基于T639数值模式产品的雷电预报效果分析

本文应用闪电定位资料,采用TS评分方法对基于T639模式产品的雷电预报产品进行检验,得出以下结论:(1)雷电预报产品的准确率随着预报概率的提高而增加;(2)随着预报时效的提高,预报准确率有所降低,但变化幅度较小;(3)预报概率在70%的时候,预报准确率可以达到75%,预报效果较好;(4)高原地区的雷电预报产品预报准确率较平原地区要低,预报效果相比而言较差。     

江苏省雷电活动潜势预报研究

利用江苏省3年的闪电资料和探空资料,首先分析了南京地区12个对流参数与闪电活动的关系,然后筛选出相关性较好的10个参数,运用熵值法、复相关系数法和组合权重法计算出这10个参数在闪电潜势预报概率方程中的权重,并分别用试验资料和独立资料对方程进行预报检验,得到了较高的预报评分。最后随机选取了江苏及周边地区连续两天的探空资料和地闪资料,用插值法生成了江苏地区未来12小时闪电潜势预报概率图,并与相应时段的闪电分布图进行了对比,研究发现预报效果显著,说明多参数复合加权得出的闪电潜势预报方程对未来12小时的闪电活动潜势预报有重要的现实意义。      

基于GRAPES-MESO模式的极端短时强降水预报

利用2017—2018年5—9月四川盆地109个自动站逐小时降水资料,以及GRAPES-MESO模式0.1°×0.1°的逐3 h预报场资料,从热力不稳定、水汽、动力条件等方面分析极端短时强降水(1 h降水量大于等于50 mm)发生发展所需的关键物理量指标,结合随机事件概率思想和主成分分析方法构建预报模型,研发极端短时强降水概率预报产品。经预报效果评估,当概率值达0.7以上时,TS评分为24.0%,可将其作为极端短时强降水预报的参考阈值。2019年7月22日四川盆地暴雨过程应用表明,该产品对极端短时强降水落区有较好的参考意义。     

闪电发生的环境场特征及闪电活动的预报

利用2006—2015年6—8月章丘探空站逐日探空资料,计算了K指数、抬升指数、对流稳定度指数等6个环境参数,探讨了单个环境参数和多个环境参数组合与闪电活动的关系。结果表明：1）单个环境参数在一定数值范围内可作为闪电活动预报的指标,且较强的闪电活动更容易由大气的不稳定状态来预报;2）多个环境参数的组合可在一定程度上反映闪电活动的特征,闪电出现的概率随着达到大气不稳定临界值物理量参数个数的增多而增大,预报效果比单个参数更好;3）应用事件概率回归方法建立了闪电概率潜势预报方程,方程通过了α=0.01的显著性水平检验,通过检验和评估,闪电概率预报的TS评分达到78%,该方法的建立为闪电潜势预报提供了参考依据。     

2009—2012年中国闪电分布特征分析

运用全国雷电监测定位系统ADTD获取的2009年1月至2012年12月云地闪电资料,对我国闪电的时空分布特征进行统计分析。结果表明:地闪中负地闪占闪电总数的94%以上,正地闪占5%左右,我国闪电主要发生在5 9月,7、8月是闪电高发期,同雨带的推进有较好的对应关系。随着季风的推进,闪电从南向北,从东向西逐渐增多。闪电在夏季达最大,春秋季次之,冬季最小;闪电频次日变化主要呈单峰分布,全国闪电多发时段在16 17时,同强对流天气多发时段相对应。闪电总体分布南部比北部多,东部沿海比西部内陆多;闪电密度分布呈明显的地域性差异,其中华南地区、中东部地区以及四川盆地为我国闪电密度高值区;闪电白天主要发生在江浙以及广东沿海一带,夜间则主要发生在云贵、川渝内陆地区。午后至傍晚(14—20时)闪电最活跃,上午(08—14时)最不活跃。三个闪电高发区的闪电峰值所在月份不同,华南地区主要在6月,四川盆地主要在7月,而中东部地区则在8月出现最大值。春季闪电最活跃的区域是华南,这和该区域的前汛期降水密切相关。正负闪电强度主要集中在10~40kA,累计概率在60%以上的正、负地闪电强度分别小于60 kA和35 kA;累计概率在90%以上的正、负地闪强度分别小于140 kA和65 kA,闪电强度的低值区主要分布负闪,而正闪主要分布在闪电强度的大值区。     

ECMWF集合预报产品在重庆暴雨预报中的检验与应用北大核心

利用重庆地区34个国家气象站降水资料和ECMWF集合预报降水资料,系统检验和评估了集合预报统计量产品及后处理技术产品对2014—2016年5—9月重庆暴雨的预报性能。结果表明:集合统计量产品中最大值、90%分位数、融合产品、概率匹配平均、75%分位数对暴雨预报有一定参考性,其中90%分位数和融合产品对暴雨落区预报较好,最大值对暴雨强度预报有一定指示意义,但表现为明显的湿偏差。集合预报后处理技术产品的暴雨TS评分较控制预报和集合平均有明显提高,其中概率预报、最优百分位、融合—概率匹配、频率匹配法的暴雨TS评分超过最大值,对暴雨强度预报具有较好的指导意义,其预报偏差均表现为湿偏差,融合—概率匹配和频率匹配法对暴雨落区预报较好,概率匹配—融合对降低暴雨空报率较好。     

SVM方法在霾识别和能见度预报中的应用

选用2013—2014年地面自动站资料、探空气象资料以及大气污染物浓度的数据,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)方法分别建立金华SVM霾识别预报模型和14时能见度SVM回归预报模型来进行实证研究。通过预报结果检验发现:1)金华地区SVM霾识别预报模型的TS评分均在0.65以上,且8个最优模型判断完全错误的天数只有3d,占2.7%,表明模型分类结果较好,可在实际业务预报中推广应用;2)金华地区14时能见度SVM回归预报模型得到的预报值集中在6~16km,预报值较为集中,而实况值波动较大,即模型对极值预报能力较弱,表明模型对中度霾和重度霾天气预报的指导意义不大。     

基于Logistic回归蚌埠地区致灾雷电预报研究

利用2007—2013年安徽省闪电定位资料和蚌埠地区雷电灾害资料,选取安徽省蚌埠地区36个致灾雷电样本作为建模样本,采用全球预报系统GFS(Global Forecasting System)模式的强对流参数作为预报因子,利用Logistic回归法建立了蚌埠地区4种类型致灾雷电的预报模型。结果表明:CAPE、LFTX和PW共3个参数可作为蚌埠地区致灾雷电预报的指标;建立的4种类型致灾雷电模型的预报效果较好,其中08—14时雷电预报模型的总体预报准确率最高,可达83.00%。当雷电预报模型输出概率偏高且超过0.7时,4种致灾雷电预报模型的预报技巧评分最高,且预报准确率最高,失误率和虚警率较低,预报效果较好。夏季致灾雷电预报模型的整体预报效果较好,平均预报准确率达82.20%,特别是在雷电发生的密集地区,预报出了雷电的高概率分布。     

承德初霜冻预报指标分析及其预报方法

应用常规观测资料与ncep1°×1°再分析资料,对承德市各县区初霜的时空分布特征及南北县区初霜出现时间的稳定性进行了分析,在对117个初霜环流形势分析的基础上,建立了初霜预报的天气概念模型;筛选因子,分县区确立了预报指标;采用概率、指标、数值预报产品相结合的方法及概率区间取值法建立了分县区初霜预报模型;检验表明,该模型对于中重度初霜冻预报准确率可达95%以上,对轻度初霜的预报准确率可达68%以上,无漏报出现。     

2002—2005年T213数值降水预报产品分析检验

利用2002-2005年T213模式的降水预报值和全国400个标准测站的降水实况资料，采用客观降水检验方法，对T213数值降水预报产品的预报能力进行了分析检验。结果表明：降水预报TS评分和预报偏差B值均存在明显时空分布差异；各级降水中，小雨TS值最大、B值最小，夏季TS和B值均好于其它季节；中到大雨TS最高评分和最低B值均是长江中下游地区，其次是华南；暴雨TS评分各区较低，但华南、长江中下游地区和东北地区B值较小。这些地区T213降水预报对预报业务有较好的参考作用。T213降水预报对春季东北地区和华北的强雨（雪）、夏季长江中下游地区的梅雨、西部地区的华西秋雨等降水过程具有相当好的预报能力。     

基于西南区域模式预报的川西高原东坡过渡带降水地形订正试验

基于西南区域模式（SWCWARMS）网格降水预报,通过地形降水估算量构建地形降水订正方程,分别应用模式地形和实际地形的订正方案对2020年6~8月发生在川西高原东坡过渡带的11次强降水过程进行订正试验。结果表明:应用模式地形订正后各量级降水预报的平均TS（Threat Score）评分较模式预报均有所提高,大雨及以上量级TS评分提高4%以上,平均空报、漏报率均减小,订正效果优于应用实况地形订正的效果。该方法具有普适性,对于地形复杂的川西高原东坡、攀西河谷及盆地西部沿山地区,预报和实况落区相似、不相似及强、弱降水过程均适用。      

西南区域中心模式SWC-WARMS降水偏差分析

本文利用2014—2015年5—10月12(24)h累积降水资料和西南区域模式(SouthWest Center WRF ADAS Real-time Modeling System,SWC-WARMS)36(72 h)预报时效内降水预报资料,从概率和频次角度分析不同海拔高度地区观测和模式降水在量级及空间分布上的特征差异。结果表明,SWC-WARMS模式各预报时效各量级降水的概率密度均比观测偏大,并向10 mm以下雨量集中,且随预报时效延长偏大更显著;模式与观测降水的概率密度曲线差异在盆地小于高原,地形差异小的区域小于地形差异大的区域。SWC-WARMS模式对四川地区降水预报存在雨日较观测明显偏多,量级偏大,降水频次高值区范围偏大、出现虚假高值区等系统性偏差。此外,模式预报在20—08时比08—20时优,24 h累积降水预报优于12 h降水预报,尤以中雨及以上量级降水落区预报为甚。最后,模式极端强降水预报在20—08、20—20时较实况偏大,08—20时,模式预报在盆地较实况偏小,川西高原和攀西地区偏大。     

基于闪电定位资料的四川省雷电风险区划分析

本文通过应用2005～2012年四川省闪电定位资料、四川省各地市州经济发展状况、人口分布情况等资料,采用数理统计分析方法,分析了四川省雷电风险区划.研究得到以下结论：（1）四川省中部平原地区和丘陵地带属于四川省雷电高风险区域,川东南地区属于雷电中等风险区域,川西高原及四川东北部地区属于低风险区.（2）四川省平原地区和丘陵地区相较其他地区经济较为发达,人口密集程度也较高,且位于雷电高发地区,易导致雷电灾害发生.（3）川西北高原地区由于地广人稀,经济发展较差,受高原气候环境影响等因素,不易形成严重的雷电灾害。     

基于ECMWF细网格模式产品的湿螺旋度在四川盆地强降水预报的应用试验

利用欧洲中期数值预报中心(ECMWF)高分辨率预报场(0.25°×0.25°)资料以及四川省加密自动站降水量资料对2011年汛期7—9月和2012年5—7月共计20例强降水个例进行湿螺旋度指标的统计分析,分别归纳总结出6和24 h内强降水发生发展及落区分布的判据指标。利用这些判据指标对2012年8月30日至9月1日及9月8日发生在四川盆地的两例强降水过程及2013年汛期6—8月暴雨个例进行检验并在汛期投入了业务预报工作。检验结果表明:低层700或850 hPa湿螺旋度正值区的分布对强降水落区分布指示较好;当强降水发生时,24 h时效预报的24~48 h 3 h间隔预报场湿螺旋度数量值超过了指标值并持续了2个时次以上,达到了强降水发生的要求;零场预报的0~24 h及12 h时效预报的12~36 h间隔3 h预报场任一时刻湿螺旋度数量值达到了6 h指标判据值,对其后6 h的暴雨落区有较好的指示作用,可作为短时临近预报的业务参考;湿螺旋度订正预报暴雨发生的TS评分远高于ECMWF模式,预报效果好。     

近10年四川盆地低能见度时空分布特征及订正方法研究

利用2009～2018年全省国家基本站观测资料,研究了四川盆地低能见度时空分布特征,并结合低能见度与地面气象要素的关系获取订正阈值,在此基础上采用概率匹配法对SWC能见度预报进行订正研究。结果表明:(1)低能见度区域小值区主要位于盆地东南部、眉山、乐山以及成都东部,并且从秋季开始整个低能见度区域有明显向北扩大的趋势,且低能见度日数分布范围明显增多;冬季低能见度日数分布类似秋季,但集中于盆地东北部。低能见度开始时间多在00:00～08:00时,结束时间在07:00～12:00时。(2)< 1km低能见度主要出现在风速< 2m/s,相对湿度基本处于90%以上,地面温度低于15℃及24小时变压范围在-2～10hPa。(3)采用概率密度匹配结合要素的双重订正方法可以很好地对四川部分能见度区域进行订正,订正后Ts评分显著高于订正前。      

基于雷电临近预警技术的主动防雷应用

为了使雷电临近预警技术在雷电灾害防御业务中更好地发挥作用,针对电子系统的雷电灾害特点,在传统被动防雷技术基础上,提出基于雷电临近预警的主动防雷技术,应用雷电临近预警和远程控制等技术,开发以B/S结构为架构的雷电临近预警应用系统。对2013年8月—2014年8月福建省泉州市4个无线电监测站的主动防雷应用效果进行两种方法的预警效果检验。检验结果表明:主动防雷技术是对被动防雷技术的一个较好的完善和补充。采用闪电数量对比分析,4个监测站的有效预警率为69%,采用预报评分方法对比分析,4个监测站的平均准确率为53%,对雷电活动发生较为集中的区域预警效果较好,对雷电活动发生较为零散的区域预警效果有所降低。     

四川CLDAS 5 km小时能见度实况产品与能见度观测站资料质量对比评估

利用四川省CLDAS 5km小时能见度实况产品和能见度观测站资料,将智能网格小时能见度产品按双线性和邻近插值的方法插值到四川省156个国家级能见度观测站上,比较两者的相关系数、均方根误差、平均值误差、平均绝对误差等参数,对CLDAS 5km小时能见度实况产品进行质量评估并对数据的可用性做了分析,结果显示:小时能见度产品在四川盆地及攀西地区中部的相关系数较高,普遍在0.7以上,误差值较小,平均值误差普遍为负值,表明有小的低估值,数据可用性较好;而川西高原及攀西地区南部的相关系数小,误差值大,平均值误差普遍为正值,表明多为高估值,数据可用性一般。分级评估表明:随着能见度等级的降低,高原地区的缺测数据越来越多,盆地内的高估值也明显增加,能见度等级为“优”与“良”时的数据可用性较好。      

多源融合格点实况数据在四川高温过程的适用性分析

利用1km和5km多源融合格点实况数据和四川地面观测站点资料,采用预报准确率、平均绝对误差、均方根误差和Alpha Index(AI)等统计量,选取2020年夏季四川2次高温天气过程对多源融合格点实况数据的质量进行了检验评估。研究结果表明:多源融合格点实况数据利用邻近插值方法插值到站点优于双线性插值;误差大值区主要位于高海拔地区,如川西高原、攀西地区及盆地山周;AI指数接近于0,多源融合格点实况数据没有随机误差,较为接近理想值;1km分辨率融合格点实况数据在四川的适用性优于5km,误差≤2℃的准确率可达98%,且均方根误差< 1。      

A PRELIMINARY STUDY ON THUNDERSTORM FORECAST WITH LS-SVM METHOD

The LS-SVM(Least squares support vector machine) method is presented to set up a model to forecast the occurrence of thunderstorms in the Nanjing area by combining NCEP FNL Operational Global Analysis data on 1.0°×1.0° grids and cloud-to-ground lightning data observed with a lightning location system in Jiangsu province during 2007-2008.A dataset with 642 samples,including 195 thunderstorm samples and 447 non-thunderstorm samples,are randomly divided into two groups,one(having 386 samples) for modeling and the rest for independent verification.The predictors are atmospheric instability parameters which can be obtained from the NCEP data and the predictand is the occurrence of thunderstorms observed by the lightning location system.Preliminary applications to the independent samples for a 6-hour forecast of thunderstorm events show that the prediction correction rate of this model is 78.26%,false alarm rate is 21.74%,and forecasting technical score is 0.61,all better than those from either linear regression or artificial neural network.     

基于格点资料的四川大气混合层高度特征及与空气质量的关系

基于2018年1月~2020年12月中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）资料，利用罗氏法计算四川省大气混合层高度，分析其时空分布特征，并结合大气环境空气质量监测数据，讨论大气混合层高度变化与空气质量的关系。结果表明:四川省大气混合层高度呈西高东低分布特征。盆地与攀西地区、川西高原大气混合层高度季节变化有显著性差异，盆地春季最高，秋季最低；川西高原和攀西地区秋季最高，夏季最低。四川省各地区大气混合层高度月、日变化趋势基本一致。四川省大气混合层高度与O₃质量浓度呈显著正相关关系，与PM_2.5质量浓度呈显著负相关关系。