Stochastic Post-Processing of CFSR Daily Precipitation across Canada

Reanalyses, based on numerical weather prediction methods assimilating past observations, provide continuous precipitation datasets and represent interesting options for assessing the climatology of regions with sparse station networks (e.g., northern Canada). However, reanalysis series cannot be used directly because of possible biases and mismatch between their spatial and temporal resolutions with that needed for local applications. To address these issues, a Stochastic Model Output Statistics (SMOS) approach was selected to post-process precipitation series simulated by the Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) across Canada. This approach uses CFSR precipitation as a covariate and is based on two regression models: the first one is a logistic regression that deals with precipitation occurrence, and the second is a vector generalized linear model for precipitation intensity. At-site post-processed daily precipitation series are randomly generated using the SMOS approach, and selected climate indicators from the Expert Team on Climate Change Detection and Indices, which is jointly sponsored by the Commission for Climatology of the World Meteorological Organization's (WMO) World Climate Data and Monitoring Programme, the Climate Variability and Predictability Programme of the World Climate Research Programme, and the Joint WMO-IOC Technical Commission for Oceanography and Marine Meteorology (CCI/CLIVAR/JCOMM) are estimated and compared with corresponding observed and CFSR values. The two models in the SMOS approach, in addition to adequately correcting systematic biases, produced better predictions than the climatology of the wet and dry and intensity sequences. Additionally, the SMOS generally yields consistent climate indices when compared with those from CFSR without post-processing, though there is still room for improvement for specific indices (e.g., annual maximum of cumulative wet days).     

称重与人工观测降水量的差异

为了更好地使用降水观测数据,对引起称重观测和人工观测的差异原因进行分析,选取北京市15个国家级地面观测站2012年11月—2014年1月称重式降水传感器与人工观测降水量业务资料,探讨称重观测与人工观测累积降水量的差异,并细化为对固态降水和液态降水两种降水类型进行相关性研究。结果表明:称重观测与人工观测日降水量相关系数为0.9990, 88.0%的对比次数中, 两者日降水量差值满足业务要求;在出现固态降水时,称重观测较人工观测降水量偏大,在出现液态降水时,称重观测较人工观测降水量偏小;两者在日降水量等级判断差异较小,小量降水时称重观测的能力较优;防风圈可显著提高称重观测固态降水的捕捉率,而称重观测内筒蒸发对夏季降水测量有一定影响。     

NetFlow技术在广东气象网络流量监测分析中的应用

该文分析了NetFlow技术的基本原理, NetFlow协议的功能、用途、交换特点及NetFlow数据报文格式。 作为NetFlow在网络测量中的应用, 重点介绍了基于NetFlow的流量测量系统的架构, 详细介绍了NetFlow技术在广东省气象局网络流量监测中的应用。 结果表明: 利用NetFlow技术监测网络流量非常有效, 在实际业务应用中发挥了很好的作用, NetFlow技术适用于大型网络的流量采集分析。     

降水测量对比试验及其主要结果

为了实现国内固态降水测量的自动化,同时了解我国降水测量与国际标准仪器DIFR间降水测量的差异,2006年中国气象局在大西沟、长春、通河气象站进行了为期近1年的降水测量对比试验。分别针对固态和液态降水分析了我国台站长期使用的普通雨量器的捕捉率大小及其与风速的简要关系、不同安装方式的雨量器间的防风效果。根据降水捕捉率及观测过程中的实际状况,对参加对比试验的7种自动化雨量计进行了性能分析,为业务上完全实现降水自动化观测而提供依据及建议。     

雨滴谱式降水现象仪与人工观测结果的一致性分析

为验证雨滴谱式降水现象仪的测量性能,利用南京市气象局在江宁布设的PARSIVEL型雨滴谱式降水现象仪2018年1—11月期间的天气现象观测资料,重点分析了雨滴谱式降水现象仪对不同类型降水的测量性能。结果表明:①总体而言,雨滴谱式降水现象仪与人工观测具有良好的一致性,但是在降水时间、降水类型方面存在一定差异。②白天,人工观测的总降水时间明显高于仪器观测结果,主要原因在于人工观测有时会忽略降水间隙,而仪器可能会漏掉极微量降雨;人工观测的降水现象分类较粗,有时会忽略降水的精细变化,而仪器能够灵敏检测到降雨的短时变化、毛毛雨和雨的转换、降雨和降雪的转换等。③夜间,人工观测有时会忽略个别时次的毛毛雨或雨,而仪器容易漏测微量降水,大雨强条件下有时会把降雨误判为霰或雪,降水现象的判别算法仍需改进。     

世界气象组织综合观测系统（WIGOS）

回首世界气象组织(WMO)成立以来的60年光辉历程,突出的成就之一就是所建立的功能强大、标准化的全球观测网,结合开放的数据政策及强大的实时数据交换业务能力,大大促进了全球、区域和国家级气象业务的发展,满足了不断增长和日趋复杂的社会需求,为人类安全和福祉做出了巨大贡献。世界天气监视计划(WWW)建立的全球观测系统(GOS)是世界气象组织国际合作的重要里程碑。本文首先回顾了世界天气监视计划全球观测系统(GOS)的起源、演进和现状,及其对全球气象业务发展的巨大贡献。第二部分描述了滚动需求评估过程的要点,即世界气象组织如何评估观测能力满足用户的过程,这使得我们得以更好地指导观测系统的发展。第三部分给出了全球观测系统到2025年发展的远景的描述,解释了未来观测系统的主要组成部分的发展要点。第四部分阐述世界气象组织新举措:WMO全球综合观测系统(WIGOS),一个综合、全面和协调的观测系统,它将以高效益成本比和可持续的方式,满足世界气象组织成员国日益增长的观测需求,提升他们为天气、气候、水和有关的环境领域的服务能力,同时加强与世界气象组织观测系统与伙伴组织观测系统的协调合作,造福社会。     

The WMO Field Intercomparison of Rain Intensity Gauges

The first Field Intercomparison of Rainfall Intensity (RI) gauges was organised by WMO (the World Meteorological Organisation) from October 2007 to April 2009 in Vigna di Valle, Rome (Italy). The campaign is held at the Centre of Meteorological Experimentations (ReSMA) of the Italian Meteorological Service. A group of 30 previously selected rain gauges based on different measuring principles are involved in the Intercomparison. Installation of the instruments in the field was preceded by the laboratory calibration of all submitted catching-type rain gauges at the University of Genoa. Additional meteorological sensors (ancillary information) and the observations and measurements performed by the Global Climate Observing System/Global Atmosphere Watch (GCOS/GAW) meteorological station of Vigna di Valle were analyzed as metadata. All catching-type gauges were tested after installation using a portable calibration device specifically developed at the University of Genoa, simulating an ordinary calibration inspection in the field.This paper is dedicated to the summary of preliminary results of the Intercomparison measurements. It offers a view on the main achievements expected from the Intercomparison in evaluating the performance of the instruments in field conditions. Comparison of several rain gauges demonstrated the possibility to evaluate the performance of RI gauges at one-minute resolution in time, as recommended by the WMO Commission for Instruments and Methods of Observations (WMO-CIMO). Results indicate that synchronised tipping-bucket rain gauges (TBR), using internal correction algorithms, and weighing gauges (WG) with improved dynamic stability and short step response are the most accurate gauges for one-minute RI measurements, since providing the lowest measurement uncertainty with respect to the assumed working reference.     

伊犁河谷初冬降水条件下风廓线雷达评估分析

对伊犁河谷地区初冬降水条件下风廓线雷达资料评估其数据获取率并与探空资料进行对比分析,定义两者风向偏差在10°以内或风速偏差在1 m/s范围的样本为有效样本,分别用E_v和E_d表示风速有效样本比率(风速有效样本数/总样本数)和风向有效样本比率(风向有效样本数/总样本数)。结果显示:超过80%数据获取率的高度,降雨时为3000 m,降雪时达到预设2000 m;降雪时E_v和E_d均比无降水时高,且降雪量大小与风廓线的探测高度呈正相关,降雪量大小对E_d有明显影响,对E_v无明显影响;比较不同高度数据,降雪时0～3 km范围的E_v和E_d值均比无降水时高30%左右,无降水时3～5 km范围的E_d接近100%。     

一次江淮地区突发降雪的多源观测特征及其成因分析

利用激光雨滴谱仪资料、地面观测资料、合肥双偏振雷达资料和欧洲中心ERA5再分析资料，对2022年1月26日发生在江淮之间一次短时强降雪天气过程中滴谱变化和雷达回波特征进行分析，并探讨雨雪相态变化的成因，结果表明：（1）本次江淮之间突发的强降雪过程中，雨雪转换迅速，降水相态变化时间提前于地面温度变化，合肥地区温度变化明显强于周边地区。（2）此次短时强降雪发生在锋生强迫过程形成的高架雷暴中，强烈的上升运动、降水粒子的融化和蒸发引起温度负变化，导致降温过程自上而下产生，表现为地面温度下降落后于雨雪相态的变化。（3）降雪过程先后出现降雨、雨夹雪、纯雪3个阶段，雨（雪）滴谱的时间演变特征变化明显；转雪后降水粒子的下落末速度降低、粒径增大、滴谱明显变宽。（4）雷达观测显示此次降雪回波顶高度较高，超过6.5km，低空1km有强度超过50dBZ强反射率因子带并延伸到地面。反射率因子、相关系数（CC）和降水粒子产品（HCL）在降雪过程的发展中有明显特征。     

WMO信息系统中气象元数据的设计与实现

随着越来越多基于网络、自动化的信息共享系统的广泛使用,元数据已成为不同学科间共享信息的关键。近年来气象数据的应用领域不断扩展,气象数据面临着海量信息流通共享的迫切需要,由此气象元数据应运而生。该文介绍的气象元数据是在满足WMO (世界气象组织) 信息系统提出的包括提供在线元数据、数据目录服务和提高元数据定义、收集、归档和交换的标准化水平在内的总体需求的背景下,依据WMO核心元数据标准设计并由自开发程序自动生成的。北京GISC系统是WMO信息系统中承担区域间及全球资料交换的主干通信中心之一,至2012年1月,北京GISC系统制作并提供系统内全部数据对应的气象元数据,共计约12万条。     

用CAPPI和PPI资料测定区域降水量精度比较

应用上海中心气象台７１４数字化天气雷达的体积扫描资料所得的不同高度上的ＣＡＰＰＩ资料和低仰角时ＰＰＩ资料。估算区域降水量并得到降水量分布形势。然后采用平均校准法进行了校准，最后又与用雨量计网测量的区域降水量及其分布形势作了比较，得到一些有意义的结果。     

多普勒雷达资料在强降雪过程中的分析应用

本文以2004年12月20日～22日山西省大范围自南向北的强降雪天气过程的分析为基础,结合预报员的实践经验,着重从多普勒天气雷达资料产品的演变特征中对比分析出此次降雪的成因。分析表明,较大降雪回波与连续性降水回波有许多类似的特点,但也有许多不同之处,对其所获取的降水区中的回波强度(r)、径向速度(V)和速度方位显示风廓线(VW P)等产品进行了仔细的对比分析,从而达到提高多普勒天气雷达资料分析、运用能力的作用,可在灾害性天气监测和重大预报服务中取得很好的效果。     

RS92型GPS探空仪的性能试验与分析

采用同球施放的方法,对芬兰维萨拉GPS探空仪的性能进行了试验。结果表明：气压和湿度的测量一致性符合RS92型GPS探空仪的探空整体非确定性的标称;温度除白天10hPa外,其它各规定层都能够满足RS92型GPS探空仪的探空整体非确定性的标称;湿度、风速能够满足WMO对全球气候观测系统（GCOS）探空的要求,高度能很好满足WMO对GCOS探空的要求。辐射特性分析表明,RS92型GPS探空仪在70hPa以下受辐射影响较小,20hPa以上温度受辐射影响相对较大。出、人云特性分析表明,RS92型GPS探空仪的湿度测量性能较好,能较灵敏地跟踪湿度变化,温湿度配合合理,数据丢失情况比RS80型探空仪明显减少,但产品在稳定性、检测和软件方面仍需要改进。     

民航华北空管两代快速更新循环同化数值预报系统的检验评估

民航华北空管气象中心自主研发了第一代快速更新循环同化数值预报系统（NMC-RAP）和更新的第二代快速循环同化数值预报系统（NMC-HRRR）。针对2020年和2021年6~8月华北区域3次大范围雷雨天气过程的雷达反射率的预报结果,从雷达回波的空间分布、航空雷暴临近预报系统（Aviation Thunderstorm Nowcasting System, ATNS）评分、主要机场对流预警的预报效果等角度,对两代快速更新循环同化数值预报系统的预报性能进行了对比分析。结果表明:1）两代系统均能较好体现雷达回波的空间分布特征,回波强度也与区域雷达拼图实况资料比较接近。对于强回波中心落区这样的关键预报,NMC-HRRR总能体现出更大的优势,与实况更吻合。2）两代系统的弱回波预报的ATNS评分均优于强回波。其中,NMC-HRRR 0~9 h内预报的强、弱回波评分整体较高,特别是0~360 min和第540分钟的强回波预报,显著优于NMC-RAP。3）NMC-HRRR在预报对飞行有影响的回波开始出现的时间方面优势明显。对5个主要机场强对流预警的整体评估,定量证明了NMC-HRRR相较NMC-RAP,在强、弱回波的定时、定点预报准确率及其时空分布的改进都是有显著效果的。     

LDM软件在气象数据交换中的应用

目前运行的国内气象通信系统存在着交换平台（操作系统平台）不统一、数据接口不统一、数据交换软件不统一等问题,导致每新增一类投入业务使用的观测资料,从资料采集、资料传输、资料传输监视到资料应用等都自成一体,给通信传输管理带来很大不便。LDM（Local Data Manager）软件作为底层通信传输和管理系统,可实现上述三者的统一。通过对目前国内气象通信系统存在的传输软件不统一、文件数目多时造成拥塞和文件优先级无法保证问题的分析,对LDM软件灵活和有效的数据分发功能及用户可配置的、支持分布式的处理和事件驱动的特点进行了介绍,并以建立的基于LDM的实时气象资料分发服务系统为研究和试验原型,对LDM软件及目前国内气象通信系统软件进行对比分析,结果表明:采用LDM软件可以提高传输业务的整体工作质量,解决目前国内气象通信系统存在的问题,即LDM软件较适用于我国气象数据交换业务。     

融雪性降水量资料实时处理技术

介绍区域自动站冬季融雪产生的雨量记录的识别和自动处理的方法。将融雪性降水量的识别分为降雪和融雪两个过程。在满足降雪的前提条件下,测站有雨量记录,且当时符合融雪条件,则该雨量记录作为融雪产生的记录处理。据实际使用自动识别的准确率可达90%以上。降雪和融雪的条件以区域自动站的气温作为主要依据,结合临近的国家气象观测站资料进行综合判别。为提高对天气状况和降水性质的识别还加入了雷达估测降水和冬季降水相态判别等产品,弥补用单一参考站降水资料的缺陷,对融雪雨量记录识别效果有显著作用。     

A Study on a Snowband Associated with a Coastal Front and Cold-Air Damming Event of 3-4 February 1998 along the Eastern Coast of the Korean Peninsula

A 24-h simulation with the Advanced Regional Prediction System (ARPS) nonhydrostatic model is performed for the heavy snowfall event of 3–4 February 1998 along the eastern coast of Korean Peninsula; the results are used to understand the snowfall process, including why the precipitation maxima formed along the Yeongdong coastal region rather than over the mountain slope and ridge top during. The numerical simulation with a 4-km horizontal grid spacing and 43 levels reproduces very well the narrow snowband located off the eastern Korean coast, away from, instead of over, the Yeongdong coastal mountain range. The general evolution of the snowband agrees quite well with radar observations, while the water-equivalent precipitation amount agrees reasonably well with radar precipitation estimate. The simulation results clearly show that the snow band developed due to the lifting by a coastal front that developed because of the damming of cold air against the eastern slope of the coastal mountain range. The damming was enhanced by the advection of cold air by a low-level mountain-parallel jet from the north, formed due to geostrophic adjustment as the on-shore upslope air was decelerated by the mountain blocking. As the onshore flow weakened later due to synoptic-scale flow pattern change, the cold front propagated off shore and the precipitation dissipated.     

基于自动气象站与自动雨量站的气象服务、监视及自动报警系统

用自动气象站和乡镇加密自动雨量站采集的雨量等气象要素数据,编程研制开发了气象服务、监视及自动报警系统.该系统以数据库为核心,利用气象基本业务通信网络,采用客户机/服务器模式,实现了区域面雨量评估、乡镇加密自动雨量站数据采集入库情况监视、根据不同的时间段所对应的降雨强度量级自动报警、自动气象站采集数据的实时自动入库、各气象要素彩色图形的自动绘制等功能.文章主要介绍该系统的结构设计、开发各子系统的目的和各功能实现的原理及方法等.     

1961—2014年中国东部地区夏季极端降水事件时空变化特征

基于我国东部地区438站1961—2014年逐日降水资料,选取世界气象组织定义的最大1日降水量RX1day、最大5日降水量RX5day、持续降水日数CWD和日降水强度SDII 4个极端降水指标,采用面积加权法对中国东部地区的极端降水事件进行了季节尺度的时空变化特征的研究。结果表明：夏季极端降水指数的长期变化趋势显示,除CWD整体呈减少趋势外,RX1day,RX5day和SDII在我国黄河以南均呈现增加的趋势,而在北部以减少趋势为主。夏季极端降水指数随时间的变化表明,RX1day,RX5day和SDII整体呈现出增长的趋势,CWD则表现为减小的趋势。