冬春季判断积雨云的难点

结合长期的工作实践,总结出观测积雨云的经验：当稳定云层有暗亮或观测此云感到有耀眼且云底阴森可怕时,稳定云层上面就有强对流云产生,若天空越加阴暗,云高降低,雨滴加大,压温湿变化明显,测站上空十之八九就有积雨云存在了。     

激光云高仪探测中国东南沿海云分布特征

利用Vaisala CL51激光云高仪对厦门地区2016年1月1日至2020年12月31日5年的云探测数据,采用时间占比算法计算出云分数,并对云层、云高以及云分数分布规律进行统计分析。结果表明:中国东南沿海云层结构以单层云为主(占比43.59%),双层云为辅(占比16.42%),三层以上云出现的概率相对较低(占比5.25%)。观测期间以中低云为主,与其他季节相比,夏季的云分布密度的集中度较小,存在较大云底间距。高云更可能出现在18时至次日06时的时段内,夏季尤为显著,表现出明显的日变化特征。     

地基双波段测云系统及其对比试验

针对地基测云系统中云在可见光波段与红外波段中表现出的不同特性,用双站数字式云高仪所测云高进行标校,结合地面实时观测天顶红外辐射亮温及地面环境参数,分析地面到云层底大气对红外辐射亮温的影响,从中发现利用天空红外辐射亮温来遥感云底高度的可行性,研发地基双波段测云系统。该系统以对流层大气的垂直温度递减率为理论基础,建立云层底到地面的温度递减梯度参数K,根据递减梯度参数反演天顶方向的云高。该算法不依赖于探空数据,通过实时定标形式得出符合仪器所在地的云底高反演公式。通过与维萨拉激光云高仪CL31进行数据对比分析得出,地基双波段测云系统反演结果具有较高的准确性。     

云参数对微波亮温模拟计算的影响试验

利用CRTM (Community Radiative Transfer Model) 快速辐射传输模式对NOAA-K系列卫星的AMSU-A通道亮温进行正演模拟,重点研究云粒子类型、云高、云厚度等云参数对微波亮温模拟的影响。结果表明:改变云粒子类型时,云水和雨水对模拟亮温影响较大,模拟亮温值比晴空高1 K;霰、雪、冰、雹等固态粒子对模拟亮温的影响较小,模拟亮温值略低于晴空无云情况;云层光学厚度较大时,各通道亮温受云层影响的情况取决于权重函数峰值高度和云顶高度的配置;多个高度存在云时,若最上层云较厚 (2 km),光学厚度大,相应通道亮温取决于最上层云,较低层云对亮温不产生影响;云层变薄,光学厚度减小,高度低于云层或略高于云顶的通道亮温随云层厚度的变化明显,若通道高度远高于云顶,云层厚度的变化对于其亮温模拟的影响很小。     

FY 2F卫星和毫米波云雷达云高观测的个例对比分析

风云二号静止卫星上装载有可见光、水汽、中长波红外等探测通道,其中红外通道资料可提供卫星云顶温度数据。基于FY-2F静止卫星云顶温度资料,结合局地实时探空数据对北京南郊和朝阳站点上空云层进行云高反演,并展开与地基毫米波云雷达探测云顶高关系的对比,分析3种不同云厚(薄云、适中、厚云)条件下的云高观测结果。研究结果表明,二者云顶高匹配度受几何云厚的影响,其吻合度呈现出厚云最佳,薄云最差的特征。     

利用卫星气象信息提高地面测站测报质量

气象卫星ＭＩＣＡＰＳ系统为基层台站提供了内容广泛的气象信息。这不仅提高了基层站台的预报业务水平 ,还给地面观测业务的提高带来帮助。测报员通过对卫星云图、高空图、地面图的了解 ,及时掌握影响测站或即将影响本站的天气系统 ,为值班期间的正确测报做好准备。在夜间测报时 ,遇有云层布满全部天空 ,无法根据《地面气象观测规范》中有关夜间测云方法进行测云时 ,还可以参考靠近观测正点时间的红外云图来帮助观测员判断天空云状及云高。1　利用天气图提前了解影响本站的天气系统 ,为正点观测编报做好技术准备在测报员接班前或观测前 ,调…     

记一次云的集体观测

在一次集体观测中，值班员根据云的演变和特征记了Ａｃｆｌｏ，编报ＣＭＳ；有的同志记了Ａｃｔｒａ，编报ＣＭ３；还有的同志则记了Ａｃｔｒａ，编报ＣＭ４。各持己见，争论不休。到底怎样记才是正确？大家集中钻研技术规定、规范、云码规定和有关书籍，认真进行分析研究，逐步得到了统一认识：首先明确了Ａｃｆｌｏ与ＡｃｔｒａＣＭ３、ＣＭ４是代表了两种截然不同的天气；Ａｃｆｌｏ表示中空大气层结不稳定，常是雷雨天气的预兆，但有这种云出现，天气并不一定要转坏。据我站统计：这种云一般发生在冷锋前为最多，在２７次中有１４次，占…     

卡尔曼滤波方法在制作中期温度预报中的应用

在日常预报业务中，常常使用ＭＯＳ预报方法来作局地地面气象要素预报。但ＭＯＳ方程的不稳定是人们关注的焦点问题，ＭＯＳ方法的不稳定为自两方面；其一，数值模式的改变。随着数值预报的发展，一个模式一年之内将１－２次较大的修改，模式输出产品的特征有之变化，以致破坏ＭＯＳ方程的稳定性；第二，随着资料的增加，ＭＯＳ方程也随着变化，因此，如果能建立一个随时间变化的预报模型，不因数值模式的改变或者资料的增加而变化，     

T42MOS预报业务自动化系统

利用国家气象局发布的Ｔ４２数值预报产品，建立了黑龙江省３１个重点站的降水，极温，大风等ＭＯＳ预报方程，并对Ｔ４２初始资料进行破译，实现了ＭＯＳ预报业务运行自动化。     

随机相似分型MOS中期预报方法

随机相似分型ＭＯＳ中期预报方法李昌义（山东省气象台．济南．２６００３１）１引言随着数值产品的日益丰富和准确程度的提高，ＭＯＳ预报方法作为一种客观有效的预报手段，在地方中期预报业务中得到了广泛的应用。国内一些省份的应用研究都认为分型建立ＭＯＳ方程可提高...     

基于毫米波雷达观测及探空反演的云垂直结构对比分析

针对北京南郊观象台的Ka波段毫米波雷达以及L波段探空设备的观测原理和特点,提出了适用于各设备的云垂直结构判定方法,并基于二者2016年12月13日至2017年3月13日长达91 d的时空同步观测数据,结合激光云高仪、葵花8卫星、全天空成像仪等多源辅助数据,对探空与毫米波雷达观测结果（包括云底高、云顶高、云层数等）进行了对比,并对云高偏差的原因进行了分析,结论如下:毫米波雷达与探空判定的云垂直结构普遍具有较好的一致性,统计时段探空观测云顶高度比毫米波雷达平均高422 m,而云底高度则平均偏低350.7 m,导致二者观测云高差异主要包括二者观测原理不同、探空仪湿延迟、气球漂移引起的时空匹配偏差、探空判识云高算法的局限性、降雨时毫米波雷达的衰减等多方面。     

基于星载微波雷达和激光雷达探测的夏季云顶高度及云量差异分析

云是天气与气候变化的重要影响因子,准确估量云顶高度和云量对分析云特性、降水及强天气预报、估算云辐射强迫等都具有重要意义。利用2006-2010年6-8月CloudSat卫星搭载的微波云廓线雷达（CPR,简称微波雷达）和CALIPSO卫星搭载的云-气溶胶偏振激光雷达（CALIOP,简称激光雷达）的探测资料,分析了全球云顶高度及云量的空间分布特征。结果表明,热带地区微波雷达探测云顶高度平均比激光雷达低约4 km,但均超过12 km;副热带洋面云顶高度在4 km以下,且两部雷达探测的云顶高度差异存在地域性。微波雷达对薄云、云砧及云顶高度低于2.5 km的低云存在漏判,对厚云的云顶高度偏低估;微波雷达探测的全球总云量均值为51.1%,比激光雷达少23.3%;两者给出的云量分布也存在显著的海-陆差异,其中洋面云量差异更大,如微波雷达测出局部洋面云量为80%,而激光雷达的探测结果却超过90%。由于激光雷达发射波长短,对云顶微小粒子比较敏感,而微波雷达波长较长,对相对较小粒子的探测存在局限性。因此,激光雷达对云顶高度的探测优于微波雷达。此结果不仅加强了对激光雷达和微波雷达探测原理的认识,而且进一步理解了云的气候特征。     

利用最近资料改进MOS预报的方法

尝试了将变分技术应用于统计预报方法中，并以兰州地区1999年9～11月最高温度MOS预报为例进行了试验。结果表明，经过最新大气实况观测资料修正的MOS方程可以改善其预报效果。其改善程度与方程本身的预报能力有关。为了进一步说明问题，文中还提出了一个新的概念——方程预报水平。在此基础上发现了一个新的现象。即用本文提出的方法对MOS方程优化。其方程预报水平是稳定的。     

OTS、MOS和OMOS方法及其优化组合应用于72 h内逐3 h降水预报的试验分析研究

开展了夏半年72 h内逐3 h降水预报试验,针对ECMWF模式预报、基于ECMWF的模式输出统计(MOS)预报、纳入超前空间实况信息的OMOS预报,以及三种预报的最优TS评分订正(OTS)预报,对比分析预报效果,探讨一种多方法结合能够提供良好预报性能的3 h定量降水预报技术方案。结果表明:在短期预报中,MOS预报与OTS订正相结合的MOSOTS综合预报方法的预报性能最好,而且MOS-OTS方法的3 h强降水预报与业务运行的城镇指导预报中融合主客观预报的降水预报相比,也具有一定优势;而在临近3 h预报中,则OMOS预报与OTS订正相结合的OMOS-OTS综合预报方法最优,3 h内0.1、3和10 mm以上降水的TS评分最高,比原始模式预报分别提高73%、198%和483%,Bias评分接近于1,在夏半年的逐日晴雨预报中,OMOS-OTS方法在大部分日期都稳定优于MOS-OTS预报和城镇指导预报。     

三种气温预报产品黑龙江省预报效果检验

利用T639模式预报产品和黑龙江省83个国家气象站气温实况观测资料,采用最优预报因子方法选取预报因子,应用多元回归方法建立逐站日最高气温和日最低气温的MOS预报方程; 对MOS、中央气象台指导预报（SCMOC）和T639三种气温预报产品的日最高气温和日最低气温预报效果进行对比检验分析,并用EOF方法检验预报与实况的时空变化特征一致性。结果表明: 与实况的时空变化一致性方面,MOS和SCMOC较好,T639略差; 预报效果方面,MOS和SCMOC对日最高气温和日最低气温的2 ℃预报准确率普遍高于T639,MOS的预报准确率在日最高气温方面高于SCMOC,在日最低气温方面低于SCMOC; MOS对T639气温预报产品改善效果明显,尤其对冬季日最低气温的预报改善效果十分显著; MOS较T639气温预报改善效果与T639模式预报效果呈负相关关系,主要表现为,MOS预报改善效果在T639预报准确率低的山区明显优于平原,在春、夏季,预报准确率较低的日最高气温明显优于日最低气温,在冬季,预报准确率较低的日最低气温优于日最高气温; MOS气温预报方法的预报性能较理想,SCMOC对黑龙江省预报难度较大的日最低气温预报效果较好。     

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。     

Comparisons of Three-Dimensional Variational Data Assimilation and Model Output Statistics in Improving Atmospheric Chemistry Forecasts

Atmospheric chemistry models usually perform badly in forecasting wintertime air pollution because of their uncertainties. Generally, such uncertainties can be decreased effectively by techniques such as data assimilation(DA) and model output statistics(MOS). However, the relative importance and combined effects of the two techniques have not been clarified. Here,a one-month air quality forecast with the Weather Research and Forecasting-Chemistry(WRF-Chem) model was carried out in a virtually operational setup focusing on Hebei Province, China. Meanwhile, three-dimensional variational(3 DVar) DA and MOS based on one-dimensional Kalman filtering were implemented separately and simultaneously to investigate their performance in improving the model forecast. Comparison with observations shows that the chemistry forecast with MOS outperforms that with 3 DVar DA, which could be seen in all the species tested over the whole 72 forecast hours. Combined use of both techniques does not guarantee a better forecast than MOS only, with the improvements and degradations being small and appearing rather randomly. Results indicate that the implementation of MOS is more suitable than 3 DVar DA in improving the operational forecasting ability of WRF-Chem.     

国家气象中心客观要素预报--MOS系统

面向全国2000多个台站，应用数值预报产品释用MOS技术制作温度、降水、相对湿度、风、云量及能见度等要素预报，并实现了预报业务运行。通过建立MOS预报系统，表明预报因子和预报对象的处理、建方程前的参数选择以及预报因子的选取都会影响要素预报的质量，需要做大量的细致工作。预报检验结果显示，降水预报尚未达到可用程度．温度和相对湿度的短期预报在大多数情况下是可用的或是可参考的，但还有待进一步改进。降水预报尚需在预报因子和充分运用多种探测信息方面加以改进。     

国家气象中心气象要素的客观预报——MOS系统

面向全国2000多个台站，应用数值预报产品释用MOS技术制作温度、降水、相对湿度、风、云量及能见度等要素预报，并实现了预报业务运行。通过建立MOS预报系统，表明预报因子和预报对象的处理，建方程前的参数选择以及预报因子的选取都会影响要素预报的质量，需要做大量的细致工作。预报检验结果显示，降水预报尚未达到可用程度，温度和相对湿度的短期预报在大多数情况下是可用的或是可参考的，但还有待进一步改进。降水预报尚需在预报因子和充分运用多种探测信息方面着手加以改进。     

一种改进的考虑环流特征的MOS预报方法

利用一种可以考虑天气环流形势场特征的MOS预报因子处理方法进行预报因子的处理,以T106L19模式的预报产品为基础建立云南省32个基本站点的降水和气温预报方程,并与不考虑天气形势场的因子所建立的MOS方程的预报结果进行对比。结果表明,MOS预报的结果对预报因子的变化很敏感,在考虑天气形势后的MOS预报对云南各站点的降水和气温的预报效果均有显著的改进,说明MOS预报因子的处理方法和选取对改进MOS预报效果具有重要的意义。