ECMWF产品在东亚中纬度地区预报精度检验

利用求预报场与实况场绝对误差和相关系数，对ECMWF资料进行预报精度检验，结果表明：500hPa高度，850hPa温度和相对湿度，海平面气压等4个物理量场预报较好；850hPa相对湿度预报比700hPa的误差小；东西风预报比南北风预报好；绝对误差值随预报时效延长而增大，相关系数则随预报时效延长而减小。     

数值预报产品在航空气象预报中的应用

文章对WAFS及国内外利用WAFS格点资料和图形产品进行航空天气预报的方法和简要介绍；希望气象业务部门在此基础上，充分利用我国民航气象数据库资料制作更丰富的航空预报产品和提高雷暴，积冰，颠簸等对飞行有重要影响天气现象的预报准确率，进一步满足航空用户的各种需要，提高航空气象服务效益。     

ECMWF细网格模式在北疆降雪预报中的统计检验

采用ECMWF细网格模式产品,对发生在北疆2015年1月—2017年4月共20场降雪天气过程进行统计学检验。结果表明,48 h预报时效内ECMWF细网格模式对形势场、850h Pa比湿、对流层位涡及对流层低层u、v风场预报误差较小,精度较高;对流层中低层垂直速度和相对湿度及300 hPa u、v风场的系统性误差较小,随机误差相对较大,并建立了ECMWF细网格模式48 h预报时效内在北疆降雪天气预报中的应用模型;模式对新疆北部暖区降雪的各量级预报随时效的延长准确率并非减小,尤其是中雪;72 h预报时效内,模式对12 h累计降雪量为小雪和中雪的预报相对较稳定,强降雪的误差较大,随时效的延长并非呈增大的趋势;在预报业务中注意订正应用。     

云迹风资料的三维变分同化及对台风预报的影响试验

主要研究云迹风资料对三维变分同化分析场及台风预报的影响。首先分析了不同通道和层次的静止气象卫星云迹风产品的误差特征；然后，把云迹风资料放到GRAPES三维变分同化系统中进行同化，通过将不同观测类型资料的同化结果进行对比，探讨了红外通道和水汽通道云迹风资料对数值预报分析场的影响；最后，把同化后的分析场作为初始场，用WRF模式对2002年“森拉克”台风做24小时预报实验。结果表明，不同通道和层次的云迹风资料具有不同的误差特征；云迹风资料可以提高分析场和预报场中风压场的质量；而且在台风预报试验中可以更准确地预报台风的路径和降水。     

T213数值预报产品的温度预报释用技术

分析1997—2001年HLAFS的客观分析格点资料，用卡尔曼滤波方法建立了宝鸡市分县气温预报方程。2003年汛期使用逐日T213数值预报产品，制作宝鸡气温分县预报。结果表明：方法可以精细预报出宝鸡市各县区24h、48h气温；当预报时效由24h延长到48h，气温预报误差增大。气温发生突变时，预报结果与实况的滞后偏差较大。     

WAFS数值预报产品的诊断分析及应用

介绍了将WAFS系统下发的GRIB数据从数据库中的提取、插值方法、物理量诊断分析及产品可视化过程,其中重点介绍积冰、颠簸等航空危险天气的预报方法。初步应用表明,该诊断分析及可视化系统在实际预报工作中起到了很好的指导作用。     

夏季副高数值产品的集成预报研究

本文使用１９９５年和１９９６年６－８月欧洲中期天气预报中心和我国Ｔ６３Ｌ１６的５００ｈＰａ４８＾ｈ－１４４＾ｈ五个时效平均预报场，以及相应的Ｔ６３５０００ｈＰａ五天平均场资料，根据１００－１４０°Ｅ、２－５０°Ｎ范围内西北太平洋副热带高压的南北位置分为四类副高。对比分析ＥＣ和Ｔ６３两个模式的各类副高特征参数的预报误差特点，发现当ＥＣ预报的副高强度强于或接近Ｔ６３预报时，ＥＣ预报副高的数值产品精度优     

充分利用数据库资料提高雷雨预报准确率

2000年7月17日午后及晚上双流机场产生了两次强雨天气过程，机场预报员成功地对上述过程做出准确以预报；本文就当日的天气过程进行了较为详细地分析，进一步总结出民航气象数据库WAFS（世界区域预报系统的简称，以下同）产品500hPa高空风既流场形势预预告图对近两年来双流机场多起夏季雷雨天气过程成功预测所起的作用，为双流机场夏季雷雨的预报提供了一个着眼点。     

数值预报产品在航空气象预报中的应用

文章对WAFS及国内外利用WAFS格点资料和图形产品进行航空天气预报的方法作了简要介绍;希望气象业务部门在此基础上,充分利用我国民航气象数据库资料制作更丰富的航空预报产品和提高雷暴、积冰、颠簸等对飞行有重要影响的天气现象的预报准确率,进一步满足航空用户的各种需要,提高航空气象服务效益.     

ECMWF产品在东亚中纬度地区预报精度检验

利用求预报场与实况场绝对误差和相关系数,对ECMWF资料进行预报精度检验,结果表明 500 hPa高度,850 hPa温度和相对湿度,海平面气压等4个物理量场预报较好; 850 hPa相对湿度预报比700 hPa的误差小;东西风预报比南北风预报好;绝对误差值随预报时效延长而增大,相关系数则随预报时效延长而减小.     

基于MOS方法的风向预测方案对比研究

基于MOS方法的数值预报产品释用技术是要素预测较好手段,风向的释用预测方案一般采用标量式的释用预测方案,效果并不理想。本文给出一种基于MOS方法的风向矢量预测方案,利用相关系数和逐步回归方法分别得到u风和v风在不同站点和不同时效的风向模型,根据模型预测u风和v风合成风向。试验选择风向矢量、风向标量和模式的直接输出三种方案进行对比。试验选择T639模式逐日多个物理量观测场,其中建模样本选择2008-2012年每年5月15日至9月15日的数据,验证样本选择2012年6月1-30日的数据,数值试验预测北京地区20个站点未来4个时次的定点定时风向。结果表明：基于MOS方法的风向矢量预测方案12、24、36h和48h的准确率比基于MOS的风向标量观测方案的各时效准确率分别提高了85.0%、26.3%、113.0%和19.9%,比模式直接输出结果方案的各时效准确率分别提高了35.3%、20.2%、43.6%和21.0%。总体来看,基于MOS方法的风向矢量预测方案在风向方面有较好的预测能力。对于个别站点,可能对因子模型的估计不理想或风向变化较为频繁,导致预测难度较大。     

华南区域高分辨率数值模式前汛期预报初步评估

基于华南地区自动站逐小时观测资料, 采用传统站点评分、邻域法等评估华南区域高分辨率数值模式(包括GRAPES_GZ_R 1 km模式和GRAPES_GZ 3 km模式)对降水、地面温度和风场等要素的预报能力。结果表明: GRAPES_GZ_R 1 km模式的降水预报技巧优于GRAPES_GZ 3 km模式, 模式预报以正偏差为主。对于不同起报时间的预报, 00时(世界时, 下同)起报的预报效果优于12时。GRAPES_GZ_R 1 km模式的TS评分是GRAPES_GZ 3 km模式的两倍以上, 对不同降水阈值的评分均较高。分数技巧评分(FSS)显示GRAPES_GZ_R 1 km模式6 h累计降水预报在0.1 mm、1 mm及5 mm以上的降水均可达到最低预报技巧尺度, 对所检验降水对象的空间位置把握能力更好。2 m气温和10 m风速检验结果表明两个模式均能较好把握广东省温度的分布特征, GRAPES_GZ_R 1 km模式对2 m气温预报结果优于GRAPES_GZ 3 km模式, 预报绝对误差更小; 两个模式对风速的预报整体偏强, 预报偏差在1~4 m/s之间, 但相比之下GRAPES_GZ 3 km模式在风场预报上表现更好。GRAPES_GZ_R 1 km模式的2 m气温和10 m风速预报偏差随降水过程存在明显波动, 强降水过后温度预报整体偏低, 风速预报偏强, 在模式产品订正、使用等需要考虑模式对主要天气系统的预报情况。总的来说, GRAPES_GZ_R 1 km模式的预报产品具有较好的参考价值。      

基于BGM与ETKF的台风"苏拉"(1209)集合预报的对比试验Ⅰ:路径预报

采用FNL再分析资料和美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)资料,运用中尺度WRF(Weather Research and Forecasting)模式,分别使用增长模繁殖法(Breeding of Growing Mode,BGM)和集合卡尔曼变换方法(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF),对1209号台风"苏拉"进行了台风路径的集合预报试验,并对预报效果进行对比分析。结果表明:采用BGM或ETKF初始扰动的集合预报系统,集合平均预报对风场、温度场、位势高度场的预报效果均优于控制预报;ETKF方法的预报改进程度较BGM方法更大,且对风场和温度场预报技巧的优势尤为明显。BGM方法所得到的集合成员离散度小于ETKF方法,对大气真实状态的表征能力不及后者;两种扰动方法的集合平均都明显改善了台风"苏拉"的路径预报结果,尤其是控制预报在福建沿海第二次登陆后移速过快的问题,但对台风登陆位置预报的改进不明显;此外,采用ETKF方法的集合平均对台风"苏拉"路径预报的改进效果远优于采用BGM方法的集合平均预报。     

WAFS网格点数据对拉萨航路颠簸的预报检验

结合2014年2月10日和11日拉萨航路的13例飞机颠簸航空器空中报告,检验了世界区域预报系统(WAFS)风场对高空急流的预报能力,并对新增下发的晴空颠簸网格点数据的预报效果和业务化应用进行分析。结果表明:WAFS风场资料具有较高的预报能力,最大晴空颠簸预报比平均晴空颠簸预报具有更高的辨识能力,可选择4为阈值的最大晴空颠簸网格点数据绘制拉萨航路颠簸预报区域图,在业务应用中验证修订使用。      

多普勒雷达资料对中尺度系统短期预报的改进

文中给了一种由单多普勒雷达资料反演风矢量场的变分方法 ,并由此形成预报初始场。运用美国风暴分析预报中心 ( CAPS)的改进的区域系统模式对移经美国俄克拉何马州的一个强雷暴系统进行了数值预报试验 ,结果表明 ,初始场中引入多普勒雷达观测资料后明显地改进了预报。     

不同观测误差确定方法对地基GNSS-ZTD资料同化预报效果影响的对比分析

利用2016年6—8月华北—东北地区的地基全球卫星导航系统的天顶总延迟（GNSS-ZTD）观测资料、东北区域中尺度数值预报系统,以2016年6—8月的13 d强降水为例,开展基于Desroziers等（2005）理论的Des方法和传统方法进行观测误差确定的天顶总延迟资料同化对比试验研究,探讨Des方法相对于传统观测误差确定方法对天顶总延迟资料同化预报效果的影响,并以未做天顶总延迟资料同化的试验为对照试验,考察天顶总延迟资料在数值模式中的同化应用效果。结果表明:（1）Des方法得到的天顶总延迟观测误差诊断值较为合理,诊断值站点间差别较大,说明逐站进行观测误差诊断的必要性;（2）天顶总延迟资料同化使强降水的强度、落区预报性能得到提高,使温、湿、风等要素的预报与观测接近,Des方案同化分析、预报效果优于传统方案;（3）对2016年7月25日华北—东北强降水过程进行了同化预报分析,整体而言,天顶总延迟资料同化有效增强了对流层中低层初始湿度场,修正了积分初期水凝物含量与位置,进而改善了降水预报效果,修正了对照试验对辽宁东部地区强降水的明显漏报,且通过降水的反馈作用改进了温度与风场预报效果。基于Des方法逐站诊断观测误差相比传统方法得到的观测误差更为合理,因此能够提高天顶总延迟资料的同化预报效果,同化天顶总延迟资料能够提高降水及温、湿、风等气象要素的预报水平。      

GRAPES_MesoV4.0主要技术改进和预报效果检验

针对GRAPES_Meso V3.0存在的降水量偏大、模式运行不稳定、近地面温度预报偏差较大、可同化资料偏少以及分辨率偏低等问题,开展了多方面的改进工作:引入变分质量控制以及探空湿度的偏差订正,实现了GPS/PW资料、FY-2E云导风资料以及无线电掩星资料的同化应用,提高了模式分辨率,引入四阶水平扩散方案,调整了微物理参数化方案与动力框架的耦合方案,完善了地面辐射能量平衡方程以及优化了后处理雷达组合反射率因子的诊断方案,并集成所有改进成果形成新的业务化GRAPES_Meso V4.0。批量试验结果表明:GRAPES_Meso V4.0降水ETS评分普遍提高,同时预报偏差明显降低,月平均降水更接近实况,且能够较好地刻画雨带细节;2 m温度预报偏差有较为显著的改善,大部分地区24 h预报有1~2℃左右的降低,有些地区有3~5℃的降低;GRAPES_Meso V4.0对高度场、温度场和风场的改进效果比较显著,500 hPa的温度、风速、位势高度场的相关系数均有显著提高,850 hPa的均方根误差也明显降低,整体性能明显高于GRAPES_Meso V3.0。     

Evaluation of atmospheric boundary layer characteristics simulated by the regional model

Carried out is the comparison of the temporal courses of temperature and wind speed at different levels as well as of the wind and temperature profiles in the atmospheric boundary layer obtained from the WRF regional model forecasts and using the upper-air in situ and remote measurements in Moscow region. The errors in temperature and wind speed forecasts at different levels are computed as well as the statistical estimates of the forecast of temperature inversions, atmospheric stratification types, and monthly mean wind speed profiles on the basis of model forecasts and acoustic sounding.     

多普勒雷达风廓线的反演及变分同化试验

为了将雷达风场资料更好地应用到数值预报模式中, 使用VAD方法反演多普勒雷达风廓线并处理成标准的探空资料进行变分同化试验。结果表明: VAD方法反演的风廓线与探空实况对应较好, 验证了用VAD技术反演风廓线的可行性。用GRAPES-Meso模式的三维变分同化系统对雷达风廓线资料进行同化后, 风场的初始场明显改善, 降水强度和落区预报也有不同程度的改善。其中, 对6 h降水预报的改善明显优于对24 h的预报改善。另外, 在短时强降水预报中, 雷达风场资料的同化频率和同化窗口的不同, 对降水预报的改善情况也有所差异。在个例研究中, 同化间隔为1 h的方案6 h降水预报要优于同化间隔为3 h和6 h的方案, 同化窗口为3 h的试验方案6 h降水预报要好于同化窗口为6 h的试验方案。     

Analysis of the surface temperature and wind forecast errors of the NCAR-AirDat operational CONUS 4-km WRF forecasting system

Investigating the characteristics of model-forecast errors using various statistical and object-oriented methods is necessary for providing useful guidance to end-users and model developers as well. To this end, the random and systematic errors (i.e., biases) of the 2-m temperature and 10-m wind predictions of the NCAR-AirDat weather research and forecasting (WRF)-based real-time four-dimensional data assimilation (RTFDDA) and forecasting system are analyzed. This system has been running operationally over a contiguous United States (CONUS) domain at a 4-km grid spacing with four forecast cycles daily from June 2009 to September 2010. In the result an exceptionally useful forecast dataset was generated and used for studying the error properties of the model forecasts, in terms of both a longer time period and a broader coverage of geographic regions than previously studied. Spatiotemporal characteristics of the errors are investigated based on the 24-h forecasts between June 2009 and April 2010, and the 72-h forecasts between May and September 2010. It was found that the biases of both wind and temperature forecasts vary greatly seasonally and diurnally, with dependency on the forecast length, station elevation, geographical location, and meteorological conditions. The temperature showed systematic cold biases during the daytime at all station elevations and warm biases during the nighttime above 1,000 m above sea level (ASL), while below 600 m ASL cold biases occurred during the nighttime. The forecasts of surface wind speed exhibited strong positive biases during the nighttime, while the negative biases were observed in the spring and summer afternoons. The surface wind speed was mostly over-predicted except for the stations located between 1,000 and 2,100 m ASL, for which negative biases were identified for most forecast cycles. The highest wind-speed errors were found over the high terrain and near sea-level stations. The wind-direction errors were relatively large at the high-terrain elevation in the Rocky and Appalachian mountain ranges and the western coastal areas and the error structure exhibited notable diurnal variability.