欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的中期天气预报业务

一、前言 ECMWF(以下简称中心)的第一个业务模式是网格点模式,分辨率为经、纬向1.875°,垂直方向15层,于1979年8月1日开始做每周5天的业务预报,从1980年8月1日起开始做每周7天的业务预报。第二个业务模式是一个谱模式,于1983年4月21日投入业务使用。     

全球温度变化的随机模式

本文在Fraedrich,K.零维能量平衡模式的参数化形式的基础上建立全球温度变化的随机模式,得到模式的解过程为一红噪声过程。文中应用响应谱的离散形式将模式谱的计算结果与北半球(1881—1980年)年平均温度距平序列的实际谱进行了统计检验,从而论证了随机模式模拟全球温度变化的适用性。因此可以应用所建理论模式计算得到北半球温度变化的统计特征值(均值和方差),并与目前的实测值进行了比较。     

全球温度变化的随机模式

本文在Fraedrich,K.零维能量平衡模式的参数化形式的基础上建立全球温度变化的随机模式,得到模式的解过程为一红噪声过程。文中应用响应谱的离散形式将模式谱的计算结果与北半球(1881—1980年)年平均温度距平序列的实际谱进行了统计检验,从而论证了随机模式模拟全球温度变化的适用性。因此可以应用所建理论模式计算得到北半球温度变化的统计特征值(均值和方差),并与目前的实测值进行了比较。     

二种正规模初值化的比较试验

本文用麦申豪尔(Machenhauer 1977)的非线性正规模初值化(简称NMI)和动力正规模初值化(简称DNI)案进行比较试验。试验分别在一层谱模式、多层谱模式以及四维同化系统中进行试验。试验的结果表明:在一层谱模式上NMI比DNI稍好,而在多层谱模式上则DNI比NMI稍好。在四维同化系统中对分析的拟合结果进行比较,总的来看DNI稍好于NMI。     

单站模式指标的预报能力和时效

我区各县以14时九线图(本站资料)为主,以08时天气图上指标站资料为辅,建立了一套5—6月大—暴雨短期预报模式(包括十多则模式指标),自1975年投入业务使用至1980年已经六年了。为了分析其预报能力,我们于1980年下半年在全区范围内对这套模式指标进行了检验,并选了两个站进行重点、全面的检验。检验结果表明:该模式指标的大—暴雨预报准确率仅19.4％,空报和漏报都比较严重,其中漏报问题更为     

日本国家天气监视网中预报技术研究的进展情况

现将近一年来国家天气监视网的预报技术研究工作(详见本刊1980年第1期——编者)主要的进展介绍如下。 1.数值天气预报技术的研究 (1)边界层模式(甚细网格模式) 制成了13层动力预报模式(以日本为中心,格距:63.5公里、网格数35×35),适用于冬季风强的情况,作12小时预报。关于梅雨期进行了减少垂直层数的试验。改进了因对流产生的降水预报的结果,使     

正压原始方程有限区域谱模式的预报试验

本文包括四方面内容; (1)给出一个单向嵌套的有限区域浅水波方程谱模式的具体方案及其预报试验结果。这个模式基于文献。其特点是:基本展开函数为“修正的双傅氏级数”,它由两部分组成:正交双博氏级数及非正交的线性函数,这两部分之间互不正交。 (2)对同一实例,比较了谱方法,差分法,假谱法24h,48h预报结果。甚至同格距缩小一半的差分法相比,谱方法预报效果仍优于差分法预报效果。 (3)试验了谱模式的固定边界、刚体边界、侧边界条件随时间变化但不加松弛处理,以及侧边界条件随时间变化加松弛处理四种方案。结果表明,合理的边界条件及有效的边界处理方法对谱模式来说是至关重要的。 (4)提出并试验了谱模式的一种地形区计算方案,有助于谱模式中对陡峭地形的处理。     

基于EOF/SVD的短期气候预测误差订正方法及其应用

利用中国科学院大气物理研究所第2代短期气候数值预测系统(IAP-DCP II)1980-1999年共20年的集合回报结果,提出了基于经验正交函数(EOF)和奇异值分解(SVD)的模式误差订正方法,并考察了上述订正方法对中国科学院大气物理研究所气候预测系统预测性能提高的季节差异及其稳定性,分析了订正方法对不同预报场的适用...     

500hPa月平均场纬带谱参数在产量预报中的应用

本文用混合多项式展开1951—1984年北半球70—2°N500hPa月平均场,分析了东北地区农作物生育期前期(上一年6—12月、当年1—5月)月平均场展开系数、振幅、位相等谱参数与东北地区玉米、大豆产量的时滞相关,对比分析了丰、歉年超长波振幅、位相的差异,提出了预报东北地区玉米、大豆产量的谱参数模式,指出500hPa月平均场纬带谱参数可以用于农作物产量丰、款年型的定性分析和单产的定量预报。     

数值预报产品检验及误差分析方法简介

1　引言随着气象业务现代化建设的迅速发展,通信条件的改善,可为广大预报员提供的数值预报产品越来越多。国内从1991年北半球数值模式(T42),发展到1997年高分辨率的有限区模式(HLAFS)和全球模式(T213)。国外目前应用欧洲中心全球谱模式(T319L60)、日本谱展开模式(T213L30)。数值预报产品在内容、时效、层次上不断增多,已经成为广大预报员在日常天气预报中的主要参考依据。然而,数值模式的运行由于诸多原因还不十分稳定,数值预报与零场还不吻合,存在一定误差。预报员应用数值预报产品时,对国内或国外数值模式预报的形式场、要素场在时效…     

一个改进的T42L10谱模式及其在月预报中的应用

将一个改进的 T42L10月长期数值预报谱模式,与(国家气象中心引进的)原 T42L9谱模式进行了比较.该模式改进和提高了在σ面上模式初值的精度;在辐射计算中,用模式的预报水汽场和模式诊断云代替原模式(T42L9)中的气候纬向平均水汽场和云,并考虑了由于大地形作用对云的影响;采用了七层谱模式中对低纬的改进预报方法(如对水平扩散过程),以改进T42L10在低纬的月预报结果;考虑了海温及下垫面状态在月预报中随预报时效的变化.用改进的 T42L10谱模式对1992年4月、6月、7月、9月作月长期数值预报试验.试验表明,500hPa 高度月预报平均的 R 值(倾向相关系数)在中高纬和低纬地区分别为0.76和0.64;模式预报的均方根误差月平均比对应的持续性误差小.     

热谱指纹空间变化模式构建及其特征分析

热谱地图是利用道路的热谱指纹反映不同天气类型冬季夜间道路路面温度空间变化的模式。本文采用热谱地图技术对包茂高速公路桃花源至黑水路段的道路路面状况和2015年冬季(2015年12月至2016年2月)夜间路面温度数据进行处理,构建了桃花源至黑水路段3种天气类型热谱指纹空间变化的模式,并重点分析3种典型天气类型热谱指纹的特征及其相关性、相似性和可靠性。结果表明:2015年冬季包茂高速公路桃花源至黑水路段不同天气类型的夜间热谱指纹变化幅度存在明显的差异,路面温度标准差可作为热谱指纹类型划分的重要指标;不同天气类型热谱指纹的相似度较高(0.78—0.92),且各天气类型的热谱指纹高度相关(显著性水平达0.01);相同天气类型热谱指纹的相似度和相关度均高于不同天气类型的热谱指纹。热谱指纹空间变化模式可有效的描述区域路网冬季夜间路面温度的变化,可为高速公路气象监测站的规划和冬季道路的管护决策提供参考。     

1960年以来东亚季风区云-降水微物理的直接观测研究

云-降水的直接观测结果是云微物理参数化的重要依据。自1960年以来,处于东亚季风影响下的中国实施了大量对云-降水微物理参数的观测和研究,旨在加深对云-降水微物理过程的认识,从而改进数值模式中云微物理参数化方案和指导人工影响天气作业。云-降水微物理参数包括气溶胶、冰核、云滴、雨滴、冰晶、雪晶、冰雹等粒子浓度和谱分布,以及云滴、雨滴含水量等。中国已有云-降水微物理参数的成果可归纳为:(1)通常云-降水微物理粒子浓度变化较大,但总体变化有一定的范围;(2)采用Γ函数拟合云滴谱更接近实际谱,但不同拟合谱参数差异较大;(3)可用指数函数和Γ函数来拟合层状云降水雨滴谱,Γ函数拟合积云和层积混合云降水雨滴谱精度更高;(4)中国冰核浓度较高,冰核浓度随温度的降低近似成指数变化;(5)冰晶谱、雪晶谱、冰雹谱通常采用指数函数来描述;(6)通常使用荣格(Junge)和Γ函数来分段描述气溶胶粒子谱拟合误差更小。由于云-降水过程及其反馈作用描述不准确是数值模式预报结果不确定性的最大因素,中国正在不断地推进云降水的微物理观测研究,以期进一步加深对东亚季风区云-降水微物理特征的认识,从而为模式中微物理参数化方案的改进提供观测依据和科学指导。基于数值预报模式中云微物理过程参数化发展的需要,总结了中国1960年以来云-降水微物理直接观测的研究成果,可为东亚地区云-降水微物理研究及其模式参数化方案的改进提供观测依据。此外,针对云微物理参化发展的需求,结合过去已有的大量观测提出了几点建议,为今后云-降水物理综合性观测方案的设计提供参考。     

欧洲ECWMF模式与我国T213模式夏季预报能力的对比分析检验

T213 L31模式(简称T213)是中国国家气象中心在T106L19谱模式的基础上建成的第四代全球中期数值天气预报系统,它于2002年9月1日起投入业务使用。本文根据世界气象组织(WMO)基本系统委员会(CBS)1985年特别会议推荐的数值预报标准化检验方案,采用欧洲中期数值预报模式ECWMF和国家气象中心T213数值预报模式的500 hPa位势高度、850 hPa温度预报格点资料和客观分析实况格点资料,对东亚区域2002年和2003年夏季时段内两种模式的预报能力进行对比分析检验。所得结果表明,ECWMF预报的环流场中的低压槽在102°E以东的我国中东部(102°E以西的我国西部)比实况值偏弱(偏强),高压脊偏强(偏弱);而在我国的大多数地区,T213模式预报的低压槽偏强,高压脊偏弱。     

日本气象厅业务谱模式评述

12层半球谱模式已投入业务使用。模式的水平分辨率为42波数的三角截断,并引入了一些物理过程(包括短波辐射日变化和云的影响)。投入业务前,对该模式检验了近一年,并与业务格点模式进行了比较。结果表明,该模式在多方面优于格点模式。其原因并不仅仅由于谱方法的使用,而是由于较高的分辨率,初值化,分析方法等的不同。谱模式的有效预报为5—6天。该模式预报斜压扰动的突然发展、台风运动及其他重要天气现象十分有效,相当准确。     

使用多时刻资料的北半球候平均高度场动力—统计正压谱模式

本文将正压无辐散涡度方程的多时刻预报方程式,用于北半球候平均位势高度场的预报,以球函数为高度场谱展开的正交基函数,推导出线性动力——统计谱模式,对正压模式的预报谱系数与实况进行线性订正(其实质是在正压模式中考虑了外源强迫),得出综合集成预报谱模式。以6月前4候为例,使用本模式进行了4年的预报,结果表明:这种综合集成预报对侯平均有一定的预报能力,且更适用于亚洲地区纬向环流指效较大的情况。     

雨滴谱变化对雷达定量测量单点降水精度的影响

本文用实测雨滴谱资料,分析了雷达对1980年6月17日、1981年6月27日、7月1日三次降水过程进行单点定量测量的误差。根据三次个例分析,发现雷达定量测量降水中因Z—I关系式不同而产生的较大误差,主要不是由雨滴谱谱型的变异所引起的。     

谱逼近方法对区域气候模式性能的改进：不同权重函数的影响

为减小区域气候模式环流模拟偏差,对RegCM3中的风场采用谱逼近方法,并以2003年江淮梅雨过程为例,检验了谱逼近方法对模拟效果的改进能力.结果表明,采用谱逼近方法后,模拟技巧得到显著提高,能明显改进模式对梅雨过程的模拟能力,校正了模式模拟的梅雨期环流和梅雨锋偏北导致降水偏北的偏差.针对谱逼近方法中权重函数及其强度系数的敏感性数值试验表明,谱逼近方法的改进效果主要决定于强度系数的选择.采用von Storch等2000年提出的权重函数且强度系数取为0.05时改进效果最显著.但谱逼近方法并不能完全解决区域气候模拟面临的问题,该方法能够保证大气环流更接近强迫场,也能较大程度地改进模式对梅雨期降水位置和强度的模拟,但对于与模式物理过程联系更紧密的低层大气温度及高温高湿中心的南北位置等的模拟,则仍有赖于模式物理过程的进一步改进.     

2002年7～9月数值预报产品广西降水预报检验

应用高斯权重插值法,以站点方式对2002年后汛期(7～9月)国内外三种数值预报产品如T213全球谱模式、日本细网格模式、广州中尺度模式的降水预报能力进行检验分析。结果表明,这三种数值预报产品对分县分级降水预报均有一定的预报能力,大雨以下:24h预报广州中尺度模式效果最好,而48h效果最好的是日本预报;大雨以上:24h首推日本预报,48h预报T213全球谱模式优于其它。     

假谱诊断分析模式——(一)方案设计

本文讨论了在全球区域和有限区域范围内运用假谱方法(PSEUDO-SPECTRAL METHOD)进行数值诊断分析的基本原理和具体方法。并用一个计算方案统一了连续方程垂直积分求取垂直速度中的“从上往下”法和“从下往上”法。本文介绍的假谱诊断模式精度高,既适用于全球或半球,也适用于有限区域,对计算机的要求亦不高。