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。     

河西走廊东部城市空气质量预报系统

利用气象和环保资料详细分析了武威市空气质量的特点,针对不同季节、不同时次分别建立了沙尘暴短时、短期预报模式及空气质量统计预报、潜势预报模式,经检验效果良好。应用Fortran和VB语言设计编程,建立了武威市空气质量预报系统,该系统包括沙尘暴预报预警服务系统、空气质量统计预报系统和空气质量潜势预报系统,直接和MICAPS系统接口,具有资料处理、动力统计预报、潜势预报等模式计算及资料采集、处理、模式运行、预报显示、产品分发、资料查询、预报评分等多种功能,在业务应用中效果良好。     

两个集合预报系统对秦岭及周边降水预报性能对比

利用欧洲中期天气预报中心 (ECMWF)、美国大气环境预报中心 (NCEP) 集合预报系统 (EPS) 降水量预报资料,CMORPH (NOAA Climate Prediction Center Morphing Method) 卫星与全国3万个自动气象站降水量融合资料,基于技巧评分、ROC (relative operating characteristic) 分析等方法,对比两个集合预报系统对秦岭及周边地区的降水预报性能。结果表明:两个系统均能较好表现降水量的空间形态,对于不同量级降水,ECMWF集合预报系统0~240 h控制及扰动预报优于NCEP集合预报系统,但NCEP集合预报系统264~360 h预报时效整体表现更好; ECMWF集合预报系统0~120 h大雨集合平均优于NCEP集合预报系统,两个系统集合平均的预报技巧整体低于其控制及扰动成员预报,这种现象ECMWF集合预报系统表现更为显著; ECMWF集合预报系统降水预报概率优于NCEP集合预报系统。ROC分析显示,随着预报概率的增大,ECMWF集合预报系统在命中率略微下降的情况下,显著减小了空报率,NCEP集合预报系统则表现出高空报、高命中率。     

台风路径数值预报模式的并行化及路径预报误差分析

国家气象中心台风路径数值预报模式经过串行优化及程序并行, 成功地实现了在国产超级计算机神威上的并行运算, 并可满足业务时效要求。基于并行程序及神威机计算平台的台风路径数值预报业务系统于2002年6月30日投入实时运行, 其初估场与侧边界条件从T106L19模式产品升级为T213L31模式产品 (称为基于T213台风预报系统, 原串行系统称为基于T106台风预报系统)。通过对2002年夏秋季台风路径的检验, 总体来看, 基于T213台风预报系统48 h内的平均路径预报误差小于基于T106台风预报系统的路径预报误差。对西行及西北行登陆的台风, 基于T106台风预报系统的48 h预报好于基于T213台风预报系统的预报。对于转向台风而言, 转向后的预报, 基于T213台风预报系统的预报要好于基于T106台风预报系统的预报, 有效地减小了基于T106台风预报系统对转向台风路径预报的系统性误差:即台风转向后预报路径较实况路径偏西。     

乐山寒潮客观预报及其效果检验分析

本文对＂基于EC产品的乐山寒潮预报系统＂的预报原理进行了介绍;并对2005年10月~2014年4月该预报系统的使用效果、预报准确率和误差进行了详细的分析,对预报工具和集体预报的预报情况进行了对比分析。结果表明,该寒潮预报系统具有较好的可用性和有效性,有利于提高寒潮以及强降温天气过程的预报能力。     

布尔方程组解集在天气预报中的应用

通过对而尔方程组同天气预报系统对应关系的分析,指出布尔方程组是预报系统逻辑结构的具体表征。据此,预报系统在微机上运行时,可将是否符合预报系统的预报规则,转换为是否满足布尔方程的解集,从而提高预报系统在微机上的运行效率。同时,在分析布尔方程组解集布尔积因子取值规律的基础上,揭示了它同预报因在整个预报系统中作用主次的关联,为预报因子作用主次的诊断,提供了可行的方法,并进一步提高预报系统的运行效率。     

基于Ward聚类法的中国业务集合预报系统的产品开发

为开发中国新一代业务集合预报系统的聚类产品,系统地介绍了集合预报技术先进国家的集合预报聚类分析方法,并采用Ward聚类法开发了中国集合预报系统的聚类产品。针对重大天气过程初步分析了中国集合预报系统的聚类产品的业务预报能力。结果表明,Ward聚类法以凝练预报信息和给出发生概率的形式,有效地划分出最有可能出现的环流形势类型,为预报员提供了有价值的预报参考信息,也为科学合理地使用集合预报产品提供方便。     

贵州省城市环境气象指数预报简介

针对与我省人民群众密切相关的各种环境气象指数,研究其预报公式或预报模型,初步建立了我省城市环境气象指数预报系统。该系统自动调用全省各项常规天气要素预报,计算出各县市气象指数的等级,提出生活提示和建议,输出到影视制作系统、短信制作系统,实现了预报自动化,丰富了专业气象服务内容。     

中小区域短临泥石流滚动预报系统的研制

将GIS技术与中小区域泥石流短临预报相结合,建立了基于多普勒天气雷达探测技术的中小区域短临泥石流滚动预报业务系统,实现了凉山州泥石流无缝隙的滚动预报,预报间隔为1 h,预报时效为3 h。模拟预报结果表明:系统可应用于预报业务。     

GRAPES区域集合预报系统应用研究

为发展GRAPES(Global and Regional Assimilation and Prediction System)区域集合预报系统(GRAPES Regional Ensemble Prediction System,GRAPES-REPS),采用集合变换卡尔曼滤波(ETKF)初值扰动方法以及多物理过程组合的模式扰动方法,基于业务区域模式GRAPES_MesoV3.3.2.4构建了区域集合预报系统,进行了连续40 d的批量试验,重点分析了ETKF初值扰动的结构及其演变特征,并通过概率预报检验方法对GRAPES-REPS进行了集合预报系统性能检验和降水预报检验,分析了该系统对强降水个例的预报效果。试验结果表明,GRAPES-REPS能产生较合理的集合预报初值扰动,扰动结构随流型依赖并对观测有较好的响应,且扰动成员相互正交。扰动总能量分析表明集合扰动能够随预报时效保持合理增长状态。集合预报检验表明集合预报结果优于控制预报,集合成员间在72 h预报时效内能保持合理的集合离散度。将该区域集合预报系统与业务上基于WRF模式的区域集合预报系统WRF-REPS进行了降水预报对比,表明GRAPES-REPS的降水预报能力表现要优于业务WRF-REPS。强降水个例分析表明集合预报能较好预报出强降水中心,预报效果明显优于控制预报。     

陕西省中期天气预报业务系统

为完善陕西天气预报业务,基于C#、Visual Basic6.0等开发设计了陕西省中期预报业务系统。在概述系统设计思路、系统结构的基础上,详细介绍陕西省中期预报业务系统的气候背景、信息检索、指导预报、环流形势、预报方法、预报产品制作等子块,并分析了系统试用结果。     

国家气象中心台风数值预报系统的发展

回顾了自"八五"科技攻关以来国家气象中心台风数值预报业务系统的发展历程,包括我国第一代区域模式台风数值预报系统、全球谱模式台风数值预报系统以及中国气象局自主发展的GRAPES全球模式及区域台风数值预报系统。比较不同时期台风数值预报系统的关键技术特征和预报性能,重点介绍GRAPES区域台风模式的主要技术成果,并对国家级台风数值预报系统未来5年的发展进行展望。     

对流天气临近预报业务系统的新发展

对流天气的临近预报是近年来中国气象局重点发展的一个新的业务领域,目前临 近预报业务系统中主要的算法,仍然是基于雷达资料的外推预报。本文基于2008年奥运会期间在北京实施的世界天气研究计划临近预报国际示范项目一B08FDP的运行情况,介绍了国际先进的临近预报业务系统及其在临近预报算法方面的新进展,并给出了奥运示范期间临近预报系统总体预报性能的检验结果。     

临沂中尺度数值预报系统及应用

介绍了临沂中尺度数值预报系统及预报产品的释用和模式系统应用雷达资料情况,并对2005年6~10月的业务运行结果进行了检验,对小雨和中雨预报效果较好,TS评分较高,对夜间温度预报平均值绝对误差在1.52~2.52℃之间,平均均方根误差在2.01~2.93℃之间。该系统降水预报质量较高,气温预报误差小,准确率高,对定时、定点、定量的精细化预报具有较高的参考价值。应用自主开发的SDAF软件包,对系统的预报产品进行释用,研制了暴雨、空气质量、极端气温、干热风等预报方法。将多普勒雷达回波强度加入模式,改变模式水汽场,明显改进了预报。对径向速度反演降水系统内部风场进入中尺度模式进行了初步试验,得出了一些有益结论。     

数值预报产品动力释用省级降水预报系统

数值预报产品动力释用省级降水预报系统采用ＭＭ４数值预报模式,对Ｔ１０６数值预报产品进行动力释用,形成省级降水预报系统,该系统可以预报出我省１０８个站的不同时期的降水量,预报结果分别以表格和图形两种方式显示。系统模块采用下拉式菜单,界面美观,操作简便,它不仅是业务预报系统的一个组成部分,而且也为预报员提供了客观定量的预报产品,对于提高天气预报准确率有得要意义。     

东北高速公路行车安全气象条件预报业务系统

概述了东北高速公路行车安全气象条件预报业务系统的总体结构,介绍了系统包含的行车安全气象条件预报专用数据库、行车安全气象条件预报方法和预报工作平台。业务应用结果表明：系统为预报员提供了能够满足实时业务需要的高速公路行车安全气象条件预报工作平台,研制的大雾、积雪、道路结冰和湿滑等客观预报方法可为交通管理部门提供高速公路行车安全气象参考信息。     

四川省雷电潜势预报系统及其检验分析

四川省雷电潜势预报系统从2007年7月投入运行,在运行期间我们以2008—2011年的四川省闪电定位系统监测数据为检验样本,采用TS评分体系对预报的正确性进行了验证。验证结果表明,四川省雷电潜势预报系统在四川省具有较好的预报效果。同时,在验证过程中,对四川省雷电潜势预报系统不断进行改进,从而达到完善雷电潜势预报系统的目的。     

基于WRF模式的云贵川渝地质灾害气象预报系统的应用

介绍了国家气象中心和中国科学院成都山地灾害与环境研究所联合研发的基于ArcGis9.1的云贵川渝地区地质灾害预报系统。该系统是在可拓模型理论基础上建立的,其优点在于能将气象要素和地面要素紧密地结合在一起,形成雨—地耦合的区域泥石流预报模型。系统采用区域精细化数值天气预报模式WRF提供的高时空分辨率的精细降雨预报作为模型的动态输入,实现地质灾害发生概率的预报。目前,系统已经在中央气象台进行业务运行,每日在精细化数值天气预报系统提供的1小时间隔的数值降水预报支持下,定时启动预报系统。该预报产品目前已成为区域精细化地质灾害预报的重要参考。为了进行地质灾害预报效果的检验和评估,首先利用2007年6—7月份实况降水对WRF模型的预报降水进行检验。结果表明:中尺度数值预报模式WRF对区域性、持续时间长的暴雨过程预报能力较高,对于地质灾害预报服务具有较好的应用价值。此外,对2007年7月2—5日发生在四川盆地东部的部分地区的群发地质灾害个例分析及对2007年7月份该地质灾害预报系统的整体预报效果进行检验,结果表明:系统囊括了该次灾情大部分灾情点,总体预报准确率较高,业务中具有一定的应用价值。     

焦作市汛期强降水数值预报产品动力释用预报业务系统

利用国家气象中心暴雨模式ＨＬＡＦＳ预报产品,建立了焦作市６～８月强降水预报业务系统。本系统分为两个独立的子系统：相似预报业务系统和ＥＭＯＳ预报业务系统,并在业务实践中把二者结合使用。经１９９７年汛期业务试用,强降水预报准确率达６０％。     

陕西现代气象一体化格点预报平台简介

为了满足社会精细化预报服务需求,提升陕西气象预报预测精细化水平和准确率,开发设计了陕西现代气象一体化格点预报平台。平台由格点预报基础数据环境,智能编辑系统、智能解析应用系统、预报效果评估系统、气象监测分析系统、综合总控系统等五个子系统及系统配置、系统帮助两个模块组成,为省市县三级业务单位开展精细化预报提供重要支撑。