一个多重决策的动态模式

本文描述了花费-损失比情况下多重决策的一个动态模式。提出了一些涉及天气预报的最优使用和经济价值的理论与数值结果。假设决策者要在n段时间不断选择行动,使总的预期花费最小。在研究预报价值中,考虑了三类天气信息:1)气候信息,2)完全信息,3)不完全预报。考虑到最优策略形式和三类信息总的期望花费之间关系,提出了理论结果。此外,描述了不完全预报质量和价值之间关系。数值结果从含有特殊模式参数值的动态模式导出。这些结果包括理想策略和各种时间范围、气候概率及花费-损失比值的完全、不完全预报的经济价值。不完全预报精确度和价值间的关系也被检验了。还简要讨论了动态模式的几个可能扩展的决策问题。     

气候资料、气象预报和最优经济决策

天气预报的最终目的是为服务对象能达到节约劳动力与资金,减免气象灾害的损失和破坏,提高经济效果。这个问题不仅与预报准确率有关,而且与使用天气预报的方法有关。合理地利用天气预报,采取最优经济决策,可以大大提高天气预报的经济价值。相反,天气预报使用不当,即使准确的预报,也可能造成不应有的经济损失。为此,许多气象学家和经济管理学者对此问题作了研究。本文介绍国外在这方面的研究成果。一、分类预报时的最优经济决策 1.有一个二分类预报时的决策设某决策者(天气预报使用单位)面临二类天气;W_1(不利天气);W_2(无不利天气)。可采取二种措施A_1和A_2。相应的花费用货币单位表示如表1(C=Cost(费用);L=Loss(损失))。     

1997年7月19日影响北京地区的暴雨个例分析

针对在实际业务预报中经常遇到的北京地区降水的两种特殊性(明显天气系统移来时，北京地区降水明显比周围偏多或偏少)，选取一个实例利用中尺度非静力模式(MM5)对降水比周围偏多情况进行了高分辨率数值模拟和敏感性试验。结果表明，该模式比较成功地模拟了此次天气过程及其相关的中尺度系统的发生发展，凝结潜热对天气过程的发生发展有重要作用，而地形在天气过程中也起着主要作用，低层潜在不稳定能量的储备和输送是暴雨发生不可缺少的条件。     

美国国家天气局预报质量的趋势

本文描述了美国国家天气局(NWS)1967-1985年预报质量趋势的研究结果。主要针对降水概率预报和最高最低温度预报。从诸方面考察了数值-统计预报模式作出的客观预报和NWS预报员做出的主观预报的趋势。除了气象要素、预报类型和验证方法外,还按季节(冷和暖)、提前时间(三或四个时段)以及NWS划分的区域(四个区域和它们的组合)区分预报结果。在国家级预报中,这三种气象要素的预报几乎在所有层次上质量都表现出明显的正趋势。只是最低温度预报对这个一般结果说是例外,主要是对60小时的提前预报。国家级趋势一般是客观预报比主观预报明显,冷季比暖季明显。至于地区级,预报质量趋势几乎都是正的,而且对大多数个例,在统计上是显著的。然而,发展趋势不明显的情况出现于区域级比出现于国家级更频繁。表现为正趋势的结果说明气象要素天气预报的现有水平明显地高于15-20年前的水平。     

多模式温度集成预报的检验分析

该文利用C#程序语言逐日读取欧洲数值预报模式(Ec)、中国数值预报模式(T639)、德国天气在线(ZX)、美国天气(MG)、中国天气(ZG)、中央气象台指导预报(ZY)6家模式预报的日最高气温(Tg)和日最低气温(Td)预报值,建立预报数据库。使用LINEST函数对Tg和Td做多元回归分析,得出6家模式的集成预报结果,结果表明:集成预报(JC)比6家模式预报准确率都高;同时,建立本地化订正方法,将原6家模式Tg和Td进行订正后再集成,结果表明:订正后的集成比直接集成准确率提高了0%～4%,说明订正方法的使用对提高气温预报准确率有一定的效果。另外,通过对各家模式预报结果和集成预报结果的检验分析,不仅为预报员择优使用数值预报产品提供参考依据,也为数值预报产品释用提供一定的参考方法。     

三个模式对2008年夏半年西南区降水预报效果的检验

利用AREM(-YWand SY)、T213L31、JAPAN三个模式对2008年夏半年(5~11月)西南地区(25°~34.5°N,97°~110.5°E)降水预报进行了统计检验,并对其中两次强降水过程的预报效果进行对比分析,以期了解各模式在西南地区的预报效果及特点,结果表明:(1)小雨-大雨量级JAPAN模式预报情况较好,暴雨量级T213L31、JAPAN、AREM均预报较好,大暴雨量级AREM-SY模式预报较好。(2)对西南地区的降水预报,T213L31预报偏强情况较多,AREM预报偏弱情况多,JAPAN预报相对适中。(3)在西南地区,当降水陡增(即实况降水量较前一天大一个量级以上,且雨量比前一天多5 mm以上)和其后强降水持续阶段,是各模式预报偏弱情况最可能发生的时期,同时也是各模式预报效果较差的时段。(4)三个模式在青藏高原东南缘地区均有降水空报现象,AREM模式的降水空报与其在此处存在低涡空报有关。(5)对于西南低涡这一尺度小、结构复杂的特殊天气系统,当前模式对其强度、位置和诱发的强降水预报效果仍有待提高。     

北京地区降水的特殊性及其预报方法

实际业务预报中，北京地区降水经常发生两种特殊情况，即明显系统移来时北京地区降水明显比周围偏多或偏少。对此，选取两个实例，利用中尺度非静力模式(MM5)进行了高分辨率数值模拟和敏感性试验。结果显示，该模式较成功地模拟出了这两次天气过程及其相关的中尺度系统的发生发展，还显示，凝结潜热对迎风坡天气过程的发生发展产生了重要作用，地表特征对背风坡天气过程产生了重要影响，而地形在两次天气过程中都起着主要作用，低层潜在不稳定能量的储备和输送是暴雨发生不可缺少的条件。     

天气预报效益定量评估方法的应用

根据历史上某种天气出现的概率及预报情况,分别应用随机决策期望值准则,概率统计及统计决策理论建立距阵评价模型三种方法,计算天气预报的潜在经济效益,并以实例进行详细说明。用户可以根据对天气的不同需求及防护费,损失费等情况,参考不同的经济效益评价方法,合理安排生产活动,使得经济上收益最大,损失尽可能减小。并为专业气象服务的效益评估提供了重要参考。     

两分类天气预报的准确率判据与经济效益评价

一、效益矩阵与共轭矩阵在评价分类预报的经济效益时经常要用到两个列联表.一个表示生产单位在不同天气条件下采取不同决策时的平均收益(或损失)的列联表,又称效益(或损失)矩阵,其通式如下     

一种评价休耕与播种问题中天气预报经济效益的动态决策模式

本文用决策分析方法评价不完全天气预报的经济价值并研究马尔可夫过程的一组动态决策模式.这种动态模式的数学表达式将未来天气状态的不确定信息与决策过程结合在一起.同时,研究了天气信息价值以及模式在气象学上的应用实例.作为模式的一个具体应用,详细讨论了休耕和播种问题.在这一问题中,假设农场主的目的是在无限时段中使总期望效益增至最大.还估计了当前的季节降水预报以及这种预报质量提高之后对农场主的经济价值.     

基于最新全球集合预报系统的可预报性评估

为了提供有价值且可靠的概率(或者不确定性)预报,最新的全球集合预报系统已在美国国家环境预报中心日常业务运行,以满足社会需求。通过对各个关键要素的概率预报统计检验,可为广大用户提供这些概率预报的信心指数。但是预报(或集合预报)能力不仅取决于我们使用的预测要素,而且与时间和空间分辨率,极端事件或者高影响天气,以及预报时效有关。以大尺度天气系统预报为例,通常选择北半球500 hPa位势高度距平相关指数或概率指数表征模式的预报能力。如参照北半球500 hPa位势高度的距平相关指数(60%AC)或概率预报技巧指数(25%CRPSS),美国全球集合预报系统能够提供大约10 d的技巧预报。从全球集合预报系统输出的各预报要素,满足不同时空尺度需求的角度进行讨论,其可预报性(或预报极限)能够为模式研发人员、一线预报员和用户提供参考。尤其是对大气可预报性的深入研究,对于从科学与技术角度全面提升数值预报系统水平非常重要。当能够确定可预报性(或是预报误差)的真实来源时,科学家(包括模式研发人员)就能够有针对性地修改与完善。将传统的可预报性研究与改进的能够更客观地表述预报不确定性的集合预报相结合,所得可预报性将提供另一种有价值的参考。可预报性研究总体表明,全球集合预报系统对行星波、大尺度和天气尺度的系统(或者过程)可能分别具备约15、12、10 d的预报能力。对于热带天气过程的预报,如果进一步改善模式偏差和物理参数化过程,其MJO(Madden-Julian Oscillation)预报技巧可以延长至32.5 d。     

甘肃省冰雹天气的卫星云图分析

冰雹是我省主要灾害性天气,用天气图做冰雹预报困难较多。卫星云图能反映云的分布,直观地表示对流发展的程度,为冰雹预报提供了重要的依据。本文根据1973年艾萨-8、诺阿-2卫星云图资料,分析了甘肃省的冰雹天气,总结出冰雹天气的云图特征,指出两类冰雹天气的发展过程,并提出一些预报判据。     

天气预报技巧和价值的关系

利用一个简单的花费-损失比模型介绍了天气预报系统的技巧和其对用户的价值之间的关系。以欧洲中期天气预报中心的集合预报系统的控制预报和集合预报为例，对确定性预报和概率预报的情况分别进行了说明。结果表明，有技巧的天气预报系统只有在用产的花费-损矢比(C／L)在某一数值区间内时对用户才是有价值的。通过对比分析集合预报系统EPS概率预报和确定性预报的相对经济价值曲线，说明概率预报系统比一个与其质量相当的确定性预报系统具有较大的价值优势，而根据C／L选择最佳概率阈值对于实现其最大预报价值尤为重要。     

日本中尺度谱模式介绍

日本气象厅(JMA)改进并发展了日本谱模式(JSM),使之成为业务预报模式。这个有限区域谱模式在垂直方向有十九层,水平分辨率为40km。模式的预报对象是中-α尺度的天气现象以及地形扰动的细致结构。该模式能非常好地预报天气尺度背景下的中尺度结构以及与极涡有关的中尺度云系的演变。对于梅雨季节的强降水过程,模式也非常有效。降水预报在整个春季,甚至在预报的前几小时都很理想。然而夏季的情况则远不如春季。这可能是由于模式的积云参数化方案所造成。模式系统较慢的“自加速”(spin up)也是夏季预报的一个严重问题。     

一九八0年夏季陕西暴雨的云图特征

根据1971——1980年共10年资料统计,我省夏季平均每年有3.8次暴雨,而1980年出现6次,比常年偏多。暴雨是一种灾害性天气,它往往给工农业生产和交通运输以及人民生命财产带来不同程度的损失。因此先期地、准确地预报出暴雨天气,是我们气象工作者的一项重要任务,暴雨预报是一个复杂的问题,目前尚未完全解决,需要我们进一步探讨。本文应用诺阿卫星云图,并结合天气图,对80年6次暴雨进行分析,目的是通过分析摸索我省产生暴雨之云图特征,为暴雨预报从云图的角度,提供一点信息,来弥补天气图预报之不足。     

一种用于短期天气预报的高分辨率气团变性模式

本文描述了一个高分辨率气团变性(AMT)模式。该模式试图对低层大气的温度、湿度廓线,边界层结构、边界层高度、云量进行预报。它由一个一维多层边界层模式组成,多层模式沿着轨迹从气团源区平移至接收点,轨迹是在一较大尺度(有限区域)模式中计算出。温度和湿度的初始廓线从探空仪资料获得。本文描述了此模式的物理和动力学背景。用此模式作了北海上空层积云发展的个例研究,并且我们模拟了陆上晴空的表达。把此模式的输出结果 ECMWF 模式和目前业务中用的单层气团变性模式的输出结果进行了比较。还讨论了模式对初始、边界条件的敏感性。除个例研究外,在77次常规预报中采用此模式作为业务预报工具,其结果由彼此独立的预报员作了评价,因模式执行情况良好,且不须大型计算设备,因此,对短期天气预报员该模式是一个有用的预报工具。     

读图

ECMWF业务模式新预报场助力更好的天气分析和服务欧洲中期天气预报中心(ECMWF)业务预报模式最近新增加了3个重要变量的模式预报场输出产品:闪电、总水汽输送和最大对流有效位能。这些新的预报产品提升了服务(如闪电)和天气诊断(如总水汽输送和对流有效位能)利用的可能,对世界各地预报员通过进一步分析,让预报"落地"提供了关     

ECMWF高分辨率模式降水预报能力评估与误差分析

利用2015—2017年6—8月ECMWF高分辨率模式(ECMWF-Hi)的加工产品,结合我国2 400多个国家级气象站逐小时降水观测资料,对ECMWF-Hi产品24 h降水预报的准确度、集中度和相关性进行了评估,并与ECMWF集合预报模式(ECMWF-EPS) 24 h降水预报产品进行比较。为更好地描述预报的集中度,避免单纯用标准差比或平均值比刻画预报集中度的缺陷,建立一个综合标准差和平均值的R指数,用之定量描述模式预报的集中度。结果表明:(1) ECMWF-Hi在均方根误差的检验方面并未表现出优势;而分辨率较低的ECMWF-EPS集合平均预报误差最小。(2) ECMWF-Hi对研究区域降水预报的集中度的整体描述较为准确,离散度与观测较为相似,预报期望也与观测降水的期望最接近,ECMWF-Hi比ECMWF-EPS的集合控制预报与集合平均对观测降水集中度的刻画较为准确。(3)研究区域内各站点R指数分布表明,ECMWF-Hi与ECMWF-EPS控制预报、平均预报相比,对平均值预报不足的站点较多,且这些站点的预报集中度普遍大于观测,ECMWF-Hi的降水预报更接近观测降水。(4)评估应用结果表明,R指数不仅能定性评估模式的集中度,也可定量描述集中度大小。     

温度自动预报系统——英国气象局数值天气预报模式输出统计的应用

1.引言 MOS(模式输出统计)方法,是用来预报那些数值天气预报(NWP)模式不直接表示的气象变量,它的基础是建立固定等压面分散网格点上高度、温度、湿度和风等直接表示变量的数值预报值和地面温度、云高云量及能见度等观测值之间的关系。通常使用多变量线性回归模型来确定这种关系。 PP(完全预报)方法,是建立观测得到的大气变量和感兴趣的“天气”特征之间的关系,在预报时使用数值预报代替观测变量作为预报因子。美国研究组进行了大量的MOS方面的工作,将这一技术方法应用于预报很多天气变量,取得不同程度的成功。其中所设计的地面温度自动预报业务系统,在很大程度上推动了本文所描述的试验。     

沙尘天气的数值预报

沙尘天气预报的核心问题是要理解沙尘天气形成的物理机制,并定量地描述风沙的分布、强度、输送与沉降.沙尘天气的形成是一个复杂的物理过程,涉及到大气运动与地表状况等诸多因素.作者介绍了一个以数值预报为核心、以卫星观测与地理信息系统为资料背景的沙尘天气集成预报系统,特别是其中的起沙模式.作者运用该系统预报了2002年春季的沙尘天气,并用天气观测和采样观测资料对预报效果进行了鉴定.分析表明,预报系统不仅能定性预报沙尘天气的空间分布与时间演变,而且能定量预报沙尘源地、大气中的沙尘浓度、沙尘的输送以及沉降.模式72 h的预报仍然有较高的可信度.另外讨论了存在的问题和今后的研究方向.