镇江地区ECMWF模式高温预报订正方法研究

针对镇江ECMWF模式168 h内高温(t≥35℃)预报结果提出四种后处理订正方案,包括一元线性回归法、差值法、综合法和递减平均法;借助均方根误差等四种检验方法就订正效果进行评估,找寻最优订正方案。结果表明,四种订正方法都明显改善了ECMWF模式高温预报,订正后的均方根误差、平均绝对误差及最大绝对误差较订正前均有所减小,预报准确率显著提高。对于24 h时效内预报,四种订正方法各有优势。对于48～168 h时效预报,一元线性回归法效果更优。采用分时效对ECMWF模式高温预报结果进行后处理,考虑24 h预报订正使用递减平均方法,48～168 h预报订正使用一元线性回归法,可以更大程度地提高预报准确率。     

基于奇异矢量目标观测的梅雨锋低涡观测系统模拟试验

就江淮梅雨锋低涡预报基于奇异矢量目标观测作了观测系统模拟试验,目的在于对基于奇异矢量目标观测实际实施作预先研究,寻找目标观测中所要遵循原则和实施细节,以及用奇异矢量确定目标观测区的恰当方法。经分析实际奇异矢量相关误差如何影响预报特征,得出在实施目标观测时应遵循的原则：只对奇异矢量相关误差进行订正,不对非奇异矢量相关误差订正;对奇异矢量强相关误差区域优先订正能更为高效率地改进预报;对整个垂直气柱进行订正,而不只对满足阈值区域进行订正;应优先采用效率较高的第一类斜压订正方案。文中两种方法确定的目标观测区与实际奇异矢量相关误差区域在位置、大小、形状上比较相似,两种方法的目标观测区误差影响预报方式与真实奇异矢量相关误差影响预报方式很相近。     

四川地区EC细网格模式2m温度偏差订正研究

本文选取2017年1~12月ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting)细网格模式168h预报时效的2m温度场和对应时段四川地区157个国家站的观测资料,对比分析了模式温度预报的系统性偏差特征,采用15日周期的滑动双权重平均法对2m温度预报产品进行偏差订正,并与四川省气象台现有的主、客观预报产品进行对比,结果表明:(1)EC模式对低温的预报准确率远高于高温预报准确率;订正后高、低温预报准确率均有显著提高,其中低温平均提高了20.5%,高温提高了31.2%,平均绝对误差分别减小约1.1℃和2.9℃。(2)EC模式高温预报的逐月差异明显比低温预报逐月差异大,订正后差异明显减小,且各月的高、低温预报准确率均有显著提升,订正后各月高、低温的平均绝对误差均在2℃之内。(3)EC模式对于低温和高温的预报在全省均大致呈现负的系统性误差,且高温预报的系统性误差明显比低温预报的系统性误差大,订正后2m温度预报的系统性误差均明显降低,全省大部分地区维持在±1℃之间。(4)与四川省气象台现有的主、客观预报产品对比显示,对于高低温预报均是EC订正后准确率最高、平均绝对误差最小,订正效果较为理想。     

东莞市高温天气特征及高温预警

利用差值分析方法对东莞市气象观测站搬迁前后气温同步观测资料进行分析,并对站点搬迁后高温日进行订正,探讨1971年以来东莞市高温天气变化趋势特征;同时利用东莞市高密度自动站气温监测资料对2007年7～8月该市罕见持续长时间高温天气的时间、空间分布进行细化分析;利用单站气象要素剖面曲线演变特征及一些预报经验探讨该站高温预报、预警一些指标,分析表明:旧站月平均最高气温比新站高0.83℃、月极端最高气温比新站高,订正新站高温日后,夏季高温日从1971年以来几乎以每10年增加1倍的速度递增;东莞市高温分布有区域小尺度特征,有4个较为明显的高温中心区;单站剖面曲线的演变对本地高温预报、预警有较大的指示性.     

一个普查消空指标的方法

1引富我国天气预报业务技术改革的目标是建立各级台站分工明确、上级对下级指导、下级对上级指导预报进行补充订正的、上下配套的预报体系。对基层台站来说,主要任务就是建立补充订正方法,用补充订正来提高当地的预报准确率,改善预报服务效果。通常,预报员都有一些经验指标,但是指标数量非常有限,而且大多数经验指标都是针对某些特殊的灾害性天气的,即使经验非常丰富的预报员,也很难对各种天气现象都拿出预报指标来,远不能满足补充订正预报的需要。所以,要提高基层台站对上级指导预报的订正能力,应设计寻找预报指标的方法,建立…     

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。     

温度集合预报的类卡尔曼滤波自适应订正方法在海南省东北部的应用

利用类卡尔曼滤波的自适应业务订正方法,对2010—2016年欧洲中心数值模式集合预报产品在海南东北部地区的温度预报进行订正分析,结果表明:1)数值模式集合预报较控制模式和业务模式在最高、最低温度预报上有准确率更高和时效更长的优势;2)对类卡尔曼滤波自适应订正方法中权重系数的选取进行了试验,从而通过在不同时效选择最优的权重系数对该方法进行本地化改进;3)对优化后的订正方法进行检验,结果显示有效地提高最高、最低温度预报准确率,各时效温度平均绝对误差有效下降0.5℃,接近甚至超过主观预报水平;同时可以改善模式对高温事件的预报性能,提高高温事件概率预报的Brier评分和技巧评分。     

基于漂浮式测风激光雷达观测数据的海上预报风速订正

本文阐述了海上漂浮式测风设备对数据的测量方式和校准方法后,利用三部漂浮式测风激光雷达 50、80和100m三个高度的风速数据,对同地点和高度的GFS全球天气预报模式的风速数据进行预报订正。结 果表明,直接采用滑动自适应权重的Kalman滤波方法产生累积的滞后平均偏差对风速进行订正的结果并不理 想,统计发现通过降低预报订正公式中的滞后平均偏差项的比值,可以获得更好的标准偏差结果。滞后平均偏 差比值减小至0.1~0.5后经Kalman滤波方法订正后的风速标准偏差整体要低于订正前的风速标准偏差,其中最 佳的比值为0.3。利用这一滞后偏差比值对三部雷达不同预报时刻和预报时效的风速样本组进行订正后发现, 除了个别数据样本组外,超过90%数据样本组的风速标准偏差较订正前是减小的。经改进的算法订正后各高 度层风速预报值的改善率大致在5~20%范围内。     

Vaisala RS92/90 探测仪的湿度观测偏差订正初步试验

探空观测资料无论在天气预报还是数值预报中都是最基本和最重要的一类资料源。Vaisala RS92/90探测仪资料又在这类观测中占比很大,其湿度观测资料质量的好坏直接影响同化分析和降水预报,故需要对该资料进行质量评估与偏差订正。通过与NCEP和EC再分析的湿度场比较,发现Vaisala RS92/90探测仪的湿度观测偏差,借鉴Yoneyama et al(2008)对该仪器湿度观测的偏差订正方案,从几种订正方案中优选出对分析改进最为显著、考虑太阳辐射等因素影响的订正方案,并将该方案应用到GRAPES-GFS准业务试验中。试验结果表明:Vaisala RS92/90探空湿度观测偏差订正后,同化分析与预报有中性偏正效果。连续试验中订正后预报距平相关在东亚与热带有改进,预报评分显示热带、北半球评分略有提高。该订正方案在实际业务中有其应用价值。     

ECMWF高分辨率数值模式对广安地区气温预报性能检验分析

为了解ECMWF高分辨率数值预报模式(以下简称“EC”)对广安地区气温的预报性能,提高预报质量。利用EC气温预报产品,对2015～2017年广安地区最低(高)气温进行预报性能检验。结果表明:EC模式预报最低气温,正确率较高;预报最高气温,正确率波动大,随月份呈明显的“V”型变化,盛夏7、8月最低。预报误差随时效延长,略有增大;最低气温误差小于最高气温误差;最低气温误差各月无明显差异,最高气温误差在盛夏7、8月最大。最低气温预报效果区域差异不明显;最高气温预报效果受地形影响较大。根据订正指标,进行气温订正预报,可有效提升预报正确率。EC模式预报高温时的最高气温偏小,经过订正后,各站各时效正确率均明显提高,正确率提升20.6～91.3%,具有较高的参考价值。      

基于TIGGE资料的预报跳跃性特征

利用2011年3月—2013年2月TIGGE资料中ECMWF,NCEP及CMA 3个中心的500 hPa位势高度场、850 hPa温度场和海平面气压场的集合预报资料,采用Jumpiness指数同时结合单点跳跃、异号两点跳跃等预报跳跃相关概念,研究了集合控制预报和集合平均预报的预报跳跃特征问题,并进行对比分析。结果表明:平均而言,短时效预报之间的跳跃性低于长时效预报之间的跳跃性。集合平均预报的结果之间较其相应的控制预报具有更好的一致性。在预报跳跃的频率统计方面,集合平均预报结果总体上明显低于集合控制预报,两者在长时效的预报跳跃情况差别较大。该文研究了预报跳跃对不同区域、时间和变量的敏感性,结果表明:时间平均的预报跳跃性对区域和变量很敏感。不同预报跳跃类型出现的频率及集合控制预报和集合平均预报在预报跳跃性方面的差异对区域、时间和变量的敏感性有限。     

山东省霜冻天气分区客观预报方法

根据山东省霜冻气候概况,把全省分成６个预报区,每个区选取有代表性的测站,应用探空、地面观测资料和逐步回归方法,建立测站的日最低气温和日最低地温的短期预报方程;把ＨＬＡＦＳ数值预报资料代替高空资料代入预报方程,进行最低气温和地温的预报;根据霜冻与气温和地温的关系及分区预报霜冻的标准,判别预报区内有无霜冻。建立了山东省霜冻天气短期分区预报业务系统。     

基于TIGGE资料的东亚地面气温预报的不一致性研究

基于TIGGE资料中欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、美国国家环境预报中心(NCEP)和中国气象局(CMA)3个集合预报系统的地面气温集合预报资料,运用跳跃指数研究了3个集合预报系统中东亚地面气温的控制预报及集合平均预报的不一致性。结果表明,各个集合预报系统地面气温预报的时间平均不一致性指数差异较大。ECM WF时间不一致性指数最小,NCEP次之,CM A最大。另外NCEP的控制预报、ECM WF的控制预报和集合平均预报,这三者的时间平均不一致性指数随预报时效延长而增加,且集合平均预报一致性优于控制预报。而对于CMA预报的不一致性,无论是控制预报还是集合平均预报总体上都稳定地保持在较高的水平。此外,ECMWF的地面气温冬(夏)季预报的不一致性相对较强(弱),且单点跳跃随预报时效延长变化不明显,而控制预报和集合平均预报的异号两点跳跃以及三点跳跃出现的频率总体上随预报时效延长略有增加。     

晴雨(雪) 和气温预报评分方法的初步研究

利用全国逐日天气预报产品和对应实况数据, 分析了目前普遍使用的晴雨(雪) 和气温预报评分方法存在的问题, 并进行了改进尝试和研究。结果表明:由于没有考虑降水概率的影响, 在降水概率全国差异较大的多数月份, 晴雨(雪) 预报正确率与单站无降水频率表现为正相关, 具有无降水频率越大评分越高的趋势; 采用绝对标准值(1 ℃或2 ℃) 作为阈值进行气温预报准确率评分, 评分结果与气温日际变化呈明显负相关, 气温日际变化偏小则评分值偏高的趋势比较明显。该文提出的晴雨(雪) 和气温预报改进评分方法能有效减少降水概率和气温日际变化对晴雨(雪) 和气温预报评分的影响, 提高不同气候背景地区天气预报评分结果的可比性, 在天气预报质量检验和评估业务中具有一定的应用和推广价值。     

利用数值预报产品制作广西大范围霜冻5天滚动预报

利用数值预报产品与广西大范围霜冻天气过程对照作为分析依据 ,建立广西大范围霜冻天气过程的概念模型 ,结合预报指标、相关因子普查 ,用多元回归方法建立广西 89站逐日最低温度预报方程及霜冻等级预报     

基于T213集合预报的中国极端温度预报方法研究

基于中国T213集合预报系统资料,根据Anderson-Darling检验原理,研究基于集合预报与模式历史预报累积概率密度(简称模式气候)分布函数连续差异特征的极端温度天气预报方法,建立极端温度天气预报指数(Extreme Temperature Forecast Index, 简称EFI)的数学模型。利用S指数评分方法确定发布极端温度预警信号的阈值,得出:1月的发布极端高温的预警信号的阈值为0.7或0.8,发布极端低温的预警信号的阈值为-0.7或-0.8。基于EFI指数以及该阈值,对2013年1月中国极端温度天气进行预报试验,得出:极端天气预报指数对极端温度天气具有较好的识别能力,可提前3~7 d发出极端温度预警信号,随着预报时效的延长,预报技巧逐渐降低。     

Climate and Forecast Mode Simulations for Antarctica: Implications for Temperature and Wind

Climate and forecast mode simulations with the regional climate model HIRlam-ECHAM(HIRHAM) are evaluated over a pan-Antarctic domain. The ability of the model to simulate temperature and wind profiles in the troposphere is quantified by comparing its results with radiosonde data acquired from the Davis station for January and July 2007. Compared to the climate mode, the forecast mode was found to deliver improved results for temperature and wind simulations at the near surface and in the lower troposphere. The main remaining model bias found was the under-representation of low-level wind jets. Based on ensemble simulations, it is shown that a distinct internal variability is inherent in the climate mode simulations, and associated areas of reduced predictability over Antarctica are identified.     

基于混合回归模型的夏季高温日数预测

本文以变化比较激烈的高温日数为对象,通过加权叠加、周期波动以及尺度比较等理论分析提出一种短期气候预测观点,即长周期波动可用当地前期各种气象要素的长周期波动的某种函数表示,而短周期波动依然与大范围周边环境因子的变化有关。采用功率谱分析、逐步回归、方差分析等常用统计手段和二项式平滑方法,建立长周期波动和波动偏差比的预报方程,在此基础上得到高温日数的预报方程。应用该方法对合肥地区的高温日数进行了预测试验,利用滚动预报得到13个预报样本。在13个试测样本中,有11个样本试测较为准确,试测准确率达到84．6％。在试测不准确的2个样本中,误差有5～6d,而且它们出现在高温日数相对较多的年份,因此试测效果令人满意。     

STUDY OF THE EFFECTS OF REDUCING SYSTEMATIC ERRORS ON MONTHLY REGIONAL CLIMATE DYNAMICAL FORECAST

A nested-model system is constructed by embedding the regional climate model RegCM3 into a general circulation model for monthly-scale regional climate forecast over East China. The systematic errors are formulated for the region on the basis of 10-yr (1991-2000) results of the nested-model system, and of the datasets of the Climate Prediction Center (CPC) Merged Analysis of Precipitation (CMAP) and the temperature analysis of the National Meteorological Center (NMC), U.S.A., which are then used for correcting the original forecast by the system for the period 2001-2005. After the assessment of the original and corrected forecasts for monthly precipitation and surface air temperature, it is found that the corrected forecast is apparently better than the original, suggesting that the approach can be applied for improving monthly-scale regional climate dynamical forecast.     

短期气候预测的多时间序列相空间相似模型

为了充分利用对气候系统进行定时观测而积累的关于它过去和现在情况的大量数据,本文提出了短期气候预测的一种多时间序列相空间相似模型,并从与云南气候变化有某种物理关系的２０多个时间序列出发,建立了一个云南短期气候变化的年度预测模型。模型对云南８０个气象观测站点１９９１～１９９８年的５月雨量距平和５月气温距平预测检验的距平同号率分别达到４２４／６４０＝ ６６．３％ 和４２６／６４０＝ ６６．６％ ;对云南１９９０～１９９７年的６～８月雨量距平、６～８月气温距平、年雨量距平和年气温距平预测检验的距平同号率则可分别达到４０４／６４０＝ ６３．１％ 、４６３／６４０＝ ７２．３％ 、４５６／６４０＝ ７１．３％ 和４５５／６４０＝ ７１．１％ 。