气象格点资料预测压缩方法初探

通过二维线性预测方法来降低气象格点资料间的冗余度，解决气象格点资料在存储时所占内存空间太大和在网络传输过程中的带宽问题。从原理及500hPa高度场分析得出：预测误差序列的方差比原序列方差小一个数量级，这充分说明和原序列相比，误差序列的相关性已有很大的降低，证实了格点资料预测压缩是完全可以实现的。     

春粮产量的MSEPx准则预报模型

使用北半球500hPa月平均网格点高度场,北太平洋海域286格点的月平均海表面温度场和经调和权重法分离后的全省春粮气象产量资料,通过对因子场和预报量之间典型相关分析,用求得的典型变量作为预报因子。应用预测均方误差MSEP_x准则建立的预报模型,作1965—1990年全省春粮产量的年景预测。结果表明,该模型的预测精度有明显提高。     

20世纪全球表面温度场序列的插补试验

利用基于主分量典型相关分析的典型变量回归 (CVR)插补模式 ,在综合分析Jones等 5°× 5°格点温度资料覆盖率的演变情况、缺测场与基本场温度距平相关结构、稳定性的基础上 ,确定合理的插补方案 ,对其陆面格点温度场进行插补延长试验 ,得到了 1 90 0～ 1 998年连续、均一的全球月平均气温场序列。独立样本检验表明插补效果优良 ,总缺测场误差方差与原序列方差之比低于 0 .40。插补前后全球及纬向平均序列的演变特征基本一致 ,原 Jones序列的线性增温率较重建序列高0 .1 1℃ /(1 0 0年 ) ,可能与原 Jones场序列空间分布的不均一性有关     

基于格点场的江西省气象和水文降水资料对比分析

应用反距离权重插值法,将2019年4—6月江西省气象部门自动气象站和水利部门自动雨量站逐小时降水观测数据,分别转换为分辨率为0.05°×0.05°格点降水资料,以对比分析两种观测系统降水资料的相关性、误差及其时空变化规律。结果表明：1） 气象、水文降水量格点场具有显著相关关系,其中中度及以上相关的格点数占总数的99.54%;两者的平均相关系数为0.93,平均均方根误差为0.56 mm/h,绝对误差为0.13 mm/h,误差为-0.01 mm/h;气象与水文降水总量平均差异在-4%左右。2） 出现零星或短时降水时,气象、水文小时降水量格点场相关性差异较大;而出现系统性降水过程时,两者表现为高度相关。逐时格点平均降水量,在系统性降水的初期和结束期气象类高于水文类,而持续期水文类高于气象类,两者差异在-6%—6%以内。3） 气象、水文降水资料在时间和空间分布上具有较好的一致性,对两者的融合应用可以明显提高站点密度,站网分布更合理,能更准确地反映过程降水的时空变化。     

国家级格点实况分析产品在江苏地区的适用性评估分析

利用国家级格点实况分析资料与地面气象站实况数据,采用误差分析、技巧评分等方法评估了2017年7月至2018年6月逐时的格点实况产品在江苏地区的地面2 m气温、2 m相对湿度、10 m风和降水要素的一致性和准确性,同时采用MODE检验方法对格点降水产品空间分布偏差进行了分析。结果表明:2 m气温格点实况与自动站观测基本一致,平均绝对误差在0.5~0.8℃,均方根误差在0.8℃左右,其中日最高气温误差较小。格点实况和自动站2 m相对湿度之间的平均绝对误差在5%左右,均方根误差在6%~7%,表现出较高的准确性和稳定性。格点实况10 m风向准确率达到70%左右,而风速准确率仅为56%,与气象站点观测相比有明显差异。格点降水产品的全年有无降水准确率为90%~98%,对于晴雨检验存在带来较大影响的可能。格点实况产品对小雨级别降水的准确率最高,随着降水量级增大,格点实况降水场相比站点观测存在较多的降水漏报,因此,对于降水分量级检验还不适合用格点实况场来替代气象站点观测。设计了一种基于空间形态的降水准确率评分方法对降水空间落区进行检验,格点实况降水场的空间形态准确率评分在0.9左右,较准确地反映了实际降水空间分布。因而,格点实况数据在江苏平原地区都有较高的精度,误差在可接受的范围内,基本可以代替自动站观测作为预报和模式检验的真实实况场,但也存在以下几个方面的问题:(1)格点2 m气温、2 m相对湿度产品在江苏的丘陵地带误差较大,降水产品在海岛气象站准确性较低;(2)格点降水产品一定程度地弱化了大雨以上量级降水强度;(3)格点实况风速产品误差较大,与业务服务需求有一定差距。     

风电场风速数值预报的动态修订方法的探讨

针对风电场风功率预测所需的定点、逐时风速预报,对利用中央气象台发布的MM5格点输出的数值预报风速插值到福建沿海某个风电场测风塔高度的预报结果进行误差分析,发现由于海陆交界的特殊下垫面等原因,存在一定的系统误差;根据误差的后延相关性和测风塔实时发回的气象资料,探讨了利用前期误差观测值和测风塔湍流指标对MM5数值预报风速进行动态修订的方法,建立了订正值方程,结果表明,订正后的预报风速平均绝对误差降低31%~54%,有效提高了预报精度。     

站点气温格点化方法在贵州区域的研究与应用

利用2019年1—12月国家气象信息中心实况格点资料、贵州地面观测站资料以及ECMWF 2m气温0场资料,讨论了相同插值方案下站点数对空间分布的反演效果以及相同测站数下不同插值方案的表现,同时对国家气象信息中心实况格点场进行了检验,并对本地建立的气温格点分析场进行初步评估。结果表明：相同的插值方案下,站数越多越能反映要素场的实际分布状态;基于贵州特殊地形,在相同站数下双线性插值法优于邻域法;通过对国家气象信息中心实况格点分析场评估,日最高、低气温在贵州区域均存在明显误差,其平均绝对误差分别为1.6 ℃与1.1 ℃左右, 平均RMSE分别达2.2 ℃与1.6 ℃。采用Cressman方案对离散观测资料重建的本地化气温格点分析场,其最高、最低气温平均绝对误差降至0.2 ℃与0.1 ℃左右,大幅度降低了与测站观测值的差异,基本可以代替国家气象信息中心下发气温格点分析场,并将为今后我省业务或研究工作中格点预报的客观订正提供新的更符合实际的参考。     

不完整气象资料下基于作物模型的产量预报方法

针对基于作物模型开展产量实时预报后期气象资料的获取问题,提出通过相似类比,从历史气象资料库中获取替代资料的方案,基于CERES-Rice模型系统评估了平均值处理方案和历史相似类比方案的可预报性和误差分布特征。结果表明:水稻产量对成熟前2个月内的气象条件较为敏感,基于气象资料和作物模型开展产量预测,在5%误差范围内可获得60%以上的预测概率;以多年气候平均值替代起报日后期气象资料,在成熟前2个月起报预测概率约为60%,成熟前1个月约为70%,但预报误差系统性偏高;采用气候相似类比方法,从历史气象资料中获取起报日后期替代资料,可有效降低预报误差的系统偏差,若引入后期气候趋势信息,成熟前2个月起报预测概率可达80%以上,较采用历史平均值有显著提高。研究结果为基于作物模型和气象观测及气候预测信息开展产量预报提供了技术方案。     

月动力延伸预报500hPa高度场检验及其在重庆月气候预测中降尺度应用

根据2015年国家气候中心实时下发的第二代月动力延伸模式(DERF2.0)逐日资料和历史回算资料,统计构建不同时间起报的月500hPa高度场格点数据序列,针对重庆2月气温和8月降水量方差和预测难度较大的事实,分别分析2010-2014年逐年1月和7月16日、21日、26日、31日起报的2月和8月500hPa高度场预报场与同期NCEP资料实况场的分布型,结果表明：预测效果低纬好于中高纬,8月总体好于2月;基于上述滚动的500hPa预报场,试验了4个关键区和5种统计降尺度方法,对重庆2010-2015年2月气温和2010-2014年8月降水量进行回报预测和检验结果表明,16日起报的模式场对2月气温有较好的参考价值,配合最好的关键区为本区上空,而降尺度方案中Lamb方法效果最佳,二者结合的预测效果最好;8月降水回报检验表明,虽然8月降水预测效果不如2月气温,但在预测关键区取自定义关键区时,车氏方法的降尺度方案预测效果相对较好。     

基于国家气象观测站逐日降水格点数据的交叉检验误差分析

利用2006-2008年2 403个国家气象观测站地面雨量计的逐日降水量资料,采用与网格点最近的观测站有、无降水确定该网格点有、无降水和Barnes插值方案确定网格点降水大小的混合插值方案,得到全国空间分辨率为0.1°×0.1°（约10km×10km）的逐日降水量格点数据,在此基础上通过交叉检验方法统计格点数据的误差,...     

民航气象数据库资料在MICAPS工作平台上的应用

民航气象数据库自1999年正式运行以来,为航空气象预报提供了丰富的数值预报格点产品和图形产品,但格点数据GRIB码属变网格资料,需解码到标准网格点上,另外在数据库工作站上显示图形不直观某些要素也不能迭加,考虑到这点,民航西南空管局气象中心把民航数据库资料GRIB解码应用到MICAPS工作站上,解决了上述问题,使民航气象数据库资料得到了更广泛和直观的应用.     

针对模式风场的格点预报订正方案对比

为了将格点观测融合产品用于模式预报产品的滚动订正中,获得精准的预报效果,使用国家气象信息中心HRCLDAS（High Resolution China Meteorological Administration Land Data Assimilation System）业务系统产生的高频次格点风场融合产品作为实况资料,采用两种风场模型和8种格点误差订正方案,对模式风预报产品进行订正预报试验,试验选择欧洲中期天气预报中心10 m风预报产品的2017年1月1日—2月28日以及2017年6月1日—7月31日两个时间段,进行了预报模拟试验,对8种格点误差订正方案的订正结果进行检验,同时将订正场插值到站点,使用国家级2400个地面气象站风场资料进行站点检验,结果表明:无论从格点还是站点检验的平均绝对偏差、准确率、绝对偏差分布频率结果看,采用基于模式和实况因子的全格点滑动建模订正方案具有最佳的订正效果。     

甘肃中部雨养农业区土壤水分预测模式的研究

采用联合国粮农组织（ＦＡＯ）最新推荐的计算农田蒸散量的彭曼－蒙蒂斯公式（ＦＡＯ－ＰＭ）,选取甘肃中部雨养农业区定西１９８０～１９９５年的常规气象资料和１９９０～１９９５年固定地段０～１００ｃｍ的土壤湿度资料,对水平衡和Ｙ．Ｍ安格斯坦土壤水分预测模式进行对比分析,认为后者适宜于本地区的土壤水分预测,并分析了误差原因     

SVD迭代模型在夏季降水预测中的应用

文中设计了一种基于SVD迭代的短期气候预测模型,通过选择适当的影响因子,建立与预测对象之间的联系,从而实现对气象场序列的预测。分别对华北16个测站和长江中下游地区30个测站1991—2000年近10a夏季(6—8月)降水做预测试验,平均均方误差分别为0.352和0.312,平均符号相关系数分别为0.575和0.623。此研究表明,基于SVD迭代的气候预测模型是一种非常有效的短期气候预测途径,具有很强的应用价值。     

基于随机过程理论的长江巨洪发生概率预测模式与应用

根据长江流域1849—1998年发生的巨洪资料序列,通过正态性、独立性等统计检验,确定序列的性质;然后,利用平稳独立随机过程理论建立概率预测模式,对长江流域巨洪发生概率作出研究性预测。结果表明,根据1849年以来长江巨洪资料样本,建立的巨洪发生间隔时间资料序列经对数变换后使原序列的线性和平稳性得以改善,有利于预报信息的提取;根据巨洪资料序列的性质,用平稳独立随机过程理论建立概率预测模式是合理的,制作长江巨洪发生概率预报是可行的;预计下次巨洪可能在2019年前后发生,2018年发生概率为59%,2019年发生概率为61%。     

基于气象因子的赣南脐橙采摘期预测

利用赣州南部龙南县2011—2017年和北部宁都县2008—2017年的脐橙生育期观测资料与气象资料,采用相关普查的方法筛选影响脐橙采摘的关键气象因子,利用逐步回归方法构建模型,对赣南脐橙采摘期进行预测。结果表明:积温、降水量、最低气温和日照是影响脐橙采摘期的主要气象因素,其中积温的影响最大;开花盛期至9月底的积温、7—9月日照时数和开花盛期至9月底的积温、7月平均最低气温,分别是影响赣州南部、北部脐橙采摘期的主要气象因子。南部和北部的模型预测的平均绝对误差分别为2.8 d和4.4 d,试报误差为0—1 d。     

复杂网络方法在东亚地区夏季极端降水研究中的应用

利用1971-2007年东亚地区夏季（6-8月）逐日格点降水资料,借助事件同步法建立格点之间的非线性相关,构建了极端降水复杂网络,从复杂网络的角度研究了东亚地区极端降水的区域性特征,并利用复杂网络中的关联强度和关联方向信息,从极端降水时、空记忆性的角度构建了预测模型。复杂网络结构特征量表明:北部陆地地区的夏季极端降水空间同步性好,而沿海地区的夏季极端降水空间同步性差。不同地区的格点与周围格点的关联空间范围不一样,沿海地区格点之间远距离连接少,关联空间范围小,北部陆地地区格点之间远距离连接多,关联空间范围较大。极端降水预测模拟结果显示沿海地区的预测准确率一般高于北部陆地地区,其原因是该地区极端降水强度大、降水密集度高且空间格点的平均连接距离小、直接关联性强。研究表明,从时、空记忆的角度构建的预测模型对东亚地区的极端降水具有一定的预测能力,在极端降水研究中存在一定的潜在应用价值。      

时空结构对短期气候预测影响的初步分析

作者试图通过滤波以及分区等方法进行预测误差的订正,以便讨论滤波对短期气候预测的影响,在一定意义上,它代表了时空结构的变化对预测结果的影响.通过自然正交展开(EOF)和奇异谱分析(SSA)以及考察空间分辨率的变化,对500hPa月平均高度场进行不同形式的滤波后,利用"场时间序列"预测分析方法进行预测试验,结果表明,预测能力有所提高.另外,对原预测对象进行分区后的预测试验表明,分区有可能改善时空序列的"相容"性,并有利于提高预测精度.     

民航气象数据库资料在MICAPS工作平台上的应用

民航气象数据库自1999年正式运行以来，为航空气象预报提供了丰富的数值预报格点产品和图形产品，但格点数据GRIB码属变网格资料，需解码到标准网格点上，另外在数据库工作站上显示图形不直观某些要素也不能迭加，考虑到这点，民航西南空管局气象中心把民航数据库资料GRIB解码应用到MICAPS工作站上，解决了上述问题，使民航气象数据库资料得到了更广泛和直观的应用。     

2002年业务工作回顾

(1) 科研成果用于业务、汛期预报能力不断增强。我国冷暖趋势转变进程研究在年度预测中的应用。我院汛期服务专家组利用1911～2001年的全国及主要区域的气温等级资料,使用小波变换及其方差分析手段,对气温序列各种时间尺度所占的方差贡献及近百年来冷暖趋势转变进程进行了分析研究,在此基础上提出了一种新的气温趋势预测模型,做出的预测与实况完全相符。