临近预报系统简介

一、引言 临近预报(Nowcasting)又称现时预报或短时预报,是指在局地天气预报中及时地应用当时的气象资料而作的加强观测和预报。按照世界气象组织的规定,0—12小时周期的预报称为超短期预报,而其中0—2小对周期的预报为其特例,称为Nowcasting。它包括对当时天气的详细描述和2小时以内的外推预报。但是,我们在这篇文章中所涉及的范围,将包括提前12小时的超短期预报,即既包括线性外推方法,也包括考虑天气系统的发展和衰     

福建强天气短时潜势预报方法研究

利用2003—2007年中尺度数值模式MM5及探空资料计算的物理量,选取与强对流天气相关性好的热力、动力、能量参数作为预报因子,通过对各参数的空间分布特征和数值与强对流天气落区进行诊断统计分析,及通过参数的搭配,并在考虑因子季节变化特征的基础上,建立强对流诊断预报方程,从而制作福建省未来0～12小时、0～6小时有否出现强对流天气及落区的潜势预报。并用此法回报了2003—2007年3—9月和检验了2008年3—9月的强对流天气。结果表明3—6月潜势预报技巧比7—9月的更高,区域性预报技巧比非区域性的更高,2008年检验结果是0～6小时的预报技巧比0～12小时的低。此法对冰雹、雷雨大风等强对流天气的临近监测预警有较好的指示意义。     

长江中游临近预报业务系统 (MYNOS) 及其应用

针对长江中游强风暴天气特点和现代预报业务需求,在借鉴世界临近预报系统, 特别是美国的Auto-Nowcaster和WDSS-II以及英国的GANDOLF等先进经验的基础上,以我国多普勒天气雷达网为重要技术手段,结合数值预报等信息资源,于2007年研究建成长江中游临近预报业务系统 (MYNOS)。MYNOS主要技术方法包括:雷达与雨量计实时同步积分结合的降水估算方法 (RASIM),雷达反演参量与中尺度模式输出物理量相结合的强风暴性质自动识别和追踪技术,基于暴雨回波生命史特性约束下的多尺度合成降水量临近预报,基于数值预报模式和模糊逻辑学的强对流天气分类落区潜势预报,集GIS功能并整合各种定量监测与预警产品于一体的短时预报工作站。MYNOS已成为短时临近预报业务的支撑平台,其中实时生成的流域定量降水估算与临近预报、强对流天气分类潜势诊断与识别预警产品等成为日常预报业务的重要参考依据。     

陕西省短时天气预报业务系统简介

前言短时预报业务系统是为西安市短时预报研制的,同时也兼顾了关中整个地区.我们研制本系统的基本思想是在短期预报的背景上做出独立的短时(0—12小时)预报.短期预报主要是以20点资料为依据,短时预报则是用当天08点资料.即08点资料,必须在上午11点(夏令时)计算完并做出未来0—12小时的预报结论.     

雷暴与强对流临近天气预报技术进展

临近预报指0—6h(0—2h为重点)的高时空分辨率的天气预报,预报对象是该时段内出现明显变化的天气现象,主要包括雷暴、强对流、降水、冬季暴风雪、冻雨、沙尘暴、低能见度(雾)、天空云量等,其中,以雷暴和强对流天气的临近预报最具挑战性。综述了针对雷暴和强对流天气的以主观预报为主、结合客观算法的临近预报技术,同时讨论了高分辨率数值预报模式在临近预报中的应用。主观临近预报技术包括基于多普勒天气雷达观测数据并结合其他资料(常规高空和地面观测、气象卫星云图、快速同化循环的数值预报产品等)对雷暴生成、发展和衰减,特别是对强对流天气(包括强冰雹、龙卷、雷暴大风和对流性暴雨)的临近预报,客观算法包括几种应用最广的雷达回波或云图外推算法和强对流天气识别技术。高分辨率数值预报模式的应用包括与雷达回波外推融合延长临近预报时效,与各种观测资料融合得到快速更新的三维格点资料为雷暴和强对流近风暴环境的判断提供重要参考。     

U-Net模型在京津冀临近降水预报中的应用和检验评估

利用2018—2019年期间10 min定量降水估计(Quantitative Precipitation Estimation, QPE)实况观测,构建基于U-Net的分钟级临近降水预报模型,实现了京津冀地区未来0~2 h逐10 min降水量滚动预报。以TS、BIAS、POD、SR、FAR作为评价指标,通过检验2020和2021年6—9月长序列以及分析2020年8月12日和2021年7月1日两次强降水个例,表明U-Net模型预报接近实况,局部伴随着一定程度的空报,相较光流法、持续性预报及CMA-MESO模式预报效果有明显提升。具体表现为:当分钟级降水预报不超过10 mm/(10 min)时,U-Net模型明显优于光流法和持续性预报;当小时预报不超过25 mm·h^-1,U-Net模型优于CMA-MESO模式和光流法。然而,当降水强度超过10 mm/(10 min)或 25 mm·h^-1时,U-Net模型存在预报偏弱的情况,可能与强降水样本较少有关。     

基于雷达外推临近预报和中尺度数值预报融合技术的短时定量降水预报试验

为克服目前中尺度数值模式在对流尺度定量降水短时预报方面的不足,弥补基于“外推”的临近预报技术在2h以上定量降水预报能力方面的缺陷,研究设计了一种基于“外推”临近预报技术和中尺度数值模式的定量降水预报(QPF)融合技术方案,并进行了试验应用.该方案首先基于雷达探测和自动气象站观测的定量降水估计(QPE)结果,对中尺度数值模式输出的定量降水预报在谱空间进行相位校正,分析计算出数值预报和观测的偏差,导出一个附加的数值预报校正场;其次,根据数值预报校正场满足一定时间变化分布的特征,调整相应时段的数值预报降水区域和强度;最后,利用双曲正切线权重函数,对校正后的数值模式定量降水预报和基于临近预报技术的定量降水预报进行融合,融合权重根据典型环流特征动态变化.融合后的定量降水预报在前1-2h表现出主要依赖“外推”临近预报结果,之后随着融合权重的变化,数值预报对融合结果的贡献逐渐加大,直至融合后5-6h占主导地位.通过对京津冀地区2011年夏季5个及2012年夏季2个典型强降水个例的80次预报试验及其检验,表明融合后的0-6h定量降水预报结果改进较为明显,总体优于单独的临近预报技术或者中尺度数值预报模式的结果.     

融合临近预报技术探讨

融合临近预报系统是预报业务中将雷达回波外推和高分辨率数值模式等多种临近预报系统结合起来生成预报产品的预报系统。文章介绍了国内外几个主要的融合临近预报系统, 包括其所采用的外推预报系统、数值预报系统、融合技术以及各融合临近预报系统的优点及其局限性。在此基础上设计了一个简单的融合预报系统进行个例试验, 探讨了可能存在的问题及发展方向。     

2009年西北太平洋热带气旋定位和业务预报精度评定

依据《台风业务和服务规定》分析2009年热带气旋(TC)业务定位和业务预报精度,主要包括:6个方法的定位精度,12个综合预报方法、3个客观预报方法和6个数值预报方法的路径预报精度,以及4个方法的强度(近中心最大风速,下同)预报精度评定。结果表明:各方法的平均定位误差均小于21 km,平均17.1 km,较2008年有所改进。国内综合预报方法的24小时、48小时和72小时路径预报的平均距离误差分别为115.8 km、217.5 km和357.1 km,与2008年相比有所偏大;客观预报方法略优于综合预报方法,24小时和48小时预报的平均距离误差分别为113.0 km和211.4 km;4个官方综合预报方法比较发现,中央气象台对我国近海海域的TC路径预报具有明显优势。强度预报仍然以统计方法为主,2009年24小时和48小时近中心最大风速预报的平均误差分别为4.90 m·s~(-1)和7.43 m·s~(-1),相比近10年的平均水平,预报性能没有明显提高。     

基于雷达回波区域跟踪算法的临近预报技术进展

目前,临近预报技术主要包括外推技术、数值预报技术以及概念模型预报技术等。而业务上主流的临近预报技术以外推为主,主要以雷达资料为基础,采用雷达回波单体质心跟踪算法或雷达回波区域跟踪算法,得到雷达回波以及降水的临近外推预报。本文详细介绍了3种基于雷达回波区域跟踪算法(交叉相关回波跟踪算法、光流法和变分回波跟踪算法)的临近预报技术的国内外研究进展和基本原理。大量的研究和业务实践结果表明,雷达回波区域跟踪算法作为临近预报专家系统的核心部分,在对流天气临近预报方面有较好的可预报性,在临近预报业务时效内,外推预报结果和实况接近,优于数值模式预报。而通过对算法的不断改进,可以提升各临近预报专家系统在临近预报方面的性能。随着天气雷达技术的不断进步,天气雷达在硬件和软件两方面都逐步改进,雷达资料的数据质量明显提高,在对流天气临近预报上,基于雷达回波的区域跟踪技术会凸显其明显优势。     

陇东冰雹天气特征分析及预报预警

利用2008-2013年常规观测资料、区域站和自动站资料以及灾情资料,对收集到符合标准的陇东地区53个冰雹个例进行了强对流天气诊断分析,建立了陇东冰雹天气概念模型,通过对物理量及雷达产品特征的分析,确立了预报指标,并利用2014年部分个例进行了效果检验。结果表明,700 h Pa与500 h Pa温差、K指数、SI指数、LI指数、θse_(500)-θse_(700)、-20℃及0℃高度层、0~6 km垂直风切变等物理量指标对陇东地区0~12 h冰雹的潜势预报提供了很好的参考;而回波强度、回波顶高、垂直液态水含量、45 d BZ强回波顶高度、H45d BZ-H0、最强回波对应的高度等雷达产品预报指标则对12~30 min冰雹临近预报预警提供了定性甚至定量化的判据。     

强对流天气临近预报技术研究

强对流天气是严重危害人民生活的危险性天气,特别是对于空中飞行有重大影响。目前,国内外主要的临近预报技术包括利用雷达资料的雷暴识别和跟踪技术、利用卫星资料的强降水估计,概率预报技术、概念模型和数值模式预报技术等。本文重点介绍近年来发展起来的强对流天气临近预报方法和主要业务系统,分析了临近预报技术中存在的主要问题并对未来发展趋势进行了展望。     

甚短期预报——观测、方法和系统

即时预极(Nowcasting)是指对当时的天气状况的监测并对0—2小时内的天气作外推预报,甚短期预报(very-short-range forecasting)是指0—12小时内的天气预报,被认为是未来20—30年天气预报发展的方向之一。这两种预报出现和迅速发展有两个主要原因:现在和将来要求预报的内容(时、空强度)愈来愈具体,而造成强烈灾害性天气,很多是尺度很小、生命期很短的中小尺度系统。这种天气系统的可预报性一般只有几小时或十几小时,不能用一般的短期预报方法解决,而只能依据雷达、卫星和地面中尺度网等资料,根据实况和有关的中尺度系统的概念模式来外推或预报出天气未来演变位置。在外推中还要考虑其它因子影响(如地形、边界层等状况)来估计天气系统的生消和加强过程,因此还要现代化信息收集和处理系统。本文摘自 WMO 第621号技术报告(1983)。     

智能网格预报在扑火服务中的评估及应用探讨

<正>1引言黑龙江省是林业大省,每年3月15日-6月15日、9月15-11月15日为重点防火期,森林火险等级预报、森林火险预警及扑火期的火场预报是决策服务重点,尤其是扑火期的火场预报,对时空分辨率、要素的精细化程度要求均较高。近年来,随着《现代气象预报业务发展规划》(2016—2020年)[1]实施,预报技术的发展,目前较高精度的0-72 h逐3 h、空间分辨率5*5 km滚动制作的多要素智能网格预报已经有业务化产品[2],同时黑龙江省也正在开展3 d风的12 h逐小时的临近预报研究。预报精细化程度不     

驻马店市暴雨天气监测预警系统研究

在分析暴雨天气过程形成的环流形势、物理量场、卫星云图特征及雷达回波特征的基础上,建立了驻马店市暴雨天气监测预警系统.该系统主要包括短期、短时、临近3种预报(预警)时效,低涡、切变、低槽、台风4类影响系统共12套预报(预警)模型.经2005-2008年应用,暴雨短时预报准确率达87.1%.     

强对流天气短时临近预报业务技术进展与挑战

强对流天气短时临近预报业务是国家防灾减灾、重大社会活动和精细化天气预报的迫切需要。虽然我国强对流天气短时临近预报业务已经取得了巨大进展,但与国外先进水平相比还有不少差距。本文总结了近年国内外强对流天气短时临近预报业务现状、技术进展、目前国内的技术支撑状况和所面临的挑战,并提出了相应的应对措施。目前强对流天气短时临近预报技术仍然主要是外推预报技术、数值预报技术和概念模型预报技术等,但快速更新循环的高时空分辨率数值模式预报和新一代静止气象卫星资料将在强对流天气短时临近预报中发挥重要作用。强对流天气监测、分析和机理研究是强对流天气短时临近预报的重要基础;先进的外推预报方法同快速更新循环的高时空分辨率数值模式预报以及二者的融合是未来强对流天气短时临近预报的重要发展方向。     

基于GIS的实时雨情分析系统开发与应用

基于GIS技术,实时雨情分析系统使雨情数据库的数据在GIS平台的电子地图相关监测点上实时显示、动态反映,并且能够以色斑图、曲线图等直观图的形式表现出来,为雨情动态监测信息共享提供了开放的信息空间;同时根据模式预报做出了未来3、6、9、12、15、18、21、24h临近降水预报,以及出现降水后根据实况降水进行后续降水的预测估计,为降水的提前预警提供了依据;同时还实现了任意时间段雨情的智能分析,包括自动生成雨情分析内容和手机短信发送内容。该系统的应用,实现了巴彦淖尔市临近降水预报业务的定时、定点、定量分析,为预报服务人员进行决策服务提供了参考。     

临近预报系统( SWAN)产品特征及在2010年5月7日广州强对流过程中的应用

介绍了临近预报系统(SWAN)产品分类和特征.SWAN系统包括6大类产品和功能:基于实况资料的探测和分析产品、外推预报产品、数值模式与雷达资料的融合预报产品、实时客观检验产品、灾害性天气综合自动报警,以及预报预警制作和发布功能.SWAN系统在2010年5月7日广州地区强对流过程中得到了应用:在一条东南-西北向弓状强回波...     

基于数值模式和多普勒雷达的强对流天气预报技术

基于数值预报模式MM5,结合不稳定指标和能量指标的诊断结果,得到短时潜势预警指标,进行强对流天气0~12 h的短时预报;利用多普勒雷达信息产品提供的强对流天气风暴追踪信息,提取回波的移向和移速信息,进行强对流天气0~1 h的临近预报;均用一个强对流天气过程,来具体说明短时潜势预报和临近预报状况及其与实际情况的对比;应用短时潜势预报技术对近年来强对流天气过程进行了试用。结果表明,上述方法对强对流天气的短时预报、临近预报技术有一定的预报价值。     

美国天气预报质量趋势

过去15-20年来,国家天气局(NWS)要素预报的发展趋势是,降水概率预报和最高最低温度预报的质量现在明显地高于前期.例如冷(暖)季12-24小时主观公共预报的技术评分,已由1967-1968(1967)年的38%(24%)提高到1984-1985(1984)年的48%(34%)左右.其它主观预报时效和三种客观公共预报的时效,在技术评分上也有类似提高.此外,现在的24-36(36-48)小时公共预报其熟练程度和60年代后期的12-24(24-36)小时公共预报是一样的.