拉格朗日法在数值天气预报中的应用(一)

序 1921年,理查森(L.F.Richadson)的专著“数值方法的天气预报”问世,文中给出了对控制大气运动的流体动力学方程组进行数值积分的方法,由于条件的限制,他计算失败了.时至1950年,查尼(J.Charney)、菲耶托夫特(R.Fjortoft)和纽曼(J.von Neumann)在罗斯贝(C.G.Rossby)早期工作的基础上,首次做出了成功的数值预报.自此,     

物理初值化在台风数值天气预报中的应用试验

根据P.R.Julian(1984)的物理初值化方法，利用有限区数值预报模式，针对台风系统的预报做了物理初值化试验。结果表明，物理初值化不但可以改善台风、低压和副高区域的初始流场形势以及初始降水率，而且可以改善台风强度的发展变化过程和路径的预报，是一种有效可行的方法。     

用T213产品作襄樊局地强降水预报的一种尝试

针对强降水产生的物理条件,利用T213数值预报产品预报的物理量场资料,采用距离权重法,将相关物理量值插值到襄樊市各测站上,根据插值计算出的结果,利用集合的方法建立了局地强降水(砣子雨)短期预报模型,作为砣子雨预报的一种尝试。     

《动力气象学》

法国P.莫瑞尔(Morel)编辑,1973年在美国和荷兰出版。该书是根据1970年法国国家空间研究中心举办的第三届空间物理暑期学校的讲稿编辑的。全书包括以下六部分内容:(一)大尺度数值天气预报原理,由N.A.菲利普斯讲授,扼要介绍了数值预报的一般模式和数值计算方法;(二)行星流体动力学,     

旱涝预报的物理因子

一、引言目前旱涝预报大都采用统计方法。这种方法多缺乏对预报对象的物理分析,因而难以取得准确的稳定的效果。另一种方法是数值预报。它物理基础较好,但由于计算过程复杂,往往难以分析预报成功和失败的原因,因而亦很难对具体的旱涝过程做出准确的物理分析。     

嘉兴地区气象学会举办《数值预报》讲座

加兴地区气象学会为了适应基层台、站推广应用数值预报产品的需要,于83年3月1日—14日在湖州举办了《数值天气分析和预报基本原理及其应用》讲座。特邀上海台风研究所付研究员朱永提和工程师郭永润两同志主讲,徐叙章同志辅导。他们对数值天气分析和预报的基本原理,方法,预报产品的应用等作了深入浅出的讲解,着重阐述了物理概念及方法。对北京气象中心的北半球五层原始方程模式(即B模式)亦作了详尽的介绍。此外还介绍了常用的物理量计算、常用的数理统计方法、模式输出统计(MOS)预报和天气一动力统计预报方法。这次讲座,对与会者在增长见识、开阔眼界方面起了一定的作用;对数值分析和预报     

多尺度大气数值预报的技术进展

随着计算机和计算理论的发展,数值模式正在向全球化、精细化发展,以适应多尺度、多目的应用的要求,从而模糊了大气环流模式和中尺度数值模式的界限,其主要手段就是改进模式动力框架、离散化手段、计算方法、物理过程的普适性。在实际应用中如何提高模式的多尺度计算性能则是问题关键。该文从模式球面坐标系、网格构造、离散化方法的动力特性、垂直坐标和地形处理以及对物理过程的要求出发,探讨分析多尺度大气数值模式的特点:全球/区域可选、非静力近似、具有良好的频散关系和详细的物理过程,垂直高度坐标和"剪切"地形对多尺度通用模式的改良十分重要。除上述特点外,模式所采用的计算方法也应该最大限度地描述大气动力过程特性,采用高性能计算方案有利于多尺度预报。结合当前多尺度预报的国际研究热点和开发前沿,探讨我国新一代多尺度数值预报系统GRAPES的进一步发展及改进方向。     

基于数值预报及上级指导产品的本地气温MOS预报方法

利用恩施基准站2008—2011年地面实测资料、数值预报产品、上级台站指导产品,采用M(数值模式预报)、E(天气学经验)、D(诊断分析)相结合的方法(简称MED),从气温变化的影响因素如大气稳定度、温度平流、水汽条件等设计具有物理意义的预报因子。或根据需要进行因子的组合叠加利用,并将指导产品直接作为预报因子。利用常规统计预报方法(逐步回归),将高、低温实况作为预报对象来建立地方气温预报模式。结果表明:将天空状况进行分型后建立地方气温MOS预报模型,并对应高低温一般出现时间段来选取数值预报产品因子进行预报,对本地气温预报质量的提高有积极的意义;模型建立过程中,综合采用了MED相结合的方法,并应用了数值预报再加工因子,考虑了天气系统变化对气温的影响,增强了数值预报的解释应用能力;参考客观数值模式产品、上级业务部门指导产品相结合的综合MOS预报方法,建立地方气温MOS预报是提高本地天气预报准确率的有效尝试。检验结果也表明,本地气温MOS预报效果较好,明显高于指导预报,已较好应用于实际业务中。     

第九讲 数值预报产品在天气预报中的利用

一、引言 天气预报的发展方向 是客观、定量、迅速地提 供准确的预报;根据流体 动力学、热力学方程建立 的数值预报,已成为当代天气预报的主流,这已被三十多年的历史所证实。现在愈来愈多的国家建立了数值预报业务,提高了预报水平。 随着现代科学技术的发展,数值预报已从简单的地转涡度方程模式,发展到复杂的包括各种物理过程的原始方程模式,这种模     

高空形势场数值预报的误差订正

各种数值预报模式虽然在相当程度上模拟了大气运动的各种过程,但毕竟不可能正确地反映大气过程的全貌,也就是说,数值预报模式描述的毕竟是模式大气,而并非真实大气。另一方面,有些物理过程在模式中即使有所考虑,但要定量地真实反映出这些过程还存在着具体困难。这就使计算结果不能不反映出一定程度的失真。此外,在对预报方程组进行数值求解时,无论采用的是差分方法、波谱方法或其它方法,都很难避免计算误差的出现。由于上述原因,用数值预报模式作出的环流形势预报总免不了与实况有一定     

T213资料在冰雹短期预报中的释用

基于MICAPS系统,利用T213数值预报格点资料和预报关键区域30个站点的高空天气图．以及市内7县(区)4个观测时次的气象要素等资料,从单站要素反映、天气形势分析、热力、动力、稳定度等参数计算,选取对冰雹天气具有明显物理意义的预报因子和消空指标,利用PP数值预报释用方法,建立了盛夏平凉市冰雹短期预报模型。经2003年7～8月份业务运行,基本报准了唯一出现的一次冰雹过程,空报率0．0％。     

山西暴雨数值预报系统

山西暴雨数值预报系统冀春晓，赵放（山西省气象台０３０００６）１引言多年来，暴雨的预报一直是很难解决的问题之一。随着科学技术的发展和计算条件的改善，数值预报渐渐成为气象预报的主要发展方向，而根据实际计算条件，研究适合本地区暴雨数值预报模式系统就显得非常...     

临夏州大—暴雨物理量诊断集合预报模型

针对临夏州大—暴雨产生的物理条件,总结了相关的物理量及其指标,根据地面、高空及T213数值预报格点资料,采用三角形插值法计算各站点的相关物理量,利用集合的方法建立了临夏州大—暴雨物理量诊断集合预报模型。通过个例检验,该模型对临夏州大—暴雨具有一定的预报能力。     

我国数值预报产品地方释用的发展特点

在介绍我国地方MOS预报研究主要研究成果基础上,论述了我国数值预报产品地方释用的发展特点。这些特点是,(1)充分利用预报经验,分类建立预报方程。指出预报经验的用武之地在于对因子的选择和预报的处理。(2)走综合化道路,即方法、资料和结果的综合。(3)了解模式性能,并进行订正。根据预报员对模式预报误差的认识和预报经验进行主观或客观的订正。(4)注意MOS方法对数值模式更新的适应性。(5)重视因子的选择,注意非同期因子的利用。(6)各级台站发挥自己的优势。最后展望了发展前景。     

山东省4—5月中期降水预报方法的综合应用

为实现中期降水预报业务客观、定量、自动化,在对欧洲中心和日本数值预告产品误差对比分析的基础上,采用欧洲中心(ECMWF)500hpa数值预报格点资料。以天气学原理为基础,以预报实践经验为依据,分析出各月份不同天气系统对我省天气的影响,在关键区选择天气学意义明确的物理因子,用MOS预报方法、PP预报方法、相似离度分析方法和天气学方法相结合,制做4—5月中期(72h—120h)降水预报,效果较好。     

随机物理集合预报研究进展

考虑模式不确定性的集合预报是集合预报理论研究与业务应用的重要方面。模式不确定性主要源于大气在时间与空间方面的数理简化与有限数值计算,以及物理过程本身的非完美构造。当前盛行方法包括多模式法、多物理过程法以及随机物理法。本文旨在梳理随机物理集合预报研究进展、应用效果、主要方法、存在问题等方面,归纳相关理论和技术试验结果及科学问题,并探讨未来值得探索与研究的方向,为随机物理集合预报深入应用,以及集合预报相关理论从业人员提供参考与借鉴。     

集合预报的现状和前景

综合论述了近年来已在国际上引起高度重视的新一代动力随机预报方法 ——— 集合预报。 随着计算机技术的迅猛发展和由于大气初值和数值模式中物理过程存在着不确定性的事实, 这一方法无疑代表了数值天气预报未来演变发展的方向。 未来的天气预报产品预计将从“决定论”的预报转变为“随机论”的预报来正确地表达气象科学中这一所谓“可预报性问题”, 以便更好地为用户服务。 文中扼要地叙述了集合预报的概念、基本问题及其最新的研究动态和发展, 包括(1)如何建立和评估一个集合预报系统;(2)如何正确地表征大气初值和模式物理过程的不确定性与随机性;(3)如何从集合预报中提炼有用的预报信息和合理地解释、检验集合预报的产品, 特别是概率预报。 除了直接在天气预报上的应用, 还提到集合预报在气象观测和资料同化方面应用的动态, 以引起有关研究人员的注意。     

数值天气预报业务模式现状与展望

20 0 4年是数值天气预报理论提出 10 0周年 ,同时也是数值天气预报业务化应用 5 0周年。经过百年的发展历程 ,数值天气预报学科有了飞跃的发展。特别是最近 10多年来 ,大气科学以及地球科学的研究进展 ,高速度、大容量的巨型计算机及网络系统的快速发展 ,更加快了数值天气预报的发展步伐。文中从模式动力框架、物理过程参数化、模式程序软件等方面对数值天气预报业务模式现状进行了简要综述 ,对存在的问题进行了探讨 ,并对数值天气预报业务模式的未来发展作了展望。当前数值天气预报业务模式发展的特点有 :(1) 2 0世纪 90年代中期以来 ,各国的全球和区域模式水平和垂直分辨率都有明显提高 ,且模式物理过程也同步进行改进 ;数值预报业务模式已进入了大规模并行计算的阶段 ;(2 )主要发达国家和中国都正在致力于研发各自的新业务数值预报模式———非静力 (多尺度 )一体化模式或非静力中尺度模式 ,部分国家的新一代天气 气候一体化数值模式已业务运行 ;(3)业务数值预报模式正在朝着不断完善的方向发展。随着模式分辨率的提高 ,云物理过程、陆面过程和湍流过程、考虑坡度 -坡向因子的辐射过程等在模式中的参数化方案 ,以及模式垂直坐标的选择越来越受重视 ,这些物理过程的描述成为业务数值模式改进的重点和     

显式云物理方案的研究进展

回顾了近年来显式云物理方案的研究进展。显式云方案主要有体积水方法和详细微物理方法(分档法)。体积水方法有单参数和双参数两种谱描述方法,根据模式预报变量和物理过程的不同,可以分为暖云方案、简单冰相方案和复杂冰相方案。详细的微物理方法由于预报变量繁多、计算量巨大而一般多应用于研究工作。不同的模式,有不同的显式云方案,并不是粒子分类越复杂模拟效果就越好,需要根据研究的重点、计算资源的许可选择使用不同的物理方案。物理过程参数化需要建立在理论和实验研究的基础上,因此应加强这方面的理论和实验研究,使物理参数化具有更坚实的物理基础。     

信阳市区域性大到暴雪预报方法

利用2000—2009年信阳市常规气象观测资料和欧洲中心数值预报产品,分析了15个区域性大到暴雪日个例,根据影响系统特征对个例进行分型(蒙古高压底部型、华北高压前部型),并利用物理参数指标及数值预报产品分别建立了信阳市区域性大到暴雪24h预报判别方程,在2010年11月—2014年3月进行了试报,预报准确率达到67%,预报方法稳定可行。