格点选择对MAPS面雨量预报效果的影响

以MAPS数值预报产品为基础，采用1998～2001年MAPS数值格点降水预报场资料，选取长江上游六大流域不同的代表格点计算该流域不同时段、不同时效的面雨量。以历年面雨量实况为标准，对上述时段面雨量预报值进行相关分析。结果表明，格点选择不同，该流域面雨量预报结果存在较大差异，对于MAPS数值降水预报而言，采用将格点北移1纬度、东移3经度的方式，其预报效果最佳。将这种格点选择方式应用于2002年长江上游六大流域面雨量预报，其效果较好。     

基于MICAPS平台的四维天气诊断分析系统

以T213模式、HLAFS模式、MM5中尺度模式输出的格点资料以及日本降水量格点资料为基础，研究了面雨量的计算方法和预报方法；根据各种数值模式输出的降水量预报性能和质量优劣特点，依据数值模式的形势场预报优于要素场预报的现实，构造了在不同环流形势背景下，启动不同预报方程的面雨量预报业务流程，有效的遏止了在环流形势调整时预报输出不能快速响应的弱点，提高了点和面雨量预报的准确度，并建立了“山西省主要河流流域面雨量预报业务系统”。2003年将该预报系统投入业务运行，取得了良好的预报服务效果。     

同时间有关的侧边界条件的有限区谱模式及其在多层原始方程的应用

本文介绍同时间有关的侧边界条件的有限区域原始方程谱模式。该模式单向地嵌套到一个低分辨率的模式上。预报变量水平场的谱表达式,通过采用修正后的双重傅里叶级数表示。用谱方法和格点法,积分一维线性平流方程,通过这两种方法的比较,我们可以看出谱方法的结果,要比格点法好得多。这主要是由于用谱方法提高了水平导数的精确度,即用谱方法完全排除了在格点法中不可避免的计算上的离散和系统的相位误差。谱12 L-FLM变换中当格点取法与格点模式相同时,谱12 L-FLM的计算量虽比格点12 L-FLM计算量大20～30％,但谱方法的有效分辨率要比格点模式大1.5倍,由此可以得出结论,谱12 L-FLM的计算要比格点12 L-FLM更经济。     

站点气温格点化方法在贵州区域的研究与应用

利用2019年1—12月国家气象信息中心实况格点资料、贵州地面观测站资料以及ECMWF 2m气温0场资料,讨论了相同插值方案下站点数对空间分布的反演效果以及相同测站数下不同插值方案的表现,同时对国家气象信息中心实况格点场进行了检验,并对本地建立的气温格点分析场进行初步评估。结果表明：相同的插值方案下,站数越多越能反映要素场的实际分布状态;基于贵州特殊地形,在相同站数下双线性插值法优于邻域法;通过对国家气象信息中心实况格点分析场评估,日最高、低气温在贵州区域均存在明显误差,其平均绝对误差分别为1.6 ℃与1.1 ℃左右, 平均RMSE分别达2.2 ℃与1.6 ℃。采用Cressman方案对离散观测资料重建的本地化气温格点分析场,其最高、最低气温平均绝对误差降至0.2 ℃与0.1 ℃左右,大幅度降低了与测站观测值的差异,基本可以代替国家气象信息中心下发气温格点分析场,并将为今后我省业务或研究工作中格点预报的客观订正提供新的更符合实际的参考。     

PC——1500机小神通大处理全球资料有办法

我们采用国家气象局北半球菱形网格点高度场资料,以10°格距计算涡度。原始高度场格点数有576个,需要576×2=1152个单元,加上工作单元和程序所占单元就更多了。为了节省内存,但又想省略填图手续,计算结果按指定的格式输出,然后接在一起,就得到北半球某种场的分布图了。用PC——1500机来处理以上问题,在设计上采取“化整为零”的办法。现将北半球网格点上地转涡度值的计算和处理介绍如     

热带气旋频数的二次型预测模型

使用1951—2005年北半球500 hPa高度场格点资料、1949—2005年海温场 (SST) 格点资料, 计算与后期热带气旋发生频数的相关系数, 分析两个相关场显著相关区的统计特征, 进一步分析其天气气候学意义和物理意义。选取若干相关系数高的格点, 构成组合因子, 建立二次型曲线预测方程, 进行西北太平洋、南海及登陆我国、登陆广东的热带气旋年月频数的预测。预测试验和检验表明, 二次型预测模型有较高的拟合能力, 在业务应用中有较好的效果。     

不平衡场在甘肃平凉市强对流天气预报中的释用

通过对平凉市强对流天气发生发展的高空环流形势进行合成分析,归纳出平凉市强对流天气的500 hPa典型场模型和环境场特征;利用T213数值预报格点资料对2008年6～9月逐日资料计算不平衡场,探讨了不平衡场与平凉市强对流天气的对应关系,通过实例分析和业务应用,该释用方法取得了较好的业务效果.     

T213数值预报产品在黑龙江省应用的统计检验

利用统计学方法,选取T213高度场、温度场和地面气压场的12h、24h、36h、48h的格点资料作为样本,与实况值做对比检验,分别计算其相关系数和协方差,以此来说明T213的预报场在黑龙江省区域的准确程度。     

国家级格点实况分析产品在江苏地区的适用性评估分析

利用国家级格点实况分析资料与地面气象站实况数据,采用误差分析、技巧评分等方法评估了2017年7月至2018年6月逐时的格点实况产品在江苏地区的地面2 m气温、2 m相对湿度、10 m风和降水要素的一致性和准确性,同时采用MODE检验方法对格点降水产品空间分布偏差进行了分析。结果表明:2 m气温格点实况与自动站观测基本一致,平均绝对误差在0.5~0.8℃,均方根误差在0.8℃左右,其中日最高气温误差较小。格点实况和自动站2 m相对湿度之间的平均绝对误差在5%左右,均方根误差在6%~7%,表现出较高的准确性和稳定性。格点实况10 m风向准确率达到70%左右,而风速准确率仅为56%,与气象站点观测相比有明显差异。格点降水产品的全年有无降水准确率为90%~98%,对于晴雨检验存在带来较大影响的可能。格点实况产品对小雨级别降水的准确率最高,随着降水量级增大,格点实况降水场相比站点观测存在较多的降水漏报,因此,对于降水分量级检验还不适合用格点实况场来替代气象站点观测。设计了一种基于空间形态的降水准确率评分方法对降水空间落区进行检验,格点实况降水场的空间形态准确率评分在0.9左右,较准确地反映了实际降水空间分布。因而,格点实况数据在江苏平原地区都有较高的精度,误差在可接受的范围内,基本可以代替自动站观测作为预报和模式检验的真实实况场,但也存在以下几个方面的问题:(1)格点2 m气温、2 m相对湿度产品在江苏的丘陵地带误差较大,降水产品在海岛气象站准确性较低;(2)格点降水产品一定程度地弱化了大雨以上量级降水强度;(3)格点实况风速产品误差较大,与业务服务需求有一定差距。     

南海热带气旋频数的气候预测方法

利用前期北半球500 hPa高度场格点资料、海温场(SST)格点资料,计算与后期热带气旋(TC)发生频数的相关系数,分析两个相关场显著相关区的统计特征,进一步分析其天气气候学意义和物理意义。选取若干相关系数高的格点,组成组合因子,建立二项式曲线方程,对影响南海以及登陆或影响广东的热带气旋,做年、月频数预测。预测试验和检验表明,二项式曲线预测模型有较高的拟合能力,在影响南海以及登陆或影响广东的热带气旋年、月频数预测中,有较好的效果。     

相似方法在夏季降水预报中的应用

以短期降水为研究对象,利用Ｔ１０６资料提供的７００ｈＰａ高度场和８５０ｈＰａθｓｅ场格点资料,计算欧氏距离找相似的方法,实现了２４、４８ｈ２１个市（县）夏季降水预报的自动化。经检验达到一定的精度,可成为日常预报的参考工具。     

基于变分法的客观分析算法及应用

在气象业务中,常需要将不规则离散站点数据转换成规则分布的格点场,并要求格点场既准确又平滑。由于准确性和平滑性存在矛盾,利用现有客观分析方法很难达到上述要求。采用变分法,将准确性和平滑性设计成关于格点场的目标函数,通过求解目标函数的最小值对应的格点场可获得最优的客观分析结果。对降水量的客观分析实例表明,基于变分法的客观分析算法能够满足既准确又平滑的分析要求。     

陕西省精细化网格预报业务系统技术方法

精细化网格预报不仅是目前中国气象局主推的预报业务,而且是未来天气预报的发展方向。本文详细阐述了陕西省精细化网格预报业务系统中数据产品的技术方法。主要包括4个方面:(1)建立了陕西网格预报技术框架,提出"动态交叉最优要素预报"(DCOEF)的方法来建立基础网格预报场。(2)提出"站点订正值向格点场传递"的格点连续性要素订正方法,交叉检验表明该方法在格点场上24h最低、最高温度2℃的准确率较模式降尺度数据分别提高34%和23%,此外,该方法在背景场协同,主观站点预报和客观格点预报要素值融合一致方面有较好的应用价值。(3)基于"偏差订正"方法订正格点降水,结果表明通过计算预报偏差Bias,来"消空"小雨频率,"补漏"暴雨频率,ECMWF降水预报24h小雨、暴雨TS评分较原模式分别提高2.5%和4.82%。(4)提出"反向离差数据归一化"算法,处理因客观方法或主观订正后数据在时间序列上的矛盾问题,该方法不改变原模式对要素的预报趋势,同时使得要素在时间上协同一致,很好地解决了网格要素预报的时间协同性问题。     

非线性因子预报山东暴雨站数初步研究

采用非线性处理方法,对１９９５－１９９６年７－８月ＨＬＡＦＳ物理量格点场及组合场资料进行了处理,并计算了分析了它们与山东暴雨站数的相关系数,初选因子后采用逐步回归方法建立了山东６－８月暴雨站数２４小时ＭＯＳ预报方程,为进一步做好暴雨落区分县预报打下了基础。     

长江中下游地区春季连阴雨、连晴过程中850hPa流函数场及势函数场特征

本文应用1980年至1987年3—5月欧洲中期天气预报中心的风场格点资料,通过对流函数ψ场、势函数X场的计算和分析,得出了长江中下游地区春季连阴雨、连晴天气过程中850hPa高度层的流场、散度场特征,并重点讨论了热带环流系统的影响。     

广西主要气候要素与500hPa位势高度的非线性关系探讨及其预报

初选非线性相关因子采用抛物线(二次多项式)模型.用曲线相关系数表示非线性相关好坏,并用SURFER绘图软件显示回归图作为选择模型及因子取舍的参考.对500 hPa 月平均位势高度场,计算每一个格点(共576个格点)与预报量的曲线相关系数,在曲线相关显著(曲线相关系数较大)的区域,选取位置相邻、相关系数较大的几个格点,求平均值作为初选因子.     

贵州西部冬季低温（凌冻）预报专家系统之中,长期预报子系统

本子系统主要用贵州西部23个站中的8个代表站（威宁、大方、水城、毕节、六枝、盘县、安顺、兴义）的凌冻日数与SOOhPa月平均高度场的格点资料找出相关，建立预报规则库。然后统计规则库中各项因子的概率，判断概率的大小，得出中、长期凌冻情况的趋势预报。下面以长期预报为例具体地介绍本子系统的建立、应用。1规则库的建立利用1959～1983年500hPa月平均高度场的格点资料求出50OhPa各月的年平均高度场的格点资料，然后，用各月年平均高度场与历年各月平均高度场的格点资料比较，求出历年各月的50OhPa高度场的格点资料距平值（文件名：…     

应用500hPa高度场和太平洋海温格点资料建立统计预报方程的试验

用北半球500hPa月平均位势高度场和太平洋月平均海温场的格点资料,筛选预报因子,建立广西气候要素统计预测模型的方法进行了试验.     

GRAPES全球格点模式的并行计算负载平衡策略

随着高性能计算机技术的发展和应用,并行计算已成为保证数值天气预报模式业务运行时效的关键技术之一.目前高性能计算机计算能力已达到每秒千万亿次浮点计算.系统中处理器数量也早已达十万甚至更多,如此巨大的计算资源对应用软件系统的设计也提出了挑战.数值天气预报软件系统要充分利用高性能计算机提供的计算资源,必须依靠并行计算方法,这包括适合计算问题的可扩展并行算法的设计、合适的数据分配方案以及良好的任务负载平衡方案.作为中国新一代数值天气预报格点模式,GRAPES(Global and Regional Assimilation and PrEdiction System)设计的最终目标是一个科研/业务通用,区域/全球通用模式.作为一个格点模式,GRAPES的并行计算具有与欧洲中期数值顶报研究中心谱模式并行计算不同的特点,GRAPES的并行计算采用了经典的水平网格数据划分.但对于全球的GRAPES模式,由于采用拉格朗日差分方案,模式极地及附近区域格点与格点之间距离的减小.使得模式并行计算在采用简单的经纬网格划分方式实现时,必须考虑极地区域并行计算跨越多个处理器时导致的频繁通讯解决途径.本研究提出了利用消息传递组通讯实现全球格点模式并行计算的一种方法,其核心思想是将极点附近一定区域内的处理器按纬向划归不同的处理器组.文中还给出了该实现方法的任务分配算法,提出了改进的任务分配负载平衡方案.在中国气象局高性能计算机IBM-cluster1600上的测试表明,算法具有较好的可扩展性,其负载平衡方案改善了计算的绝对墙钟时间,使并行计算效率提高10%以上.模式的准业务运行结果表明计算墙钟时间基本可以满足数值预报业务的实时性要求.     

卫星云图资料在降水量客观分析中的应用试验

利用葵花8号卫星资料和地面降水观测资料,采用Spark GBT(Gradient Boosted Trees Regression)学习算法对中国西部地区进行定量降水估计(QPE),采用三维Barnes插值方法得到逐时降水格点场。试验结果表明,引入卫星资料估计降水,可以有效地改进站点密度小的区域的降水格点场的客观分析精度。