延伸期预报中的可预报性浅析

延伸期（10-30天）预报是无缝隙集约化预报预测业务体系的重要一环,一直以来在防灾减灾科学决策中起着重要作用。然而实际预报中,其准确率较中短期天气预报和气候预测均明显偏低,原因在于随着预报时效延长,预报结果存在明显的不确定性。因此,业务预报中需要充分考虑预报对象的可预报性。本文通过总结延伸期时效可预报性的来源、主流数值模式预报性能的现状,介绍了一线业务中的预报思路及常用的可预报性参考产品,揭示了可预报性理论在延伸期预报中的应用。同时还展望了延伸期预报未来的发展方向。     

10～30 d延伸期预报研究进展和业务现状

10～30 d延伸期预报在气象业务发展和国民经济服务中具有重要的作用。本文回顾了关于延伸期预报的相关理论和技术研究进展,概要介绍了国内外开展延伸期预报业务现状;结合目前气象科技发展水平,进一步分析和阐述了现阶段我国开展延伸期预报业务亟待解决的关键技术问题,旨在共同探讨和推动延伸期预报业务的发展。     

10~30 d延伸期可预报性与预报方法研究进展

10~30 d延伸期的可预报性既依赖于初始条件,也与缓变的下垫面有关,寻找延伸期时段内可预报性较高的低频特征,识别延伸期的可预报性来源及影响的物理机制是提高延伸期预报水平的关键。近年延伸期可预报性来源、热带大气季节内振荡监测预测和影响等领域的研究取得较大进展,提出和应用了动力统计相结合以及大气低频信号释用等新的延伸期预报方法。对延伸期可预报性来源及其与初值和外强迫异常的关系分析表明,海气相互作用能提高亚洲和西太平洋区域延伸期时段大气环流和要素的可预报性。热带大气季节内振荡、平流层爆发性增温以及各种次季节尺度的海气、陆气耦合作用和大气响应均为延伸期预报提供了重要的可预报性来源。由于数值模式延伸期时段的预报性能与实际业务需求还存在一定距离,基于动力统计相结合和物理统计的延伸期预报方法被广泛应用于业务预报,表现出一定的预报技巧。     

气候变化对延伸期预报的影响

10～30 d时效的延伸期预报,作为无缝隙预报预测体系中至关重要的一环,连接着天气预报和短期气候预测。受不断加剧的气候变化的影响,延伸期预报将面临更为重大的挑战。首先概述国内外延伸期预报现状,然后分析了全球气候变化对极端天气气候事件分布特征、关键环流系统可预报性等方面的影响,发现气候变化将导致延伸期预报难度加大、需求更加旺盛,同时也更加突显延伸期预报在防灾减灾方面的作用。进一步展望延伸期预报将面临的新挑战以及未来业务发展的新动向,提出了适应气候变化的应对措施和建议,如大力发展数值预报模式、深入开展延伸期预报机理研究、大力发展动力—统计相结合的预报方法以及尝试多学科交叉协作等。     

15~30d延伸期逐日预报在线显示平台的设计与实现

延伸期逐日预报是近年来涌现出的新兴气象业务。详细介绍了浙江省气候中心研发的15~30 d延伸期逐日预报在线显示平台。该平台以CFSv2和DERF2.0两个气候模式的预报产品为依托,基于5日集合平均方案,运用双线性插值技术形成0.25°×0.25°格点预报产品和省、市、县(市、区)三级行政区域站点预报产品,通过绝对误差和空间相关系数两种方法开展预报检验。针对县级气象部门的精细化服务需求,设计了15~30 d预报时间序列显示界面,并通过"包络线法"和"误差线法"分别给出平均气温和降水预报的上下限。业务平台测试版试运行以来表现出较好的预报性能,以2016年4月两次持续性强降水过程为例分析了平台的预报表现,结果表明平台分别提前20 d和16 d预报出这两次过程。针对存在的问题和不足进行了探讨,指出大力发展数值模式解释应用技术和概率预报是业务平台不断走向深入的技术基石。     

10-30天延伸期预报及其策略思考

在当前的气象预报业务中,10~30 d的延伸期预报是“无缝隙预报”中的难点。由于理论基础尚不完备,致使延伸期的准确预报还存在诸多困难。但对10~30 d延伸期预报业务迫切的社会需求,使其成为众多气象专家关注的研究热点。本文对10~30 d延伸期预报的概念、意义进行了阐述,在此基础上对其物理过程性质和预报困难的原因进行了分析。讨论了延伸期预报的预报对象,并在借鉴前人成果的基础上,总结归纳出了低频振荡方法、经验波传播方法、相似预报方法、物理统计方法、动力学方法（集合预报方法）、大气环流模式和中期模式集合方法、动力统计方法、综合集成方法等8种做延伸期预报的方法。     

低频天气图预报方法的思索

对当前国内推广应用低频天气图延伸期天气过程预报方法需要思考和探索的几个问题：气象服务需求、完善技术方法、今后如何发展等提出了一些见解,供推广应用低频天气图延伸期天气过程预报方法的有关省市自治区业务单位思索。     

基于MJO的延伸预报

近10年来,2～4周的延伸预报成为天气和气候业务预报发展的一个方向。目前比较有效的方法是根据季节内振荡的传播,尤其是MJO振荡(30～60天周期)的传播来制作延伸期预报。国际上一些天气-气候预报中通过数年的业务试验已取得了初步结果。作者首先介绍了MJO振荡及季风的季节内振荡(MISO)特征,并从季节内振荡与中纬度相互作用的角度讨论了制作延伸预报的理论依据;进一步对延伸预报的可预报性、预报方法及国内外业务应用进展进行了综述,并以江淮梅雨为例探讨了我国延伸预报的可预报性及信号;最后阐述了延伸预报的发展趋势。     

基于季节内振荡的延伸预报试验

2～4周的延伸预报是近年来国际上天气和气候业务预报发展的一个重要方向。本文以江淮梅雨区降水为例, 在利用集合经验模态分解 (EEMD) 及多变量EOF方法获取梅雨区降水及其影响系统低频信号的基础上, 采用最优子集回归方法、 经验波传播 (EWP) 方法及全球海气耦合模式产品, 对梅雨季节内演变的延伸期预报方法进行了预报和试验, 以期为建立延伸期预报业务提供科学依据。试验结果表明: (1) 大气季节内振荡对梅雨区降水的延伸预报具有重要的应用价值, 可能是联系天气过程和异常的重要系统。(2) 通过EEMD方法提取前期降水演变及影响因子的季节内振荡信号, 采用最优子集回归统计学方法对梅雨区逐候降水量演变进行超前30天预报是有可能的。(3) EWP经验动力方法对热带ITCZ活跃异常的未来40天东传可能具有较好的预报效果, 还可能较好地预报出延伸期的梅雨区风场距平演变, 具有一定应用价值。(4) 全球海气耦合动力模式输出产品在延伸期环流形势趋势预报及20天左右的MJO指数预报方面有一定的参考价值。     

Extended Range Forecast Experiment Based on Intraseasonai Oscillation

2～4周的延伸预报是近年来国际上天气和气候业务预报发展的一个重要方向.本文以江淮梅雨区降水为例,在利用集合经验模态分解(EEMD)及多变量EOF方法获取梅雨区降水及其影响系统低频信号的基础上,采用最优子集回归方法、经验波传播(EWP)方法及全球海气耦合模式产品,对梅雨季节内演变的延伸期预报方法进行了预报和试验,以期为建立延伸期预报业务提供科学依据.试验结果表明:(1)大气季节内振荡对梅雨区降水的延伸预报具有重要的应用价值,可能是联系天气过程和异常的重要系统.(2)通过EEMD方法提取前期降水演变及影响因子的季节内振荡信号,采用最优子集回归统计学方法对梅雨区逐候降水量演变进行超前30天预报是有可能的.(3)EWP经验动力方法对热带ITCZ活跃异常的未来40天东传可能具有较好的预报效果,还可能较好地预报出延伸期的梅雨区风场距平演变,具有一定应用价值.(4)全球海气耦合动力模式输出产品在延伸期环流形势趋势预报及20天左右的MJO指数预报方面有一定的参考价值.     

单站资料均一性对本地气候资料趋势结果的影响

10～30 d延伸期预报在气象业务发展和国民经济服务中具有重要的作用.本文回顾了关于延伸期预报的相关理论和技术研究进展,概要介绍了国内外开展延伸期预报业务现状;结合目前气象科技发展水平,进一步分析和阐述了现阶段我国开展延伸期预报业务亟待解决的关键技术问题,旨在共同探讨和推动延伸期预报业务的发展.     

海河下游延伸期降水过程的低频预测方法

本文对海河下游地区强降水过程与大气低频信号进行了诊断分析,结果表明雨日的低频涡度场在我国存在显著的偶极子型异常分布。根据这一异常分布特征构造了一对低频预报指数Dcurl35和Dcurl12以及相应的延伸期强降水过程的低频预报方法。进一步使用该低频预报方法进行了历史降水过程的回报检验和2014年强降水过程的预报试验,结果证明该方法对海河下游延伸期强降水过程有较好的预报能力,可以实际应用于海河下游延伸期强降水过程预报业务。      

集合预报及其在中期天气预报中的应用

作者概述了集合预报的基本概念，集合预报中期天气预报中的意义与作用，现有的主要集合预报产品以及集合预报在美国美国国家气象中心和欧洲中期天气预报的业务运行。简要介绍了我国国家气象中心在动力延伸预报和集合预报方面的试验研究情况。     

旗县级预报服务业务平台的设计与实现

平台集值班信息、浏览信息、预报制作、专项制作、服务产品、资料查询、系统设置、系统帮助等8个板块。实现了对预报值班登记分析和管理;对上一级预报服务业务指导产品的浏览和分析;提供较多实用的预报工具,对提高预报服务水平将会起到很好的促进作用;提供实用的专项预报制作方法便于旗县级开展专业专项服务;提供了预报、服务产品等多种产品的制作;规范了决策服务、公众服务、专项服务的产品模式,制作产品时图文并茂;实现了历史资料的实时查询和制作图、表。通过平台的建设和实施,为业务人员提供一个更为丰富的预报、服务业务信息平台。     

利用MM5开展精细化预报业务

介绍了怀化市气象台利用中尺度数值预报模式系统（MM5）开展精细化预报制作的情况。提出随着地市气象卫星综合应用业务系统（9210工程）和计算机网络的全面建成。特别是微机版本的中尺度数值预报模式（MM5）在地市级气象台站应用，使得地市级气象台开展精细化预报业务服务成为可能。并简单地介绍了精细化预报的制作方法、预报产品种类、精细化预报产品对外发布的方式以及预报效果。     

大气低频振荡与延伸期预报

为了能从大气低频振荡角度研究延伸期降水过程预报问题,引入了一种新的预报方法—低频天气图,并且分析了低频天气图的技术要点和技术方法。在低频天气图上,低频天气系统(低频气旋和低频反气旋),以及它们的活动特性可以被用来定性地确定南、北气流(暖、冷空气)的汇合,引起降水过程。2009年6~10月利用该方法进行上海地区延伸期降水过程预报表明,强降水过程预报效果较好,且预报时效为15~45天,可以在延伸期业务预报中应用。     

东亚地区冬季地面气温延伸期概率预报研究

利用TIGGE资料中的ECMWF、NCEP、UKMO三个中心集合预报系统以及由此构成的多中心集合预报系统所提供的地面2 m气温10~15 d延伸期集合预报产品,建立贝叶斯模式平均(Bayesian Model Averaging,BMA)概率预报模型,对东亚地区冬季地面气温进行延伸期概率预报研究。采用距平相关系数、均方根误差、布莱尔评分、等级概率评分等指标分别对BMA确定性结果与概率预报进行评估。结果表明,BMA方法明显地改进了原始集合预报结果,预报技巧优于原始集合预报,且多中心BMA预报优于单中心BMA预报,最佳滑动训练期取35 d。BMA预报为气温的延伸期概率预报提供了更合理的概率分布,定量描述了预报的不确定性。     

贵州省暴雨BP神经元网络预报方法

引入人工智能方法，应用BP神经元网络技术，结合数值预报产品、动力诊断产品和当地预报经验指标，构造了贵州省期暴雨落区预报的人工神经元网络模型，实现了全省各大－暴雨落区的逐日概率预报，为业务预报提供了客观预报指导产品。     

一种适用于延伸期过程事件预报的检验方法

基于延伸期过程性天气气候事件预报评估的特点,结合实际科研和业务工作的需求,提出了一种适用于延伸期过程预报的检验方法 (简称PPS方法)。该方法参考了常用的预报评分方法准则,借鉴了命中率、假警报率、欧式距离和动态时间弯曲距离等评估检验方法。利用命中率、假警报率和该方法对实际预报中可能出现的有漏报没有空报和既有漏报也有空报这两类情况的多个实例进行对比分析,表明该方法既能考虑大气随着时间的延长预报效果急剧降低的特性,也考虑了相似时间序列度量不精确匹配和形变的问题。利用该方法对1999—2010年冬季冷空气过程业务预报进行检验,结果表明:该方法能清晰表征延伸期预报时段内冷空气过程预报的准确程度,真实反映了目前延伸期预报准确率较低的现状,有较好的适用性。同时,该方法也适用于其他延伸期过程事件预报的评分,具有较好的应用前景。     

利用MM5开展精细化预报业务

介绍了怀化市气象台利用中尺度数值预报模式系统(MM5)开展精细化预报制作的情况.提出随着地市气象卫星综合应用业务系统(9210工程)和计算机网络的全面建成,特别是微机版本的中尺度数值预报模式(MM5)在地市级气象台站应用,使得地市级气象台开展精细化预报业务服务成为可能.并简单地介绍了精细化预报的制作方法、预报产品种类、精细化预报产品对外发布的方式以及预报效果.