基于目标对象检验法的多种模式强降水能力的比较

针对传统TS检验方法的不足,引入了目标对象检验方法,通过对降水落区的面积、位置、形状和强度进行匹配,可获取空间场潜在的预报信息。以欧洲中心细网格、T639、山东WRF集合模式和华东区域中尺度模式(BCSH)为例,采用强降水过程模式预报最优次数及要素箱线图统计方法,得到模式及集合预报产品的性能特征,根据环流形势及影响系统对强降水分型,结果表明:热带气旋与中低纬度系统相互作用的强降水过程模式预报效果最好,最具参考性;低涡和切变线相伴随的强降水过程效果次之,且以BCSH和山东WRF集合最大值预报效果更好,各模式对低槽系统强降水预报能力一般,对温带气旋类型强降水过程模式预报效果差的概率最大。     

热带气旋登陆华东的客观预报方案

热带所旋登陆华东属小概率事件。构造适当划分区间的阶梯函数能较好地反映登陆事件条件概率的非线性分布。应用阶梯函数变换的因子对登陆事件概率的预报性能优于线性相关的标准化因子。预报方案应用阶梯函数变换因子，通过非线性相关比筛选和REEP分析构造热带气旋登陆华东的预报模式。应用初始场资料与数值预报产品分别构造了统计－天气学、统计－气候学和统计－动力学的分类预报模式。应用分类预报模式的预报结果进行综合的预报集成提高了预报技巧。预报检验与试验表明本方案对热带气旋登陆华东具有一定的预报能力。     

应用于斯里兰卡和印度半岛南部风暴潮和海流模拟的有限差分方法

风暴潮预报是流体力学中一个著名的问题。本文描述了一个用有限差分方法的沿海地区数值模式，该模式已被用于在斯里兰卡和印度半岛南部沿海由热带气旋产生的风暴潮预报。我们以１９６４年的Ｒａｍｅｓｗａｒａｍ气旋、１９９２年的Ｔｕｔｉｃｏｒｉｎ气旋的强迫风应力分布为代表作了两次风暴潮模拟试验，试验结果都与记录的相应最大潮位非常吻合。     

华东沿海地形对登陆热带气旋运动影响的理想数值研究

利用中尺度数值模式设计一组高分辨率理想试验,采用位涡趋势方法定量诊断分析热带气旋在登陆我国华东沿海地形时,其运动发生的精细化变化以及不同因子的贡献。结果表明,平地的存在使得登陆热带气旋移速相对更快,当华东沿海地形存在时,热带气旋移速显著增大,这种增速现象主要是由于平地和地形所引起的非对称气流以及相应的引导气流变化所致,这很可能是导致预报路径误差的一个重要原因。平地试验中,陆地在热带气旋低层激发出中小尺度的非对称气流,与之不同的是,实际地形的加入激发出更大尺度并且更强的非对称偏南气流。位涡趋势方法的诊断结果表明,非引导效应总体而言对热带气旋运动贡献较小,这是因为这些因子相互抵消,但在不同的垂直层次上,不同的非引导因子贡献存在明显的差异。     

华东区域模式对河南“7·19”特大暴雨的数值检验与分析

采用9 km分辨率的华东区域模式预报产品,对2016年7月19日发生在河南省的极端暴雨过程进行天气学检验与分析,结果表明:1)华东区域模式提前60 h对本次暴雨过程做出了较好预报,能反映出该暴雨过程的降水中心、强度及强降水发生时段。对临近时效和极端暴雨中心极值,该区域模式表现出优于全球模式的预报能力。2)华东区域模式能较好预报出本次过程中对流层中低层主要影响系统,但对系统位置、强度和移速预报与实况的差异导致了降水落区预报的偏差;西南急流预报较实况偏强是导致豫东南暴雨区空报的原因之一。3)华东区域模式对暴雨发生前K指数分布及不稳定层结有较好预报,对暴雨预报业务有重要指示意义。4)模式能较好地刻画出地面辐合线及气旋位置。     

西北太平洋热带气旋残留低压对中国大陆地区降水的影响

西北太平洋热带气旋(TC)是影响中国降水的重要天气系统,其减弱后的残留低压(TCRL)仍然携带大量的水汽和能量,给其经过之处带来强降水。为分析热带气旋残留低压对中国降水的影响,采用客观方法从ERA-40和ERA-Interim再分析资料中识别出热带气旋对应的气旋,从而得到热带气旋残留低压活动资料。将残留低压的活动路径分为东北路径、东南沿海路径和西行路径3类,采用客观天气图分析法(OSAT)得到残留低压影响下的降水分布,对残留低压的活动路径和降水的分析结果表明,文中采用的方法能追踪得到热带气旋的完整生命史,在1958-2014年进入警戒区的718个热带气旋中,追踪得到706个对应的气旋,追踪的气旋中心与热带气旋中心平均距离131 km;共443个热带气旋有对应的残留低压,平均持续时间48.5 h,1 d以上的残留低压共293个,占66.1%,残留低压的持续时间与对应的热带气旋强度没有显著的关系,夏季残留低压持续时间较冬季长;对内陆地区的影响残留低压较热带气旋更为显著,降水影响自东南向西北减少,影响范围较热带气旋西扩,强度更大;东北路径主要进入地区为东北和华东地区,影响中国东部地区的降水;东南沿海路径影响范围最广,影响降水的强度最大;西行路径进入范围仅华南和西南地区,主要影响中国南部地区的降水,降水强度最小。      

蒙古气旋的若干统计特征

利用1948—2004年NCEP海平面气压场再分析资料对蒙古气旋(低压〉的月际、年际、年代际变化和强度、位置特点及其与气候因子的关系进行了统计分析,结果表明：蒙古气旋(低压)发生频数的高峰出现在20世纪60年代末70年代初，之后呈现减少趋势。蒙古气旋(低压)主要出现在春季，其次依次为秋、冬季，其中5月最多。中心气压为（1000?1010hPa)的蒙古气旋(低压）出现次数最多，小于990hPa的相对较少。蒙古气旋(低压)主要出现在阿尔泰一萨彦岭山地背风坡，其次为46°N以南。蒙古气旋(低压)频数距平与西风环流指数大致呈现反位相分布，表明中纬度经向型环流更利于蒙古气旋产生。这些结果可以为蒙古气旋的预#艮、预测提供参考。     

Contrasting two spring SST predictors for the number of western North Pacific tropical cyclones

文章对比了两种可用于预报西北太平洋热带气旋生成数量的春季海温预报因子(热带北大西洋海表面温度(NTA SST)和西南太平洋与西北太平洋暖池之间海表面温度梯度(SSTG))。研究揭示了这两种春季海温预报因子在年际和年代际时间尺度上的不同变化特征、变异机制以及它们与西北太平洋热带气旋数量之间的不同相关关系。研究结果表明:在80年代末之后,NTA SST和SSTG在中部型厄尔尼诺的共同调控下呈现出共同的年际变化特征,从而增强了两种春季海温预报因子对西北太平洋热带气旋数量的预报能力。     

中国沿海风能分布特征及其影响因子的数值模拟

利用欧洲中期天气预报中心0.75°×0.75°再分析资料,对中国海岸线两侧相邻区域内的风能、风速进行研究,讨论不同季节、不同区域风能、风速的分布特征;利用WRF(Weather Research Forecast)模式模拟海表面温度上升和城市化发展对中国东部沿海风能的影响。结果表明:1)中国沿海风能的时空分布不均一,季节变化明显。春季渤海湾区域风能明显大于其他三区(华东沿海、东南沿海和南海北部沿海区域)。夏季渤海湾区域风能显著小于其他三区,而华东沿海区域风能稍大。秋季东南沿海和南海北部沿海区域风能较大。冬季沿海四区风能大小接近。一般而言,秋冬季风能较大、春夏季风能较小,夏季风能显著小于冬季。2)不同区域、不同季节风速的年际变化存在明显差异。除冬季东南沿海区域风速有增大趋势外,其他区域各季节风速都呈缓慢减小趋势,但减小幅度很小。3)海表温度升高在不同季节对风速的影响不同。春季渤海湾和山东半岛、北部湾沿海及杭州湾风速随海温升高而增强。夏季海温升高幅度不同,则风速显著变化区域不同,但大部分沿海区域风速随海温升高而增强。秋冬季风速随海表温度升高而增强,影响区域较稳定:秋季东南沿海和华东沿海区域风速增强,冬季渤海湾和南海北部沿海区域风速增强。4)城市化发展增大了地表摩擦力,使得夏秋季登陆我国的热带气旋迅速减弱,沿海风速随之减小。     

T213与T639模式热带气旋预报误差对比

应用国家气象中心全球谱模式T213L31(简称T213) 及其升级版本T639L60(简称T639) 对2009—2010年西北太平洋热带气旋数值预报的结果进行对比。结果表明:T213与T639模式24～120 h预报平均距离误差基本相近,但由于T639模式分辨率较高,T639模式的热带气旋强度预报明显好于T213模式。从分类误差来看,T639模式对于西北行登陆及转向热带气旋的路径预报好于T213模式,但对西行及北上热带气旋预报误差偏大。对于异常路径热带气旋预报,T639模式能较好预报环流形势的突然调整,对路径突变的热带气旋预报比T213模式有明显优势;从登陆类热带气旋预报的移向误差来看,T213模式存在东北偏北向系统性偏差,T639模式存在东北偏东向系统性偏差。     

滞后平均法（LAF）在热带气旋路径集合预报中的应用

本文用-正压模式，采用滞后平均法(LAF)对2000年热带气旋进行路径集合预报试验，并与基于热带气旋初始结构扰动的集合预报方法进行了比较分析，结果表明LAF方法对热带气旋路径预报具有较好的改进作用。但LAF的集合预报效果受模式本身误差的影响，在完美模式的假设下，LAF集合预报相对于控制试验的技巧水平20～40％。     

用统计动力方法作盛夏南海中北部热带气旋强度预报

对1960~2002年盛夏(7~9月)在南海中北部海域活动的热带气旋,引入欧洲中心(ECMW F)数值预报格点资料,采用移动坐标,选用有关热带气旋自身特征变量及环境场等物理量动力因子,用多元回归方法,建立热带气旋强度的动力统计预报模式,结果表明该模式较单纯靠天气学经验的预报能力有明显提高。     

热带气旋大风圈的预报

导出了热带气旋范围内中心气压与风场，环境气压扬之间的关系式，该关系式与热带气旋中心强度预报方法结合，用数值解的方法可以预报热带气旋中各级风圈半径。也可以结合热带气旋中心的路径预报，作沿海局地各时次的风力预报，业务试用表明，本方法具有较好的使用价值。     

数值模式的热带气旋强度预报订正及其集成应用

提供热带气旋强度预报产品的业务数值天气预报模式有很多,并已表现出一定的预报技巧,为提高对模式热带气旋强度预报产品的定量应用能力,分析2010—2012年7个业务数值模式的西北太平洋热带气旋强度预报,发现预报误差不仅受到模式热带气旋初始强度误差的显著影响,还与热带气旋及其所处环境的初始状况有密切关系,包括热带气旋初始强度、尺度、移速、环境气压、环境风切变、热带气旋发展潜势等。根据这些因子与各模式热带气旋强度预报误差之间的相关性,采用逐步回归方法建立热带气旋强度预报误差的统计预估模型,并通过逐个热带气旋滚动式建模来进行独立样本检验。检验结果表明,基于误差预估的模式订正预报比模式直接输出的热带气旋强度预报有显著改进,在此基础上建立的热带气旋强度多模式集成预报方案相对气候持续性预报方法在12 h有28%的正技巧,在24—72 h则稳定在15%—20%,具有业务参考价值。     

我国沿海气旋大风天气气候分析

气旋大风是我国沿海大风预报中较难掌握的天气过程,要提高对气旋大风的预报能力,必须了解其气候特征。本文对1949—1978年30年1835个气旋过程和1959—1978年1246个气旋中出现的633次大风过程资料进行统计分析,揭示了我国沿海地区的气旋及其大风朐气候概况和大风天气形势特点。 一、气旋气候特征 我国沿海气旋主要来自黄河气旋、江淮     

台风路径的可预报性——第一部分:澳大利亚地区的热带气旋

用非线性系统分析的方法,研究了1959-1980年澳大利亚热带地区249个热带气旋的路径(取样时间间隔为6小时).首先对热带气旋路径的混沌度或不规则特性作了估计.混沌度是通过先将全部热带气旋路径标准化到一个共同起始位置,然后测量初始位置相近的一对对热带气旋路径的平均偏离(速)率的方法来估计的.通过热带气旋路径的相关积分的计算,发现相应的动力学过程的维数在6到8之间,e倍误差增长时间尺度约为1天.本文研究结果表明直到24小时的澳大利亚地区热带气旋移动的预报是确定性的预报.超过这一时限,则需要认真考虑以统计为基础的方法.澳大利亚热带气旋位置方差的实际观测值与在平均漂移上迭加随机移动模式预报值比较的结果证实了上述结论.对应的两者很接近,在18-24小时以后,经验的和理论的热带气旋预报的位置方差呈线性地增长,表明随机模式在超过24小时的预报方面所起的作用.     

一种基于多物理量阈值定义的热带气旋生成预报方法及在ECMWF全球模式中的应用验证

对于热带气旋的路径与强度预测,数值天气预报模式提供了相当有用的参考或指导预报。为进一步了解数值模式对掌握热带气旋生成的特性,基于近年国内外对热带气旋生成预报的研究结果,构造了一套热带气旋生成的多阈值组合判据系统,并利用该判据和ECMWF模式资料对2013—2015年于西太平洋海域生成的热带气旋进行了预报试验。结果表明,对于热带气旋生成的判据,使用不同百分位的历史统计阈值会对预报效果造成显著影响。在特定区间对某个物理量阈值进行合理的调整可以有效改善预报效果。在西太平洋海区,850 hPa相对涡度阈值的微幅调整对结果的影响最为敏感。最优阈值组合方案的预报命中率检验结果表明,在数值模式起报时间为低压生成时间的前12~72小时时效曲线上,24和48小时时效是拐点,24小时时效之前,命中率基本维持在0.7以上的高位,随预报时间的降幅很小;之后预报质量陡降,48小时时效后预报效果趋向稳定。此外,不同年份的预报效果存在明显差异。在西太平洋不同海域,ECMWF模式对热带气旋的生成预报质量差异明显。菲律宾以东的洋面在不同起报时间的预报能力明显高于南海海域。西太平洋海区存在两个明显的高错报率区域:一个位于南海中、北部至菲律宾群岛近海,一个位于西太平洋中部。在不同大洋之间,ECMWF模式的热带气旋生成预报性能也存在显著分别。起报时间在热带气旋生成前24小时内,西太平洋海区对热带气旋生成的预报要明显优于大西洋海区。     

热带气旋影响下的深圳港湾码头最大阵风预报方法研究

通过分析深圳三个沿海港口码头自动气象站(盐田港、妈湾港、蛇口码头)的瞬时极大风资料与热带气旋的主要特性(即热带气旋强度、热带气旋离气象站的距离、热带气旋相对于气象站的方位角的关系),提供了一个气象站在热带气旋影响下的最大阵风定量预报方法。同时分析了2004—2014年6月的所有距离气象站700km范围内的热带气旋以及3个气象站的同期小时极大风观测。研究结果表明,瞬时极大风具有间歇性,热带气旋对观测站的风力影响受周边环境影响大,越开阔的地域,热带气旋风力影响越大。一般情况下,深圳的3个沿海自动站中盐田港受热带气旋风力影响的程度远大于妈湾港和蛇口码头。当热带气旋靠近华南沿海,热带气旋对东北象限的风影响最大。在此象限中,强热带风暴级别以上的热带气旋引发盐田港瞬时大风的距离可以达到400km以上。热带气旋引发的深圳沿海自动站瞬时极大风(阵风17.2m·s~(-1))统计模型在2014年7月至2016年9月得到了很好的验证。本研究对深圳市气象局针对港口码头抗台防风的精细化预报服务以及全市的台风预警发布提供了有价值的参考。     

1951—2017年热带气旋对湖南降水的影响及环流异常特征分析

揭示热带气旋在湖南的降水规律可为热带气旋影响湖南的降水预报提供技术支撑。采用近67 a的热带气旋影响资料,通过统计方法,分析了影响湖南降水的热带气旋特点及环流异常特征。结果表明:7—9月是影响的高峰季节,以在广东、福建沿海登陆的热带气旋对湖南影响次数最多、程度最重,浙江、福建沿海登陆的热带气旋在湖南形成的降水范围最大,热带气旋对湖南影响所产生的降水主要集中在湖南省东南部,热带气旋对湖南产生的强降水范围有增大的趋势,降水强度有增强的趋势。福建和广东沿海登陆对湖南影响的热带气旋的环流特征为南亚高压偏强、偏东、偏北,导致西太平洋副热带高压偏强、偏西、偏北,引导副热带高压南侧的东南气流与南海和菲律宾以东洋面的西南风气流汇合,形成季风槽,中国华南和华东沿海为东南气流,有利于热带气旋在该区域登陆影响中国。只是前者表现为南亚高压位置较后者偏北更明显,西太平洋副热带高压更偏北,季风槽更偏东,导致福建登陆对湖南影响的热带气旋在湖南大部为气旋性环流控制,湖南全省降水偏多;而广东登陆对湖南影响的热带气旋在湖南省东南部为气旋性环流控制,该区域降水偏多。     

江淮气旋发生发展和暴雨过程及有关预报问题的研究

本文就一次典型过程作为例子,分析了江淮气旋发生发展和暴雨过程的特点,指出有利于江淮气旋发生发展的高空天气形势,地面一些中尺度低压和暴雨核的演变与气旋发展的互相联系。发现气旋区内可存在若干个中尺度低压,这些中尺度低压可先于或后于暴雨核生成而出现,并可增强、减弱或合并。文中计算了潜热释放的加热对涡度制造的贡献,指出潜热加热对气旋发展起着极为重要的作用。作者对于影响气旋发展的因子进行了讨论,并对如何根据湿度场、流场和降水分布(或卫星云图)特征来预报江淮气旋提出建议。