基于集合预报的异常温度预报产品在中国的应用分析

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代全球再分析资料(ERA5)构建模式气候,应用ECMWF集合预报,采用“集合预报标准化异常预报法”,针对最高和最低气温构建中国地区集合平均异常温度预报和异常温度概率预报产品,并与极端预报指数(extreme forecast index,EFI)开展检验和对比分析预报性能,并基于“异常温度影响矩阵”,构建了异常温度影响程度预报指数,通过异常温度事件个例探讨相关产品的预报应用。结果表明:基于ECMWF的ERA5和集合预报构建的集合平均异常温度预报产品对我国夏季和冬季异常温度事件均有比较好的预报效果,预报性能好于或接近EFI,可作为业务上对异常温度事件预报的支撑产品。异常温度概率预报产品可以体现集合成员中的预报异常温度事件的信息,在中期预报时效对发现早期异常温度事件信号有优势,并可反映对异常天气预报的不确定性信息。异常温度影响程度预报指数结合了异常天气概率预报信息和异常程度预报信息,可对异常温度时间给出客观定量的预报结果,对一次异常低温事件的个例预报证明该指数有比较好的预报效果,对异常温度事件的预报和早期科学预警有一定指示意义和业务应用前景。     

ECMWF细网格2米温度在新疆及周边地区的预报效果检验

本文对2013年1～12月ECMWF细网格2米温度在新疆区域的预报效果进行了统计检验。结果表明：ECMWF细网格2米温度预报为系统性偏高,预报效果随预报时效的延长而逐渐变差。三天内温度预报的绝对误差小、预报准确率高,对实际温度预报有很好指导作用;七天内温度预报的绝对误差较小,预报准确率较高,对实际温度预报具有参考价值;八到十天预报误差大、准确率低,对实际温度预报参考价值不大。温度预报精度在蒙古国西部最低,北疆盆地次之,南疆盆地最高。     

贵州省短期气候预测业务水平的评估分析

根据国家气象中心提供的短期气候业务预测效果评估的几种参数,对省气象台和铜仁地区1990～1998年各自预报范围月降水和温度的预测效果进行了初步评估。结果表明,温度预报优于降水预报,省台降水预报呈下降趋势而温度预报趋势平稳稍上升,铜仁降水逐年较平稳,温度预报上升,省台温度预报优于铜仁。     

中央台精细化温度指导预报产品在齐齐哈尔市的检验

对国家气象中心2013年10-12月下发的精细化温度指导预报产品在齐齐哈尔市地区的平均绝对误差和分级预报准确率进行了检验分析,结果发现:总体上,最低温度预报好于最高温度预报,西南部地区好于东北部地区,预报误差最大出现在11月份的较强降温期间;预报质量最好的月份为10月。经过简单订正发现,最低温度指导预报产品可以作为齐齐哈尔市温度预报的主要参考依据,而最高温度指导预报产品的预报准确率需要进一步订正。     

Grapes模式预报西南地区夏季2m温度的检验评估

利用西南地区2004、2005年夏季的实况温度对G rapes模式输出的2m温度预报产品进行检验,结果表明,不管是单日预报误差还是月平均预报误差,都没有随预报时效的延长而增大,对四川盆地大部分地区,模式预报温度偏高,对重庆、云南、贵州及川西高原南部的温度预报,基本上表现为14时偏高,02时偏低,对川西高原北部和西藏则表现为预报温度偏低。分析表明,模式中对高原地形处理的不真实是温度预报产生误差的重要原因之一,利用回归分析方法能对模式温度预报进行有效的订正。检验分析结果为进一步改进模式,提高要素预报产品质量提供了一定的依据。      

Grapes模式预报西南地区夏季2m温度的检验评估

利用西南地区2004、2005年夏季的实况温度对G rapes模式输出的2m温度预报产品进行检验,结果表明,不管是单日预报误差还是月平均预报误差,都没有随预报时效的延长而增大,对四川盆地大部分地区,模式预报温度偏高,对重庆、云南、贵州及川西高原南部的温度预报,基本上表现为14时偏高,02时偏低,对川西高原北部和西藏则表现为预报温度偏低。分析表明,模式中对高原地形处理的不真实是温度预报产生误差的重要原因之一,利用回归分析方法能对模式温度预报进行有效的订正。检验分析结果为进一步改进模式,提高要素预报产品质量提供了一定的依据。     

湖北省乡镇温度预报方法初探

为了提高精细站点温度预报水平,本文在中尺度模式精细化温度预报的基础上,结合MOS分县客观预报结果,采用带海拔高度的距离权重温度插值方法,经过灰色预测模型修正温度预报误差,对湖北省717个四要素自动观测站的72小时内日高低温度进行了精细化预报,并且利用乡镇自动站温度观测进行了检验。结果显示：对于没有历史观测资料的站点,采用此预报方法,预报效果明显高于模式预报结果,基本接近客观预报方法,可以进行业务应用。对湖北的四要素自动观测站温度检验的结果还表明：鄂西北的预报误差最大,江汉平原的预报效果最好;从分月预报情况来看,高低温度都是夏季和初秋预报效果最好,低温预报冬春季预报效果最差,湖北各个区域趋势基本都一致,而高温的预报却没有一致的趋势。     

基于Parsivel天气现象仪资料的郑州“7·20”罕见特大暴雨微物理特征分析

基于2016-2018年ECMWF模式温度预报和浙江省72个国家基本站观测资料,根据温度日变化特征,采用K-近邻(KNN)回归算法进行误差订正,改进浙江省172 h精细化温度预报。在KNN回归算法中,将模式起报时刻的温度视作“背景”,由模式预报减去起报时刻温度消除“背景”影响,得到温度日变化曲线,通过温度日变化曲线构建差异指标,选取历史相似个例。根据历史相似个例的误差特征,对温度预报进行订正,得到改进的温度预报。检验结果表明,KNN方案的温度预报平均绝对误差较ECMWF和30 d滑动平均误差订正方案(OCF)的分别减小26.2%和5.2%;日最高和最低温度预报误差绝对值小于2℃,准确率较ECMWF的分别提高14.8%和4.3%,较OCF的分别提高3.0%和1.3%。KNN方案对地形复杂地区的温度预报改进效果更为明显,对冷空气活动和夏季高温等天气过程预报改善效果也较稳定。     

华南区域模式在湖南省的2 m温度预报检验与订正研究

基于2019年8月至2020年7月华南区域模式（CMA-GD）预报和湖南97个国家站2m温度实况,开展了模式温度预报检验和逐步回归订正技术研究。结果表明,华南区域模式2m温度预报与实况变化趋势基本一致,预报偏差具有明显日变化,白天准确率下降、夜间升高,随着预报时效的延长,偏差增大;夏半年预报偏差大于冬半年;湘西预报效果优于湘东;00时起报的2m温度预报优于12时起报。基于华南区域模式预报产品,区分起报时次和季节的2m温度预报逐步回归订正预报效果较好,订正后预报相对于模式预报误差下降、准确率提高,有明显正技巧,对12时起报的模式预报效果改善更大,不同站点订正效果略有差异,对预报误差较大站点,订正效果明显。     

基于INCA和METRo的江苏省路面高温精细化预报

使用INCA（Integrated Nowcasting through Comprehensive Analysis）多源资料融合分析和短临外推预报系统的预报结果作为气象强迫场,驱动一路面温度理论预报模型（Model of the Environment and Temperature of Roads,METRo）,开展江苏省高速公路夏季路面高温预报试验,并使用公路沿线逐小时的路面温度观测资料对预报结果进行检验。结果表明:该预报方法能够较好地预报出高速公路沿线日最高路面温度的逐日变化趋势,以及日最高路面温度的大范围空间分布特征。平均日最高路面温度预报绝对偏差为4.1℃,平均相对偏差为10.8%。其中,日最高路面温度预报绝对偏差在5℃以内的站次占总数的64.5%,相对偏差在15%以内的站次占总数的74.6%,比常规业务预报方法分别提高了23.1%和25.3%。但该预报方法对较小的温度波动以及局地性较强的极端温度分布特征的预报技巧还需进一步提高。     

2010年国内外3种数值预报在东北地区的预报检验

对中国国家气象中心T639数值预报、德国降水预报和欧洲中心（ECMWF）数值预报中对中国东北地区的降水、温度和环流模式的预报结果,分别进行检验。结果表明：降水预报中,德国降水预报对中国东北地区的晴雨预报、一般性降水预报效果较好,但T639数值预报的漏报率明显低于德国降水预报,而T639数值预报中24-120 h暴雨预报的TS评分明显高于德国降水预报。温度预报中,T639数值预报对中国东北地区温度预报72 h内基本可用;欧洲中心（ECMWF）数值预报在96 h内效果较好。对于24 h的温度预报准确率,T639数值预报稍高于ECMWF数值预报结果。环流模式方面：48h内T639预报效果好于ECMWF,72 h以后ECMWF预报效果好于T639。     

主客观天气预报质量对比分析

对2001年4~12月5种信息源广州市区的天气预报进行预报质量检验，预报时效为24、48、72 h；检验要素针对降水、温度。对降水预报进行一般晴雨、暴雨业务评分和Ts评分；对温度预报进行方差、分级等统计检验。对预报员和模式预报产品的预报质量进行对比分析，结果表明对于一般性晴雨天气预报，热带所中尺度模式的预报质量普遍较好，并且具有良好的稳定性，预报员的24 h预报质量与模式的预报质量相当，48~72 h预报总体而言，模式预报明显优于其它预报方法；各种方法对暴雨的预报能力偏低；Ts评分表明模式对有、无降水的预报能力较强；对于温度预报，总体上，预报员的预报准确率最好，热带所中尺度模式的温度预报存在系统误差，预报普遍比实况偏低；对于降水和温度，各种预报方法质量均随预报时效的增长而下降，且最高温度的预报误差总比最低温度的预报误差大。     

浙江省温度和相对湿度释用技术及其效果检验分析

基于多模式的要素预报和浙江省乡镇站点观测资料,结合全省天气统计特点,利用最优集成方案,改进了温度和相对湿度的1~7 d预报。统计检验发现,模式的温度预报在浙江省中南部主要表现为系统性偏差,在浙江省北部平原地区主要为随机误差。使用滑动平均误差订正后,浙中南等地形复杂地区温度预报的系统性偏差明显减小。在模式订正基础上,使用动态集成进一步减小了浙北平原地区温度预报的随机误差。基于温湿关系,使用改进后的温度预报对相对湿度预报进行订正。与传统的加权平均方法相比,改进后的温度预报均方根误差减小16.7%,相对湿度预报均方根误差减小13.8%,对改善浙江省精细化预报有一定参考意义。     

南宁各种下垫面温度特征及预报方法探讨

介绍下垫面温度观测的原理,并用南宁2002年12月至2003年11月资料,分析了沥青、水泥、泥土温度的特征,包括这3种下垫面的日平均温度、日最高温度、日最低温度、温度日较差特征以及它们与气温的差值。指出气温是影响各种下垫面温度的最主要因素,云对下垫面日最高温度影响显著,大气环流变换对各种下垫面温度的波动有明显影响。对各种下垫面日最高温度的预报方法进行了初步探讨。建立了基于日最高气温预报之上的各种下垫面日最高温度预报模型,并对预报与实况值进行了对比分析,指出提高次日最高气温的预报准确率和预报是否出现阴天有中到大雨天气的预报准确率,可显著改善各种下垫面日最高温度的预报效果。     

宁夏区域精细化温度预报业务平台

介绍以宁夏中尺度数值模式温度预报为基础,以宁夏精细化预报系统温度预报产品为核心,结合自动气象站等多种资料,以图形方式显示、修改和制作宁夏各站逐时温度预报业务平台。该平台以宁夏各地区代表站与该地区其它站之间的回归方程的计算量为依据,在温度预报物理过程不变的情况下,通过修改曲线的方式,完成对大数据量温度预报值的订正。该平台的建成,为制作高时间密度的预报提供了技术支撑。     

葫芦岛2017年秋冬过渡季最低气温预报方法初探

本文利用micaps地面气象观测资料、中央气象台指导预报、wrf、美国三家数值预报产品的温度预报资料、自动站实况资料,对2017年11月葫芦岛地区的最低气温按天气系统分型后进行分析,结果表明：低压控制型天气,绥中低温低于连山,低温预报可根据规律对SCMOC和wrf的温度预报进行订正;高压前部型天气,绥中低温高于连山,兴城低温低于建昌,低温预报可根据规律对wrf和美国的温度预报进行订正;高压控制型天气,可根据前一天实况对wrf和美国的温度预报进行订正;高压顶部型天气,可根据规律对美国的温度预报进行订正。     

中国区域月平均温度和降水的模式可预报性分析

基于中国台站降水和温度观测资料、中国气象局国家气候中心月动力延伸预报的回算和预测结果讨论了中国区域月平均温度和降水模式可预报性的时空变化特征。文中以持续性预报来表征中国区域月平均温度和降水受外强迫影响下的可预报性,持续性预报技巧存在明显的年际和年代际变化特征;春末夏初和秋季预报评分相对偏低;在中国区域气候变暖和平均降水强度极值增加的背景下,温度的持续性预报评分有明显提高,降水的持续性预报略有下降。月动力延伸预报对月降水和温度的预报能力也存在明显的年际和年代际变化特征;与持续性预报相比,月动力延伸温度预报总体优于持续性预报,降水预报在初春略差,温度预报在8月相对最低。近20余年,月动力延伸预报相对于持续性预报的温度和降水的均方根误差技巧均大于零,其年际变化表现为模式对降水的预测略有提高。两种预报评估结果的空间分布分析表明月动力延伸预报达到显著性水平的正相关区域总体上比持续性预报的范围大,并基本涵盖了持续性预报的高相关区。原因是可预测信息部分来源于外强迫异常的影响,部分来源于对大气内部动力过程的模拟。     

山东省旬温度预报产品的检验分析

对2013—2014年EC-thin和T639模式山东省旬温度预报产品进行检验分析,结果表明:模式旬平均温度预报产品预报准确率高于旬最高、旬最低温度预报产品,模式阈值K为2℃的预报准确率均比K为1℃高30%左右。EC-thin模式较T639模式预报旬平均温度预报效果最好,平均误差最小。EC-thin模式预报旬最高温度偏低,预报旬最低温度偏高。对于旬平均温度预报,订正后的T639模式预报准确率在鲁中西部地区略优于EC-thin模式,其他区域均为EC-thin模式较优。EC-thin模式旬最低温度预报产品在鲁西北东部和半岛部分地区预报效果最好,在鲁西北西部和鲁西南部分地区预报效果最差。旬最高温度预报产品在鲁西北东部和鲁东南地区预报效果最好,鲁中西部和半岛东部地区预报效果最差。去除平均误差的订正方法对模式旬温度预报准确率的提高有一定效果,但不能明显改善。     

最高（低）温度PP法预报修正方案的比较研究

用EC850hPa温度数值预报格点值为参考做短中期的最高(低)温度预报是预报员常用的温度预报方法,本文提出了划分季节、划分有无降水和划分850hPa变温3种最高(低)温度PP法修正预报方案,并进行比较,找出最优方法,使最高(低)温度的预报精确度在原来的基础上有所提高。      

内蒙古地区T639气象要素预报性能评估检验

通过T639模式预报产品在内蒙古地区降水量、2 m温度、相对湿度和10 m风向、风速及降水过程预报效果的适用性研究,得出以下结论,温度和相对湿度预报的准确率较风向、风速明显偏高,温度和相对湿度预报的误差系统偏小,风速预报误差偏大的概率较大;降水量的预报准确率随降水等级增加而递减,对小雨而言,模式漏报率小于空报率,多报降水的偏差和少报降水的偏差相近。在预报要素空间分布上,风向预报的偏差顺时针偏转,其夹角小于45°,温度预报偏差总体偏小,相对湿度预报偏差由西向东表现为“+、-、+、-”的分布特征;小雨和中雨落区预报偏大,暴雨落区预报偏小;贝加尔湖冷涡强度的预报偏强,西太平洋副热带高压的强度预报偏弱,影响范围偏西偏北。