)的同化效果对采用的预报样本容量有很强的依赖性,其中一个重要原因是在SVD-En4DVar中分析变量被表示为按照扰动预报集合提取的奇异向量作线性展开的形式,这种展开存在截断误差,过少的样本数会造成过大的截断误差。为了在不增加计算量的情况下增加用于同化的样本,从而改善同化效果,本文提出了流依赖的预报样本与定常样本相混合的方法。定常样本有两种生成方法：第一种是按照给定的统计结构给出伪随机扰动场直接叠加到四维背景场上而完全不经过模式积分;第二种是在第一个同化循环时将伪随机扰动场叠加到初始背景场,然后在分析时间窗内积分模式得到扰动预报样本,最后将其中一部分保留不动作为后面同化循环的定常样本。利用浅水方程模式和80个变量的Lorenz-96模式及模拟资料进行数值试验,比较不同样本结构的同化效果。结果表明,在浅水方程模式的同化中,完全采用大容量的定常样本仍然可以得到较好的结果,但对Lorenz-96模式效果不好。采用混合样本后,这两类模式的同化都可以得到较好的结果,在相同的计算时间下,混合样本方法可以明显提高同化精度,其中第二种产生定常样本的方法要好于第一种。     

基于ECMWF集合预报资料的乡镇温度预报误差订正方法

利用滑动平均法和递减平均法对2013—2014年江西省1 216个乡镇站点ECMWF集合预报2 m温度集合平均产品进行误差订正试验。结果表明:1)滑动平均法和递减平均法对江西地区乡镇温度预报为正的订正效果,订正后的预报准确率大于订正前,并且递减平均法的订正效果要略优于滑动平均法。2)误差订正方法对各时段温度TRMSE的订正能力都随预报时效的增加而减小,对高温预报准确率的提高明显大于低温,对山区预报准确率的提高大于平原,对有规律的预报误差的站点订正效果较好。3)随季节和站点变化的自适应递减平均法的预报结果较各季节和全年定常最优订正系数好,订正方法对秋季温度预报订正能力最强,春季最差。     

森林火险中期预报方法探讨

一、前言 目前国内森林火险的预报方法很多,可是这些方法多侧重于应用气象要素的实况值,代入方程(y=29.39-29.26x_1+1.76x_2等)求出火险等级。这些方程虽较好地概括了林火同气象因子的关系,但如要做预报,还必须将目前气象台站的气象要素预报值(如相对湿度、气温日较差等)代入。这种预报方法较适合于天气比较稳定、气象要素变化较小的北方。而南方天气多变,预报气象要素(特别是中期预报)相当困难,准确率低,由此做出的火险预报效果较差。因此,我们在探讨林火同气象因子的关系     

统计图象识别的一种数值方法

本文提出了统计图象识别的一种数值方法,它不需要假定预报对象服从某种分布,而是根据其实际分布利用微机直接建立预报量和预报因子之间的统计关系,识别图象类别。与常用的解析判别方法相比,它提高了预报效果。在这种方法中,由于能较为清楚地看到预报因子对预报量的影响,透明性好,因此对因果关系较为明显的短时预报更适宜。     

Kalman滤波在贵州短中期温度预报中的应用及其业务化流程

Kalman滤波方法建立的预报模式是随着时间的变化而变化的。它是一种利用上一次的预报误差反馈信息来作修正原模式中的参数和量测方程的方法。用Kalman滤波方法建立的可变预报模式,对于用Mos方法建立的预报模式来说有了很大的进步。这主要是由于Kalman滤波不需要对新模式产品资料的积累过程和回归系数是随时间变化的原因,使得Kalman滤波方法具有很好的自我调整能力,从而使预报值不断适应实况的变化。     

韵律预报方法的统计检验

目前,我们大多数气象台站都用韵律方法做长期天气预报。这种方法的主要思路是:在群众经验的启发下,考虑天气变化可能有180、120、100或90天的对应关系。因此,根据前期某一指标的出现,预报未来若干天(180、120、100或90天)后有一次天气过程(例如降水等)出现。这种预报方法,在某一季节里可能获得较高的准确率。但是,实际上这种韵律关系究竟存不存在?怎样检验其可靠程度呢?这都是目前长期预报中应当解决的问题。本文仅就韵律预报方法的统计检验及有关问题,作一初步探讨。     

温度自动预报系统——英国气象局数值天气预报模式输出统计的应用

1.引言 MOS(模式输出统计)方法,是用来预报那些数值天气预报(NWP)模式不直接表示的气象变量,它的基础是建立固定等压面分散网格点上高度、温度、湿度和风等直接表示变量的数值预报值和地面温度、云高云量及能见度等观测值之间的关系。通常使用多变量线性回归模型来确定这种关系。 PP(完全预报)方法,是建立观测得到的大气变量和感兴趣的“天气”特征之间的关系,在预报时使用数值预报代替观测变量作为预报因子。美国研究组进行了大量的MOS方面的工作,将这一技术方法应用于预报很多天气变量,取得不同程度的成功。其中所设计的地面温度自动预报业务系统,在很大程度上推动了本文所描述的试验。     

大气环流中期变化和寒潮中期过程的研究

寒潮中期预报理论和方法研究课题经过4年工作, 对冬半年大气环流变化进行了多方面的研究, 全面揭示了寒潮中期演变过程的能量学机制, 开始建立了具有一定生命力的十天左右寒潮中期预报方案。 对于指数循环、中期周期变化,从能量学诊断、数值试验、非线性动力学等方面进行了研究。 研究了定常波的维持和瞬变波的增衰。 定常波与瞬变波的相互作用, 波与波相互作用对阻塞高压的形成和崩溃的影响, 以及对极涡分裂和重建的影响。 寒潮中期过程由倒Ω流型开始并持能量聚集于中纬度, 通过斜压作用、波与波相互作用等, 最后导致东亚寒潮爆发。     

沈阳猩红热发病率的预报

猩红热是沈阳市人民、尤其是少年儿童中常见的一种急性呼吸道传染病,它在各种传染病中约居第五位。我们发现,其流行变化除与其他原因有关外,还与本地每年7月的气候特征有很密切的关系。用这种关系建立预报方程,可提前求得该病流行年度(每年8月至翌年7月)和关键月(每年的11月)的发病趋势,以达防疫而有利于人民健康的目的。     

用相关表作倒春寒预报

相关表是一种用多要素进行综合统计的表格。它的基本原理是将与预报对象关系密切的各个预报因子分为几个级,然后通过各种级别的排列组合,寻找多种因子的综合影响与预报对象的关系。它不仅能综合反映多因子与预报对象的关系,同时还能够单独考虑诸因子中某一个或某几个因子与预报量的关系,因此是一种简便而实用的综合多因子的预报工具。     

2×3气象——经济系统的最优决策

一、问题的提出 众所周知,长期天气预报的准确率不高,但它通常超过随机预报的准确率。特别是,预报的距平符号和实际的距平符号重合概率通常超过50％。因此,我们认为,在采取经济决策时注意预报而不是注意气候资料是有利的。然而,事实上并非如此。应该承认,利用气象情报作经济决策是一个比较复杂加问题,它应该紧密地和具体用户的经济活动相联系。有时,可能会出现这种情况,即完全脱离预报而注意气候资料是有利的。本文用2 ×3气象--经济系统却最优决策方法来说明这个河题。这种方法曾由刚金,别林基,茹柯夫斯基最先研究过。本文是综     

用相关表作倒春寒预报

相关表是一种用多要素进行综合统计的表格。它的基本原理是将与预报对象关系密切的各个预报因子分为几个级,然后通过各种级别的排列组合,寻找多种因子的综合影响与预报对象的关系。它不仅能综合反映多因子与预报对象的关系,同时还能够单独考虑诸因子中某一个或某几个因子与预报量的关系,因此是一种简便而实用的综合多因子的预报工具。     

大连市负氧离子浓度分布及预测模型的建立

利用2008—2009年大连市逐日负氧离子实况资料,分析了负氧离子季、月和日变化特征及其与相关气象要素的关系。结果表明：负氧离子浓度具有明显的季节变化,冬季最大,夏季最小;而气温和PM10等是影响大连市负氧离子浓度的关键因素。运用逐步回归方法,求得各季节负氧离子的预报方程,实现了预报的定量化。经检验,预报方程效果显著,在预报业务中具有实际参考价值。     

夏季西风带定常扰动对东北亚阻塞高压的影响

利用ECMWF 1980～1988年9年的格点资料，分析了定常扰动与东北亚阻塞高压之间的关系。分析结果表明:定常扰动的分布对阻塞高压维持日数有着重要的影响，定常扰动的季节变化可以很好地说明阻塞高压冬季多在太平洋和大西洋上发生和维持，而夏季多在东北亚地区发生和维持的特征。此外，从定常扰动的分布可以看到，不仅中高纬地区上空的正距平强度可以影响着阻塞高压的发生和维持，其南侧的负距平强度也同样重要地影响着阻塞高压。分析结果还表明:不仅定常扰动的水平结构对阻高有着重要影响，其垂直结构亦有着重要影响。最后，对夏季定常扰动进行了波数域分析，表明在夏季定常扰动的作用主要通过其中所包含的行星波、特别是行星波1波来实现，定常扰动中行星波部分的振幅变化是影响阻塞高压发生和维持的重要物理机制。     

建立短期灾害性天气动态预报初探

在短期天气预报中,以往都是把灾害性天气和日常天气捆在一起,以固定发布时间和固定预报时段对公众发布预报的.这种定时预报,对日常天气来说是理所当然的,因为它是预报某日的天气;而对灾害性天气来说却不尽然,因为某种灾害性天气的致害程度在于它的强度和持久程度.由于灾害性天     

岭回归在预报集成中的应用

一、前言 在天气预报中,往往是由多个预报员应用多种预报工具和方法进行预报。因此,需要有一种综合的方法集中各种预报结果而形成统一的预报结论。这种预报集成对于今后实现天气预报自动化也有重要的意义。预报集成的方法很多,回归集成、判别集成是比较常用方法。本文提出了用岭回归做预报集成的方法,经过试验证明,这种方法优于一般回归集成和其它集成方法,并且预报量可以是连续变量,也可以是离散变量。     

气象雷达新应用的一种探讨

1 概述目前,气象雷达主要用于对强对流天气的警戒和跟踪观测,它是在强对流天气已经发生,根据目标对雷达电磁波的后向散射所形成的雷达回波,去分析气象目标的性质、结构、移动方向和发展趋势,进而根据临近预报的方法,作出临近预报。其时效一般不超过三个小时。本文旨在对这种方法进行一些突破,将研究的着眼点放在大气对电磁波的折射上;并就泰山713雷达的部分资料,分析了电磁波在大气中的传播路径与天气变化的关系。发现雷达电磁波在大气中传播路径每一次明显的变化,与未来十二小时乃至稍长一段时间内的天气变化有着极好的相关性。     

欧洲中心集合预报在中国区域中期时效离散度预报技巧关系分析

预测数值模式对于中期天气预报能力是集合预报的重要应用之一。为研究集合预报在中国区域中期时效(96～360h)预报技巧的预测能力,本文基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)全球集合预报系统2007—2011年500 hPa高度场和850hPa温度场预报数据,采取两种不同的离散度-预报技巧关系表征方法进行对比分析,结果表明:(1)以均方根误差为表征的预报技巧(RMS_(ENS))和离散度(SP_(RMSE))表现出季节循环特征,即冬(夏)季值高(低),这是大气内在性质的表现。而以距平相关为表征的预报技巧(AC_(ENS))和离散度(SP_(AC))没有显著的内在季节变化特征。(2)对比分析两种不同表征的离散度-预报技巧关系可知,以距平相关为表征的离散度-预报技巧关系更能反映中期时效的预报技巧,且850 hPa温度场较500 hPa高度场二者的相关性更好。(3)定量分析离散度-预报技巧关系表明,小离散度情况下更能体现高的预报技巧,但这种关系从96～360 h样本百分比下降了20%左右,而在大离散度情况下离散度-预报技巧关系相对弱一些,且随预报时效的延长样本百分比没有显著的降低。(4)样本统计显示中期各时效SP_(RMSE)和SP_(AC)二者一致的样本占59%～66%,并没有显示较高的一致性特征。上述分析结果为集合预报在中期时效预报技巧预测方面提供定性和定量的参考。