昆明冬季降水相态识别判据研究

利用昆明气象站1952—2013年冬季的降水及天气现象资料,统计分析了昆明冬季降雪的气候特征。利用1980—2013年高空、地面资料,选取500 hPa温度、700 hPa温度、0℃层高度、500～700 hPa之间的位势厚度、地面日最低温度和日平均温度6个物理量,针对雨和雪的降水相态进行统计分析,采用降雪TS评分最高的原则确定物理量的阈值。对每个单一判据给予不同的权重,采用权重线性法设定降雪的综合判据,通过对6个物理量降雪判据进行不同的组合试验,并考虑到综合判据的业务化,最终选定700 hPa温度、500～700 hPa之间的位势厚度、地面日最低温度3个单一判据组合为综合判据,并用中尺度WRF模式对2014年的13次降水天气进行了降水相态判别检验,结果表明综合判据可为昆明冬季降水相态客观预报提供较好的参考。     

基于CMA-MESO冰粒子含量的雨雪相态判据应用

利用中国气象局中尺度模式(CMA-MESO)云降水物理直接输出的水凝物混合比,确定基于冰相水凝物占比的雨雪相态判据,并应用于2023年1月14—15日我国大范围降水过程的雨雪相态判别。结果表明:该判据明显改善了基于温度和高度场的厚度判据对我国东部地区雨夹雪范围判别偏大、对分散性雨夹雪漏报的问题,6～18 h时效雨夹雪预报TS评分较厚度判据提升75%～100%,24 h时效降雪预报TS评分较厚度判据提升67%;对全国雨雪范围判别合理,对小范围雨夹雪具有指示作用;对全国3～36 h时效降雨、降雪和雨夹雪预报TS评分为0.76～0.62,0.69～0.63和0.11～0.08;对降雨和降雪存在一定空报和漏报,对24 h时效雨夹雪空报明显;对相态转换过程有较好指示效果,判别代表站相态转换开始时间误差为1～2 h,对我国东部地区代表站的相态转换和雨夹雪持续时间判别优于厚度判据,基于厚度判据雨夹雪预报持续时间偏长。研究结果可为雨雪相态业务预报提供客观预报产品参考。     

东营一次初冬寒潮天气的降水相态分析

应用常规气象资料、自动站资料及T639资料,对2009年11月东营地区一次初冬寒潮天气背景下的降水相态进行了分析。结果表明：当冷空气路径偏西时,东营地区降温缓慢,加之低层东北风将渤海的相对暖气流吹至内陆地区,导致北部沿海地区不易出现降雪。通过分析出现不同降水相态的相邻地区空中和地面温度场发现：0℃层高度在边界层内高度,可以导致降水性质的不同;0℃层高度的变化,可以作为降水相态变化的依据;地面气温和低空温度,可以作为判断降水相态的依据。综合近年来东营市出现雨雪转换的天气个例,得到了降水相态的预报方法和雨雪转换的气象指标。     

多普勒雷达在强降雪相态转变过程的研究应用

利用常规气象资料、NCEP1°×1°再分析资料和北京多普勒雷达资料，对河北廊坊地区2020年2月14日强降雪过程中相态转变特征进行详细分析，并引入HYSPLIT模式，对强降雪地区气块进行96 h后向追踪模拟。研究发现：零速度线闭合状态反应了低空急流与中高空急流（气流）发展、对峙、消亡等状态，对地面降水相态变化的临近预报有较好指示意义；距离北京多普勒雷达40－80 km范围内的廊坊各地面气象观测站，在零度层亮带高度迅速下降后半个小时到1小时内先后完成雨雪相态转变；利用HYSPLIT模式得到强降雪地区四个高度层的水汽源地、路径及贡献，发现：700 hPa和850 hPa对降水区的水汽贡献较大，且均为暖湿气流。     

深度学习网络在降水相态判识和预报中的应用

利用1996—2015年中国的高空探测资料和地面观测数据,挑选发生降水的数十万个样本将其分为降雨和降雪两类事件,抽象为二分类问题,采用深度学习网络技术构建降水相态判识模型,并用2016—2017年的数据进行测试检验,针对2018年1月下旬中国一次大范围雨雪天气过程进行个例检验,在此基础上探讨了深度学习网络在降水相态判识和预报中的应用。主要结论如下:基于深度学习网络判识模型的判识准确率为98.2%,雨、雪的TS评分分别为97.4%和94.4%,相应空报率为1.7%和2.0%,漏报率为1.0%和3.7%,较传统指标阈值法的判识准确率有较大提高;个例检验显示,基于实况探空数据的模型判识结果与降水相态实况在全国基本保持一致,欧洲中期数值预报中心(ECMWF)的降水相态预报产品和模型的预报结果对全国的降水相态都表现出较好的预报能力,而对雨雪分界线的预报,模型的预报结果较ECMWF总体上更接近实况。测试结果表明,模型较好地提取了雨、雪降水相态的结构特征,深度学习网络在降水相态判识和预报中的应用具有可行性和一定的优势,可为降水相态的客观判识和预报提供重要技术支撑。     

南方大雪预报温度条件浅析

通过对湖州历史上20年降雪个例的分析，阐述了有利降雪和积雪的高空温度特征和下垫面温度条件，找出了大到暴雪的预报着眼点，并为降雪预报的走向定量建立基础。     

LSG_η模式定量降水预报准确性的探讨

:1998年 7— 8月 ,运用LASGη坐标有限区域数值预报模式进行了四川盆地的业务定量降水数值预报的试验表明 :虽然晴雨预报TS平均评分超过 0 7,但个别个例TS评分偏低。本文对试验期间TS评分最高和最低的两个个例进行分析 ,结果表明 :降水预报的准确性与盆地内外特征物理量场的分布有关。当盆地外的大气状况的分布有利于降水时 ,盆地内降水预报的准确性也更高。     

LASGη模式定量降水预报准确性的探讨

1998年7-8月,运用LASGη坐标有限区域数值预报模式进行了四川盆地的业务定量降水数值预报的试验表明:虽然晴雨预报TS平均评分超过0.7,但个别个例TS评分偏低.本文对试验期间TS评分最高和最低的两个个例进行分析,结果表明:降水预报的准确性与盆地内外特征物理量场的分布有关.当盆地外的大气状况的分布有利于降水时,盆地内降水预报的准确性也更高.     

江苏暴雨概率预报及其业务应用

以未来12~36 h、36~60 h和60~84 h的暴雨预报为目标,利用2011年—2013年夏季6—8月欧洲细网格数值模式预报产品分析了江苏夏季暴雨的可能预报因子。通过对各因子进行相关性、敏感性和代表性分析后,优选了22个对不同强度降水具有较好区分能力的暴雨预报因子。以这些因子为基础建立了一种简单的江苏省暴雨概率预报方法。其预报产品已在江苏省气象业务一体化平台上投入业务使用。该方法在2011—2013年7月,针对提前12 h预报的历史回报试验中,TS技巧评分平均为13.6,明显高于EC细网格24 h降水预报产品(平均TS评分仅为4.5)。在2014年梅汛期的6月25—26日、7月1—2日和7月4—5日三次区域性暴雨个例的预报试验中,提前60、36、12 h的预报效果均较好,其平均TS评分(44.6)也明显高于欧洲细网格数值模式的降水预报(20.4)。     

基于ECMWF集合预报产品的降水相态客观预报方法

基于欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）集合预报系统的降水相态产品（precipitation type,PTYPE）,分别以HSS评分最优、TS评分最优和频率偏差最优为标准,运用最优概率阈值法,生成雨、雨夹雪、雪和冻雨4类降水相态的确定性预报产品,并与ECMWF集合预报系统控制成员及细网格模式确定性预报进行对比。最优概率阈值显示:3种最优标准下,不同相态降水最优概率阈值不同,但冻雨和降雪最优概率阈值均最大,为40%~80%,雨夹雪最优概率阈值最小,约为10%,三者最优概率阈值均随预报时效延长而减小;降雨最优概率阈值为7%~25%,随预报时效延长而增大。对比检验结果显示:最优概率阈值法明显提高了降水相态预报能力,且以HSS评分最优时预报效果最佳;最优概率阈值法有效减小冻雨空报,同时显著改善降雨和降雪预报的频率偏差和TS评分,对雨夹雪预报改进效果有限。     

FSFE02和FSFE03的降水漏报订正及其应用

用1994年1月至1996年12月FSPE02和FSFE03两图在南通市区的降水预报按中国气象局《重要气象预报质量评定办法》中的TS公式评分,两国年均正确率为58．5％,年均漏报率为26．5％。为在气象业务预报中投入使用,本文对两图三年中共87个（≥0．1mm）漏报个例,依天气形势分为3类10型,分别研制短期降水订正预报指标。经1997年至1998年连续应用,降水（≥0．1mm）预报正确率从两圈的64．0％提高到订正后的78．8％,效果显著。     

基于MICAPS 4的灾害性天气历史个例库应用系统的设计与研发

为充分利用气象信息综合分析处理系统第4版(Meteorology Information Comprehensive Analysis Process System 4,MICAPS 4)强大的气象数据显示和分析能力,在.Net Framework 4.5框架下,利用C#开发语言和MySQL数据库,基于MICAPS 4二次开发接口,设计研发了山西省灾害性天气历史个例库应用系统,实现了历史个例库管理、历史个例和相似历史个例检索与资料分析、历史个例训练与考试模拟等应用功能。目前,该系统已经较好地应用于业务中。系统不仅可扩展程度高、本地化应用方便,而且业务实用性较强,具有较高的应用推广价值。本文从系统设计、开发、功能以及实现方法等方面给予详细介绍。     

廊坊市回流型强降雪天气及预报指标分析

统计了1990-2009年间降雪资料的基础上,运用历史天气图、micaps资料以及NCEP再分析资料,对回流型强降雪个例进行了详细分析,总结了华北回流型强降雪天气的普遍特征,通过对回流形势和廊坊及上游沿线测站高低空物理量特征的诊断分析,归纳出一些适合廊坊本地的预报指标,并通过初级模型的建立进一步提高当地强降雪预报的准确率。结果表明：回流降雪过程500 hPa高空形势可分为两类：两槽一脊型和多波动型;地面图上亚欧东部基本呈“北高南低”或“东北高西南低”的形势,高压中心的平均强度可达1045.5 hPa。廊坊地面风的上游即渤海西岸为显著的北到东风,当风速达到5 m·s^-1以上时要注意强降雪的发生。     

GPM双频降水测量雷达对降雪的探测能力分析

以双频降水测量雷达为主载荷的GPM卫星于2014年2月发射升空。由于轨道倾角以及仪器通道的设置,大大提升了对弱降水和降雪的探测能力。通过四次降雪个例,分析比较了双频降水测量雷达的三种扫描模式(Ku,KaMS和KaHs)对降雪探测能力的差异。结果表明:DPR相态产品和地面实际观测结果比较一致,固态降雪温度-0.5℃并且降雪发生时的风暴顶高度大多6 km。Ku波段雷达由于仪器灵敏度的大幅提高.对降雪的综合探测能力最强,而KaMs和KaHS也具有特定的作用。此外,为了保证衰减订正的精度,和非降雪部分的衰减相比,需要主要提高降雪衰减尤其是混合相态湿雪的衰减订正精度。     

中国东部地区冬季降水相态的识别判据研究

基于中国东部5个冬季的地面降水观测和高空探测资料,针对不同的降水相态,对它们对应的不同温度及不同厚度进行统计分析,最终得到一组中国东部地区冬季降水相态的推荐识别判据。分析发现：由于气候背景不同,我国东部的识别判据阈值和西欧的略有差别,而北美洲识别判据在我国东部的适用性也不好;综合考虑温度因子和厚度因子的识别判据表现则更好一些。该组判据对雨和雪的判别性能较好,TS评分分别达到0.91和0.73;对雨夹雪的容忍性判别TS评分也能达到0.57;但对冻雨（冰粒）的判别效果不好,TS评分仅为0.25左右,空报率达0.70～0.80,主要原因还是识别判据的针对性不足。鉴于该类天气的复杂成因,开发该类天气的客观识别判据需要考虑更细致的大气层结状况和局地气候条件,而当地预报员的预报经验仍将发挥重要的作用。本工作的结果能为我国东部地区的相关业务预报和数值模式产品后处理提供较好的参考。     

丹江口市两次不同相态降雪过程温度层结对比分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°逐6 h FNL资料与十堰多普勒雷达资料,对2017年2月丹江口市出现的两次不同相态降雪天气过程进行了对比分析,重点分析两次天气过程温度垂直层结的差异及产生原因。结果表明：降雪相态为纯雪时,温度垂直结构为冰晶层—冷层;降雪相态为冰粒时温度垂直结构为冰晶层—冷层—暖层—冷层;暖平流的厚度、强度与持续时间是造成纯雪与冰粒温度层结不同的原因。     

山东冬半年降水相态的温度特征统计分析

采用济南和青岛1999-2011年的降水、高空和地面观测资料,研究了山东冬半年降水相态与影响系统的关系及温度垂直变化特征,获得不同降水相态的温度预报指标.结果表明:(1)降水相态变化与影响系统有关,江淮气旋和回流形势产生的大雪以上强降雪存在雨雪转换,低槽冷锋、黄河气旋和切变线(低涡)多产生中雪以下直接降雪.(2)无相态变化的降雪过程一般发生在温度较低、垂直变化单一的条件下,850 hPa以下各层均有明显温度阈值.(3)有相态转换的降雪过程中,850和925 hPa的温度对于雨、雪、雨夹雪的识别没有明显指示性,1000 hPa以下的温度最为关键,将925 hPa以下各层与地面的温度结合起来判别相态,较使用单一特性层温度更为可靠;冰粒区别于其他降水类型,在温度场上的显著特征为700 hPa的温度较高.(4)0℃层高度可用于雨雪转换指标:降雨时0℃层高于925 hPa或在925 hPa上下,当0℃层的高度降至1000 hPa上下时转为降雪.(5)雨夹雪和冰粒发生在有雨雪相态转换的降水过程中,为过渡形态,不会单独出现.     

灾害性天气个例库智能分析系统的设计与实现

灾害性天气个例库智能分析系统是由基础数据支持子系统(数据层)、气象数据应用中间件子系统(服务层)和个例库综合分析业务子系统(应用层)3部分组成,综合运用HTML5 Canvas技术、数据库技术、GIS技术、高效可视化渲染技术等实现了气象灾害性天气个例的交互式录入、关键词查询与检索以及相关气象资料智能再分析等功能。文章针对系统的组成架构、个例库设计、功能特点等关键技术进行了重点探讨,并详细介绍个例库录入与查询、WebGIS组件、可视化渲染以及气象资料再分析等功能的设计和实现。系统投入业务运行结果表明,页面响应速度快、兼容浏览器性能佳、人机交互体验好,能够满足高效、智能、灵活的业务需求,在为预报员建立正确的预报思路、提升天气过程分析能力等方面发挥了重要作用。     

贵阳地区强降雪和连续性弱降雪天气的合成和对比分析

本文在对贵阳地区1997～2006年的降雪日进行统计的基础上,选取产生贵阳地区强降雪的7个典型个例及10年来最长的一次连续性弱降雪个例进行合成和各物理量的诊断对比分析。结果表明:两类型降雪产生的天气背景、影响系统和物理条件不同,所得到的降雪发生环境和条件,对预报贵阳地区降雪的发生和降雪强度有一定的参考价值。     

一次晚春降水相态变化特征及成因

应用常规观测资料、自动站资料、雷达资料及1°×1°NCEP再分析资料,对2013年4月19日河北省一次晚春回流降水相态变化特征及成因进行了分析。结果表明:河北中南部地区相继受东西2股冷空气影响,前期东路冷空气从850 hPa以下入侵,之后西路冷空气随700 hPa高空槽东移加剧了中南部地区的降温,使大范围降水出现相态变化;地面温度对本次降水过程的雨雪相变指示性不大,但地面气压的变化早于地面温度,对预报具有一定的指示意义;700 hPa低空急流对中空暖层的形成起决定作用,当暖层消失,降水相态完全转为降雪,925 hPa上-2℃温度特征线与降雪区对应较好,通过温度的垂直结构来辨别相态更为可靠;雷达回波的0℃层亮带出现高度在4.7 km左右,其高度的快速降低与降水相态转变时间一致。