用简单的等熵面预报模式作短时预报和临近预报

1.引言在近十年中,数值预报模式已发展到能够准确地预报24小时以上的小尺度天气现象的水平和垂直结构.一个高分辨率的研究模式的试验结果表明预报对流事件甚至是中尺度α系统的技巧有了改进.在业务上,由区域性分析和预报系统(RAFS)得到关于垂直运动和降水分布的预报差不多有3年了.不过,尽管观测资料中的小尺度现象对于预报重要的天气过程来说是重要的,但在分析和初值化的过程中经常被去掉或平滑掉.当     

雷达联防在短时预报中的作用

灾害性天气是一种中小尺度天气系统,生命史短,突发性强,造成的天气剧烈,利用常规天气预报方法是难以准确预报的。然而,利用天气雷达加强观测,进行联防,对它的初生、发展、消亡全过程就可以尽收眼底。对灾害性天气的发生能提前0～3小时或3～6小时发出准确警报,使之...     

京、津、冀中尺度危害性天气监测和超短期预报试验计划梗概

近三十年来,随着全球大尺度探测网的建立和健全,对大尺度天气学的掌握有了长足的进展,使中、短期天气形势预报的准确性有了明显提高;但是对于一些危害性强对流或局地气象过程还了解得不多,其预报也困难重重。其原因主要有二。一是这类天气过程常常是由空间尺度较小(十到百公里)、时间生命较短(一到几小时)的所谓中小尺度系统造成的,而现有的常规观测网空间格距太大,观测时间的间隔太长,捕捉不住它们,因而对它们的发生     

卫星资料在模式初值中的初步应用研究

运用物理初值化方法,将气象卫星资料引入模式初始场,使初始场向观测场逼近,试图改进由于初始资料不完善而造成的模式积分前期降水量偏少的现象。应用ARPS中尺度模式对天津地区的一次强降水天气过程进行了数值模拟对比试验,结果表明,加入卫星观测资料后,部分卫星观测为对流云区,水汽和云水物质的水平和垂直分布进行了较为明显的调整,模式的临近短时降水预报也有明显增强的趋势。可判断出模式的初始状况更接近观测实际,对提高中小尺度天气系统的短期和临近预报的准确率有积极作用。     

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)。     

“8.24”桂西南大暴雨过程分析

利用常规高空和地面观测资料、中尺度自动站观测资料、多普勒天气雷达等非常规资料,对2011年8月24日高空槽、切变线和地面弱冷空气共同影响下桂西南出现的大暴雨过程的热力、动力、水汽等环境条件和雷达特征进行了分析,表明暴雨前期水汽及能量条件不满足广西典型暴雨天气特征,暴雨前0-12小时水汽、动力、热力条件的急剧增加,水汽辐合上升运动的强盛,有利于触发中小尺度对流系统的发生发展,对暴雨的临近预报具有一定的指示作用,中尺度系统的维持少动对此次强降水过程的维持发生具有触发作用.     

MM5中尺度模式及其微物理过程

非静力平衡模式MM5，除掉了静力平衡假定，可以将模式格距减小到10km以下。由于在物理过程参数化、网格嵌套、资料四维同化等方面也有许多改进，大大改善了模式性能，扩展了其应用范围。应用MM5对我国中尺度天气系统的大量个例模拟研究及业务预报试验表明，MM5可以较好地模拟预报我国的中小尺度天气系统，适合制作乡镇短期天气要素预报。     

黔南“95.6.25—26”暴雨分析

通过常规气象资料与静止气象卫星数字化红外云图相结合的方法，分析１９９５年６月２４日下午到６月２６日下午造成黔南州一次连续性暴雨的天气过程，剖析造成这次连续性暴雨的大尺度天气背景和中小尺度天气系统发生、发展和消散的活动过程。     

南通地区雹暴预报模式

雹暴是一种强对流不稳定天气,属于中小尺度现象,多产生于飑线、中小尺度切变和低压等对流系统。目前在实际工作中直接分析中小尺度系统作降雹预报尚有困难。由于某些特定的天气尺度系统与一些中小尺度系统之间存在较密切的关系,所以往往通过分析使中小尺度系统产生和赖以生存的天气尺度条件,来预报这种强对流天气。本文主要着眼于高空槽组合和从高空到地面的天气尺度系统三度空间配置特征,建立雹暴预报模式。     

“7.21” 暴雨过程动力因子分析和预报研究

针对2012年7月21～22日发生在我国华北地区的暴雨过程,利用美国全球预报系统资料对湿热力平流参数、对流涡度矢量的垂直分量、热力波作用密度、热力位涡波作用密度、热力位势散度波作用密度和湿斜压涡度等动力因子进行计算和诊断分析,结果表明,该暴雨过程是由高、低空急流、高空槽、副热带高压、冷锋和辐合切变线等多个天气系统共同作用造成的。降水区具有垂直上升运动强烈,垂直热量输送明显,湿等熵面向下伸展和水平风垂直切变显著等动、热力学特征。湿热力平流参数等动力因子综合反映了上述动、热力垂直结构特征,因而与6小时观测降水的发展移动有一定相关性。全球预报系统48小时预报的动力因子高值区在走向和落区上与6小时观测降水区比较接近,代表动力因子对降水落区有一定的指示意义。利用全球预报系统的预报场资料对动力因子暴雨预报方程进行计算,结果表明,在降水中心位置预报方面,动力因子降水预报比全球预报系统本身的降水预报更接近观测实况。ETS（Equitable Threat Score）评分计算表明,对于降水的早期预报,动力因子降水预报评分略高于全球预报系统本身的降水预报评分,说明动力因子暴雨预报方程有一定的降水预报能力,可以应用到实际天气业务预报中。     

错报降水过程的天气分析

本文对铜川1983-1987年(1984年缺资料)6-9月份,38次中雨以上天气过程的24小时空、漏报情况进行分析归纳,从历史预报的失败中吸取教训,这对总结预报经验,减少失误有一定的意义。通过分析,我们把错报个例分成两类:第一类为客观原因造成的错报。即由于受目前天气预报的水平及观测手段的限制而造成的失误。如:现在还不能在24小时内准确地预报中、小尺度系统的生消。这类错报在目前的情况下是不可避免的。第二类,主观原因造成的错报,主要是经验不足而造成的错报。这类错报通过不断地分析总结,我们认为失误是可以减少的。38次空、漏报过程中,属于第二类的有30次,占78％,其中空     

对流天气临近预报技术的发展与研究进展

目前，临近预报技术主要包括雷暴识别追踪和外推预报技术、数值预报技术以及以分析观测资料为主的概念模型预报技术等。其中，识别追踪和外推预报技术主要以雷达资料为基础，在这方面，交叉相关外推和回波特征追踪识别外推是比较成熟的技术，已经用于许多的临近预报业务系统中，其缺陷是预报时效较短，准确率也不是很高。随着精细数值天气预报技术和计算机技术的发展，利用多普勒天气雷达资料和其它中小尺度观测资料进行数值模式初始化，来预报雷暴的发生、发展和消亡已经成为一个研究的热点，该技术发展很快但还不成熟。概念模型预报技术主要是通过综合分析多种中小尺度观测资料，包括雷达和气象卫星资料等，在此基础上建立雷暴发生、发展和消亡的概念模型，特别是边界层辐合线和强对流的密切关系等，再结合数值模式分析预报和其它外推技术的结果，然后建立雷暴临近预报的专家系统，其不但可以获取雷暴和对流降水移动、发展的信息，还可以预报它们的生成和消亡。检验和定性评估也表明，将多种资料和技术集于一体的概念模型专家系统，其临近预报的准确率最高，时效也最长，是临近预报技术未来发展的主要趋势之一。NCAR的Auto Nowcaster系统是雷暴临近预报概念模型专家系统的一个典型代表。     

“7.21”暴雨过程动力因子分析和预报研究

针对2012年7月21~22日发生在我国华北地区的暴雨过程,利用美国全球预报系统资料对湿热力平流参数、对流涡度矢量的垂直分量、热力波作用密度、热力位涡波作用密度、热力位势散度波作用密度和湿斜压涡度等动力因子进行计算和诊断分析,结果表明,该暴雨过程是由高、低空急流、高空槽、副热带高压、冷锋和辐合切变线等多个天气系统共同作用造成的。降水区具有垂直上升运动强烈,垂直热量输送明显,湿等熵面向下伸展和水平风垂直切变显著等动、热力学特征。湿热力平流参数等动力因子综合反映了上述动、热力垂直结构特征,因而与6小时观测降水的发展移动有一定相关性。全球预报系统48小时预报的动力因子高值区在走向和落区上与6小时观测降水区比较接近,代表动力因子对降水落区有一定的指示意义。利用全球预报系统的预报场资料对动力因子暴雨预报方程进行计算,结果表明,在降水中心位置预报方面,动力因子降水预报比全球预报系统本身的降水预报更接近观测实况。ETS(Equitable Threat Score)评分计算表明,对于降水的早期预报,动力因子降水预报评分略高于全球预报系统本身的降水预报评分,说明动力因子暴雨预报方程有一定的降水预报能力,可以应用到实际天气业务预报中。     

“新疆山洪灾害防治县级非工程措施建设项目”资料共享平台软件开发

一、项目背景 我国山洪地质灾害防治点多、面广,山洪地质灾害異有突发性、普遍性、破坏性的特点,预测、预报、预警难度大。 由于造成局地暴雨的中小尺度灾害性天气系统从生成到发展只有几小时甚至几十分钟的吋间,因此山洪地质灾害防治需要能够获得局地性、突发性强降水等灾害性天气发生发展的精确预报。这对气象部门的天气预报水平,特别是降水的定时、定点、定量精细化预报、短时临近预报能力提出更高的需求。     

新一代双偏振天气雷达(CINRAD/SAD)精细化探测技术

新一代双偏振天气雷达在暴雨、台风等灾害性天气监测和预警中发挥了重要的作用。随着气象现代化发展以及预报时效性、精细化度的要求不断提高,S波段新一代双偏振天气雷达已不能充分满足发展过程迅速的中小尺度天气系统的研究、预警。气象雷达的时空分辨率对探测强对流过程中小尺度结构有重要作用,提高天气雷达时空分辨率是精细化探测技术的关键,本文着重从新一代天气雷达的时空分辨率、体扫方式等方面,通过对天气雷达脉冲重复频率、信号处理方法及扫描方式等进行改进,提高新一代双偏振天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气的探测能力,以获取快速变化的天气过程精细化特征,获得更新更快、分辨率更高的观测资料。     

2003年7月31日固原暴雨天气数值模拟

利用中尺度数值模式MM5。对2003年7月31日宁夏固原暴雨天气过程进行了数值模拟,结果表明：模式能较好地模拟出这次天气过程的影响系统及其演变,揭示了常规观测中无法分析到的中小尺度天气系统。模式输出产品导出的螺旋度、对称不稳定、湿焓、非地转湿Q矢量等物理量。对本次强降水天气具有较好的描述能力和预报指导意义。     

地面自动站要素实时收集系统

短时临近预报必须有在时间和空间上进行加密的实况信息,因为短时灾害性天气都是中小尺度天气系统造成的,中小尺度天气系统具有生命史短、空间尺度小特点,只有在时间和空间上足够小的网格才能对中小尺度天气系统识别、跟踪,并对其进行短时临近预测。     

一次大风天气的中小尺度特征分析

应用深圳新一代多普勒天气雷达、边界层风廓线雷达和区域气象观测站等多种观测资料,对2009年3月5日深圳市一次局地大风天气的中小尺度特征进行了分析。通过分析造成大风天气的颮线过程急流变化、飑线内小尺度强对流系统结构特征,以及受灾地点附近地面风向、风速、气压、气温和降水量等气象要素变化特征,认为飑线内的小尺度强对流系统造成了这次大风灾害。发现飑线在东移发展过程中,有高空急流动量下传特征,飑线内的小尺度强对流系统有移动速度快、生消时间短、中心风速大的特点,其速度中心区具有上大下小的漏斗状及前倾垂直结构特征、具有局地弱龙卷的特征。     

北京局地暴雨过程中近地层辐合线的形成与作用

由近地面层辐合线（切变线）引发的局地暴雨是北京夏季一种较为常见的天气类型。利用常规气象资料、数值预报产品难以分析预报出引发局地暴雨的中小尺度系统、进而不能正确把握降雨出现的时间、落区和量值的大小。本文利用北京S波段多普勒天气雷达（CINRAD-SA）监测资料、风廓线仪、微波辐射计等新型探测资料,以及北京加密自动站观测资...     

2000年以来我国长江中游区域暴雨研究进展

长江中游地区是暴雨多发区和重灾区,深入认识该区域暴雨形成的中、小尺度天气系统、分析暴雨发生机理与发展暴雨、洪水预报技术,对于我国防洪减灾具有重要意义。针对长江中游区域暴雨从观测到资料分析、机理研究,再到数值预报与水文应用研究,重点从暴雨外场观测试验及资料反演和中尺度资料融合技术、长江中游暴雨MCS(中尺度对流系统)观测分析和理论研究、中尺度暴雨数值模式研究和长江中游水文气象耦合的暴雨洪水预报系统四个方面介绍了2000年以来我国科研业务单位的主要研究进展,并对制约长江中游区域暴雨研究深入与预报水平提高的主要问题进行了简要讨论,对未来的研究趋势进行了展望。