台风“韦森特”暴雨天气过程预报技术分析

利用常规气象观测资料、T639和EC产品资料及卫星云图,结合梧州多普勒天气雷达回波等资料,对2012年7月24～25日台风“韦森特”造成暴雨的成因进行分析,并对各种模式的预报结果进行对比分析.结果表明:(1)“韦森特”台风是副热带高压南侧的偏SE气流引导下西行影响梧州的,台风结构对称,水汽充足,影响时间较长是产生强降水的主要原因;(2)850hPa水汽通量散度负值较大区是梧州“韦森特”台风暴雨强降水区;(3)EC和T639数值预报产品对“韦森特”台风的路径预报比实况均偏南,但时效越近偏差越少,雨量预报则存在量级偏小问题.     

2009年6—8月T639、ECMWF及日本数值模式中期预报性能检验

每年的6-8月是我国主汛期,这个季节高温干旱、暴雨洪涝等气象灾害最为严重.为更好地了解业务主流模式的预报性能,以提高汛期气象服务能力,对2009年6-8月T639、 ECMWF(以下简称EC)及JAPAN(以下简称JP)数值模式的预报产品进行了对比分析和检验.结果表明, 各家模式对亚洲中高纬度大尺度环流的演变和调整都有较好的预报能力,但均表现出指数值预报偏高的误差;对夏季副高和850hPa气温,T639有一定的中期预报能力,但与EC和JP模式相比,误差偏大,并存在一定的系统性偏差;T639对莫拉克台风的生成预报较好,台风移动和登陆的预报与实况相比有较大误差.     

2015年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2015年6—8月T639、ECMWF及日本（文中简称EC和JP）数值模式的中期预报产品进行了对比分析和检验,结果表明：三个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能,其中EC模式的预报效果最好。EC模式对西太平洋副热带高压的预报较为准确,T639模式的预报与实况存在一定偏差。三个模式均能较好地预报出2015年7月新疆持续性高温天气,且对北方地区850 hPa温度的预报较零场均偏高。在南方地区,三个模式预报的温度偏差比北方地区小,EC模式的预报效果优于T639和JP模式。对于1513号台风苏迪罗,T639模式较好地预报了台风的登陆位置和路径变化,强度预报略偏强,而EC模式预报的台风登陆时间偏早。     

2014年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2014年9—11月T639、ECMWF（文中简称EC）及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了对比分析和检验。结果表明：3个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变及850 hPa温度转折性变化具有较好的中期预报性能,但对北方的温度预报偏差明显大于南方。对于副热带高压脊线的位置,T639和EC模式都有较好的预报能力,EC模式比T639模式偏差小。EC模式对于1416号台风凤凰的路径及强度预报效果与零场接近,T639和JP模式预报与实况相差较大。T639和EC模式对有利雾霾发生的静稳天气形势均有较好的中期预报能力,但对驱散雾霾的冷空气,EC模式预报与零场更加一致。     

辽宁地区“8.16”特大暴雨过程数值预报产品检验

利用地面气象站和探空观测资料,对2013年8月16日辽宁地区特大暴雨过程数值模式预报的产品进行检验和对比分析,主要包括降水、500 h Pa位势高度场和副热带高压指数等。结果表明:一般性降水预报准确率T639模式整体优于EC模式,暴雨预报平均准确率EC模式略高于T639模式,T639模式和EC模式降水预报正负距平出现位置近似。多个数值模式对清原站主要降水时段(8月16日11—23时)的降水预报明显偏弱,WRF模式预报的全省3 h最大降水量远大于实况,T639模式和EC模式预报的降水量级均明显小于实况。EC模式和多模式集成72 h内降水落区与强降水中心位置的预报相对较稳定,过去15 d的滑动平均检验结果对降水预报具有一定的指示意义,72 h内EC模式的特征线预报一致性明显高于T639模式,对于辽宁省大部地区及上游高空槽附近EC模式降水预报的离散度小于T639模式。     

哈密市一次暴雨过程成因分析及数值预报检验

利用常规观测资料,EC—thin初始场资料,NCEP再分析资料,分析了2017年8月17—19日哈密市一次暴雨过程。结果表明,南亚高压双体型,中亚低槽东移南下的有利大尺度环流背景下,中、高、底层3支气流为暴雨提供了有利的动力及水汽条件,中尺度辐合与切变对降水起到积极作用。水汽来自西北、西南、东南3个方向。暴雨发生前各物理量表现为底层辐合上升,高层辐散下沉的动力配置;对EC细网格、T639数值预报模式降水量产品进行检验发现,EC细网格与T639总降水量产品的大雨预报准确率较高,EC细网格大尺度降水量产品预报准确率偏低,EC细网格降水量产品对暴雨落区没有预报能力,T639暴雨区预报与实况较为接近,但存在一定的偏差。     

多家数值产品沿海大暴雨预报性能检验

2010年8月4-5日和2010年8月21-22日两次天气过程都是在副热带高压外围产生的沿海大暴雨天气,利用多种资料,重点针对基层气象台(站)常用的几家数值模式产品,对两次暴雨过程从环流形势、影响系统、降水量要素等方面进行检验分析.结果表明:各家数值模式产品对暴雨定量预报有一定的预报能力,但降雨量级普遍偏小,对强降水中心的预报稳定性较差;在降水量级上,EC模式预报较准确,具有较高的参考价值.对产生暴雨天气影响系统位置和强度的预报,不同的数值模式有所差异;对西太平洋副热带高压的预报,T639模式和EC模式各时效预报脊点位置跟实况场一致,但强度较实况偏弱;但对高空槽和切变线的预报跟实况都有一定的偏差.因此在暴雨预报中需要在参考数值预报的基础上,结合强对流工具、实况加密资料、物理量场、相似个例和经验外推等其他辅助手段提高暴雨站点预报准确率,从而提升灾害性天气服务的效果.     

T639和EC模式对内蒙古主要天气系统的预报性能检验

利用2012年T639和EC模式500hPa高度场预报产品及ECMWF客观再分析资料,采用天气学检验方法,对内蒙古主要天气影响系统之西风槽、贝加尔湖冷涡、蒙古冷涡和东北冷涡数值产品的预报性能进行检验。检验结果表明:T639和EC模式产品对内蒙古影响系统具有较好的预报性能,36h内的预报性能更为显著。EC模式产品预报准确率优于T639模式产品,但对内蒙古东部地区影响系统的预报稳定性相对较差。T639模式产品在36h的预报能力比较高,对影响系统的生成时间、槽线位置、移动速度及中心强度4项检验指标预报准确率均在80%以上。EC模式预报产品,48h内对影响系统4项检验指标预报准确率均在80%以上。随着预报时效延长,T639和EC模式产品预报能力均有所下降。两套模式产品与实况相关系数空间分布在各时效均具有显著的相关关系,并且对应相关系数空间分布,T639和EC模式产品标准差的大值中心与相关系数的低值中心基本一致。     

2017年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2017年9—11月T639、ECMWF及日本(文中简称JP)数值模式的中期预报产品进行了分析和检验,结果表明：三个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。在中期时效内ECMWF能够较好地预报副热带高压的南北摆动和东西移动趋势,T639模式对副热带高压位置的预报易偏北。对850 hPa温度场,ECMWF模式的平均预报误差较小,预报性能较好,T639（JP）模式预报较实况偏低（偏高）。三个模式对台风玛娃中心位置的预报较零场偏西偏南,强度预报均偏弱,其中ECMWF模式对台风转向有所体现。对于冷空气过程中的海平面气压场预报,ECMWF模式对冷高压的强度预报与零场更为一致,而T639和JP模式的预报偏差较大。     

东北冷涡背景下数值预报产品对内蒙古地区降水预报的检验和分析

收集2011年有代表性的4次东北冷涡过程的EC和T639模式的数值预报产品资料和常规观测资料及实况,进行形势场的天气学检验;选择T639、德国、日本数值预报模式降水产品,经过数据离散化、统一化处理后,针对东北冷涡天气背景,对内蒙古地区降水预报进行24、48h预报质量检验和分析。结果表明,EC和T639模式的形势场预报具有较高的参考价值,其中EC模式比T639模式稳定;T639、德国、日本模式的降水预报产品对冷涡降水具有一定的预报能力,但对各量级降水预报均存在空报和漏报现象,对中雨及其以上量级降水预报能力较差,各模式对东北冷涡背景下的强降水预报量级偏小。     

2008年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用T639模式中期预报产品,对2008年6-8月T639 模式进行天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析.结果表明:3种模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能.综合来看,ECMWF模式对各系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式稍差,稳定性不如ECMWF模式;特别是T639模式对0808号台风凤凰(FUNG-WONG)路径及强度的预报与实况差异较大,而ECMWF及日本模式预报相对准确.     

2012年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用中期数值预报模式产品,对2012年9-11月T639模式120 h预报产品进行了天气学检验,并与EC-MWF、日本模式进行了对比分析.结果表明:3种模式在120 h时效对亚洲中高纬大尺度环流的调整和演变以及转折性、灾害性等重大天气过程均具有较强的预报指示意义.综合来看,ECMWF模式对各影响系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式次之;ECMWF模式对1223号热带风暴山神的120 h转向预报较为成功,具有很好的参考价值;只是对于登陆前的偏北分量预报较弱.而T639和日本模式对“山神”的转向预报偏差较大.     

2014年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2014年6—8月T639、ECMWF及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了分析对比和检验。结果表明：3家模式对亚洲中高纬环流形势和850 hPa温度的调整与演变均具有较好的预报性能。对比而言,ECMWF 模式的预报较其他两家模式更接近实况。对副热带高压的变化情况,ECMWF和T639模式较好的体现出了各项指标的变化趋势,但对具体的变化情况均存在不同程度的误差。对于1409号超强台风威马逊（Rammasun）的路径及强度预报,T639模式预报与零场较为接近,ECMWF模式预报台风强度较实况偏弱。     

2009 年我国汛期降水形势总结与三个常用模式预报效果检验

利用实况24小时降水、形势场资料及T213、T639、Japan模式降水、形势场的预报资料,对2009年汛期(5-9月,下同)中国降水时空分布进行分析,并对T213、T639、Japan三个常用模式对2009年汛期的天气形势、降水及其影响系统的预报做主客观检验,以期得出2009年汛期降水分布特点及三个模式的降水预报效果对比.结果表明:(1) 2009年汛期华南地区降水量为全国之最,长江中下游和西南东部地区其次,东北和华北地区再次.(2)从TS评分看,Japan模式的小雨～大雨量级评分较高,T639模式暴雨～大暴雨量级评分较高；T213模式对华北地区暴雨、大暴雨量级降水预报评分高于Japan和T639模式.(3)从降水预报偏差看,T213模式对华北预报明显偏强,T639模式对华北预报强度较为适中,两模式对其他区域中等以下强度降水预报偏强,对强降水预报偏弱；T639对中等以下强度降水预报偏强程度明显小于T213,而对强降水除华南和东北区域外,预报偏弱程度明显大于T213；Japan模式预报偏差随降水量级增大而减小,对大雨以上各量级预报均明显偏弱,且偏弱程度明显大于T213、 T639.(4)由代表性形势场预报检验结果可知,除T213对500hPa高度场、850hPa温度场预报效果好于其他两模式外,各模式预报效果相差不大.(5)三个模式对500 hPa副高总体预报偏东、偏北、偏强,但Japan预报效果明显好于T213、T639.(6) T639模式对台风和低涡的预报相对较好,T213较差.     

T639、ECMWF细网格模式对2012年5～8月四川盆地降水预报的天气学检验

为了对比T639和ECMWF模式预报产品性能的优劣,提高预报员使用其产品的能力,针对2012年5~8月四川盆地降水天气过程,根据不同的影响天气系统,分别对T639和ECMWF细网格模式96h降水预报进行检验对比。结果表明:(1) EC模式对不同系统降水的预报效果都优于T639,预报指示意义大,且两家模式对高原涡和西南涡降水预报效果均优于模式对其它系统降水预报。(2) T639模式对主雨带强度和降水中心强度预报易偏弱,主雨带范围预报易偏小,漏报可能性大;EC模式对主雨带强度、降水中心强度预报也易偏弱,但主雨带范围预报易偏大。(3) T639和EC模式在预报主雨带落区、降水中心位置和实况不一致时,预报易偏西、偏南,雨带的移速偏慢。      

2012年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2012年6—8月T639、ECMWF（文中简称EC）日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了对比分析和检验。结果表明：三家模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。比较而言,EC模式对各系统及要素的预报更接近实况。对于1211号强台风海葵（Haikui）的路径及强度预报,EC模式预报效果与零场接近,T639模式和日本模式预报与实况相差较大。     

2012年12月至2013年2月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2012年12月至2013年2月T639、ECMWF(文中简称EC)及日本(文中简称JP)数值模式的中期预报产品进行了对比分析和检验。结果表明:三家模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有一定的预报性能,但都存在随时效增长的系统性偏差,比较而言,EC模式的预报最接近实况。对于850 hPa温度场,EC模式在北方地区的预报误差小于JP模式,而在南方地区则相反,T639模式在南方和北方的预报误差都是最大的。对于东北地区较弱的冷空气过程,日本模式的预报表现最优,T639模式对冷高压的强度预报明显偏弱,且位置明显偏南,EC模式的预报也较零场略偏弱,位置略偏北。     

山东WRF集合预报系统对“麦德姆”台风预报检验

2014年第10号台风“麦德姆”登陆北上,对山东造成较大的影响。此文对业务上常用的各种数值模式对于“麦德姆”台风的预报情况进行了对比检验,重点检验了山东WRF集合预报系统对此次台风的预报性能。结果表明,山东WRF集合预报系统对于此次台风预报具有较高的参考价值。WRF确定性预报台风路径预报类似EC细网格预报,在23日20时以前预报较好,23日20时后预报最好的为T639。WRF集合预报对于台风路径预报具有较好的指示意义。WRF确定性预报02时、14时更新预报效果好于其前面6h起报结果,体现了HYBRID-3DVAR集合混合同化对于改进预报效果的作用。通过中尺度模式与其外层全球背景场模式预报对比发现,由于中尺度模式具有自身的物理参数化方案和同化系统,其对于台风路径的预报效果可以显著优于其全球背景场模式。WRF确定性预报对于“麦德姆”台风降水预报与实况最为接近。对于台风大风预报,WRF集合预报最大值最好。     

数值模式预报调整趋势分析

对不同时效预报的调整趋势进行分析,是预估预报误差和对预报进行订正的一种思路。为了系统性检验这一思路的有效性,本文定义了西风槽强度和位置指数,以及西北太平洋副热带高压(简称副高)强度和位置等指数,运用2011年4月以来的500 hPa位势高度场预报资料,研究对比了ECMWF(简称EC)和T639模式对副高和我国不同区域西风槽的位置和强度,72 h时效内对同一时刻不同时效的预报,随预报时效的临近,预报调整趋势之间的相关性和一致性。研究结果显示,EC和T639模式对副高的预报,都存在西脊点偏东、范围偏小、强度偏弱和北界偏南的系统性偏差,且时效越长偏差越大,T639模式的偏差明显大于EC模式,但相关性分析和方差分析表明,不同时效的调整趋势之间并不存在较为显著的相关性,即不同时效的预报并没有较为明显的、一致的调整趋势。另外,副高的预报误差与西脊点所处的经度有关,从东印度洋到菲律宾以东洋面,西脊点越往东,预报误差和系统偏差越小,但西脊点位于不同的经度区间时,不同时效的调整趋势之间同样没有明显的相关性,且整体上以负的协方差为主。对于西风槽,两家模式北方槽的误差都明显大于南方槽的误差,强度的误差较小,且T639的误差明显大于EC模式,相邻时效的调整趋势之间以负的协方差为主,说明随时效的临近,槽的位置并没有较为一致的调整趋势。同时不同时期预报调整趋势之间的相关性分析显示,模式版本的升级,并没有改变调整趋势之间几乎无一致性的特征。     

2009年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用T639模式中期预报产品,对2009年9—11月T639模式96小时预报产品进行了天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析。结果表明:3种模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对各系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式次之;ECMWF模式对0917号热带风暴芭玛(Parma)的预报较为成功,T639模式稳定性较差,而日本模式对"芭玛"的预报无论是路径还是强度都存在较大偏差。