柳州区域综合法降水客观预报工具

近年来,随着数值预报产品预报质量的逐年提高,利用数值预报产品建立客观预报工具的条件已经成熟。作为一种尝试,作者采用经验回归模型与天气系统订正相结合的综合预报方法,建立了一个客观预报工具。利用2001年12月至2003年2月共14个月T213的3h降水量48h预报、T213的850hPa 48h水汽通量预报、T213的850hPa 48h水汽通量散度预报、日本48h降水预报格点资料、日本700hPa的48h垂直速度预报格点资料、北京24h降水预报资料、等共六个因子作为预选因子。在属于格点数据的因子中均挑选出各预报站点附近的六个格点,通过距离权重插值法将各站附近的点插值到站点,形成新的时间序列。北京24h降水预报资料是MICAPS第14类数据,经过解码后可直接得到站点资料。利用所得到的新的数据序列与对应各站的历史降水资料作逐步回归分析,各站一致通过F=3.0置信检验的因子均为T213的48h水汽通量预报、日本48h降水预报格点资料、北京24h降水预报共三个因子,利用这三个因子建立柳州区域各站24h降水预报共12个方程。利用上述模型对历史资料进行回报,效果较好。对2003年3月下旬至4月的试报发现,该模型对于晴雨定性预报效果较好,但对降水定量预报上有较大误差,特别是对于较大的降水过程预报降水量偏小。为了改变这种情况,作者考虑到利用天气系统来订正的方法,即利用500hPa和850hPa08时中央台天气分析图上的低涡、槽线、切变线和台风位置等天气系统及其位置来订正方程的预报。订正后,经3个月的预报发现,效果明显改观。为便于评分,将预报结果按业务规定以无雨、小雨、中雨、大雨、暴雨五个量级输出。至此,整个工具建模基本完成。本工具经过八个多月的运行,证明预报效果较好。最好的预报成绩是TS分56分,平均成绩为TS 44分,基本达到人工预报的水平。     

上海市电力负荷与气象因子关系及精细化预报

电力负荷预测是电力调度的重要参考依据,气象条件对电力负荷有重要影响。利用上海市2004—2008年15 min 1次的电力负荷资料和宝山气象站 (区站号58362) 同一时段3 h 1次的气象观测资料,对上海市电力负荷特征进行分析,发现不同温度区间和不同天气类型电力负荷的日变化特征有明显差别。采用逐步回归方法得到各温度区间日平均气象负荷率的预报方程,通过系数订正,得出不同天气类型的逐时负荷预报。2009年试报结果显示:采用预报日前3 d的趋势负荷平均值作为预报当日的趋势负荷值,得到的日平均负荷预测值的误差最小,约为3.6%;非工作日日平均负荷的平均预报相对误差比工作日大;日平均气温超过18 ℃时,工作日日平均负荷的预报误差较小;低于18 ℃时,预报误差明显增大;逐时负荷平均预报误差约为4%。     

分县温度预报方程的建立及其逐步订正

使用2000—2004年1-12月850 hPa天气图、日本FXFE782、FXFE783预报图、预报区域5个测站逐时自记及自动站观测资料,应用温度方程理论,从380个样本中筛选出平流项和非平流项因子17个,利用多元回归统计模型,以及850 hPa分型的△T值为逐步订正值,建立了四季分县温度预报方程,在2005年11月—2006年2月应用中取得较好效果,预报误差小于±3.0℃平均误差0.7℃。     

基于探空资料因子组合分析方法的冰雹预报

以1978—2007年四川省宜宾探空站200 km范围内共45例降雹事件与非降雹事件作为时间样本,将利用T-lnp探空资料计算表征热力、动力、水汽条件、温度、高度等物理参数作为预报因子,采用因子组合分析方法对3244个预报因子进行筛选,找出影响宜宾探空站附近降雹的预报因子,并计算得到它们的阈值及组合关系,建立了冰雹预报指标判别式。两个主要因子为400 hPa饱和湿静力温度与850 hPa湿静力温度之差 (T_σ400*-T_σ850) 和400 hPa与地面垂直气压梯度之差 (G_z400-G_zsurface),两个条件因子为700 hPa水汽压与饱和水汽压之差 (e₇₀₀-e_s700) 和700 hPa露点温度与饱和湿静力温度之差 (T_d700-T_σ700*)。将2008年全年732例时次的T-lnp探空资料代入判别式进行试报,探测率为84%,空报率为67.7%,成功指数为30.4%,试报结果表明:基于探空资料因子组合分析方法得到的冰雹预报指标判别方法可行,具有一定准确性。     

2003年淮河上游区域暴雨的水汽特征

利用合成平均天气图资料和T213数值预报产品物理量中的水汽因子,对2003年6～7月出现在淮河上游的5次暴雨过程的水汽条件进行了分析,结果表明水汽分别来自孟加拉湾和南海;暴雨产生前后,850～500 hPa三层中均以850 hPa水汽含量最大,且辐合亦最明显;当850 hPa和700 hPa天气图上分别在桂林到长沙和昆明到贵阳有＞200×10-4kg·s-1·m-1·hPa-1和＞100×10-4kg·s-1·m-1·hPa-1的水汽通量大值中心,且上游风速又大于下游时,可考虑未来24 h淮河暴雨的产生;当T213数值产品中淮河上游区域的相对湿度、比湿和水汽通量的预报值大于诊断量的临界值的绝对值时,亦可作为暴雨预报的参考依据.     

新疆农业区电力负荷与天气的关系

用2005--2006年新疆农业区电力负荷与气象资料,统计得出电力负荷的年、季变化与农事活动周期相符,电力负荷日变化的次高峰与日最高气温、最小相对湿度出现时间较一致.将逐月的日平均电力负荷及变化量分别与气压、气温、空气湿度、风速和降水量做相关分析,并将有无降雨日分段统计.结果表明,电力负荷与降水量、湿度和气温的变化关系较为密切.利用逐步回归方程将4种不同模式模拟的电力负荷进行了误差分析,发现要素差值模式的模拟效果较好,并对2007年5月的电力负荷进行了预测检验及误差分析,得出:在降雨日,用上一日负荷计划当日负荷的误差高达63.2%,而用要素差值模式预测电力负荷的误差为18.7%,月平均预测误差由前者的26.0%下降到13.4%.     

宁夏汛期分级降水客观预报方法应用检验

利用2010—2013年5—9月T639模式产品和同时段宁夏25个国家级气象站降水实况资料,应用概率回归和交叉验证方法,建立宁夏汛期5—9月小雨、中雨、大雨3个级别的168 h分级降水概率预报方程,对比检验客观产品T639-MOS、数值模式T639和上级指导产品NMC对2014年5—9月降水预报效果。检验结果表明:相较T639和NMC,T639-MOS空报率明显降低,漏报率略有增加,但预报准确率明显提高,预报技巧较T639和NMC平均提高10%左右;T639-MOS对大范围降水和强降水预报效果较好,且随着预报时效临近,数值模式预报性能调整,预报能力显著提高;客观方法选取的预报因子代表性和物理意义明确,水汽、动力和热力因子是宁夏降水预报的关键因子,其中,小雨预报关键因子是中低层水汽通量,中雨和大雨预报关键因子是湿位涡和经向风,大雨预报还考虑了关键动力因子的高低层配置;宁夏降水样本数相对较少,且主要以小雨为主,中雨以上降水是小概率天气,所以,降水强度越大,漏报率越高,预报准确率明显下降,但不同级别降水都是T639-MOS预报准确率最高。     

T213与T639资料驱动WRF的预报初步检验比较

使用2009年春季和夏季两个时段全国08时24h雨量观测资料,采取累积降水检验、平均误差和均方根误差分析方法,对用T213资料驱动WRF(WRF-T213)和用T639资料驱动WRF(WRF-T639)的预报进行评估检验和比较,并选择一次降水过程作对比分析。主要结果如下:WRF-T639部分雨量级的Ts评分有时略低于WRF-T213,但其空报率和系统偏差比WRF-T213小,从而使其预报效率和ETS评分均高于WRF-T213;分析24、48h的500hPa高度场、850hPa风场和海平面气压预报的平均误差及均方根误差发现,WRF-T639的形势场预报总体上优于WRF-T213;降水个例分析表明,WRF-T213预报的高压脊偏强,西南急流区以及有利的涡度场、散度场和垂直速度位置偏北,这导致其雨区偏北,WRF-T639对高度场、风场等的预报均优于WRF-T213,降水落区的预报和实况接近,其预报的地面低压偏强是造成雨量偏大的原因之一。     

台风路径完全预报方法初探

引言 本文利用500hPa的环流资料与相同时刻的台风路径,用逐步回归方法建立了台风中心未来48小时和60小时的路径预报方程,然后使用B模式的500hPa 48小时形势预告图来作具体台风路径预报。该方程的拟合绝对平均误差和实际试报误差比其它统计方法和统计-动力方法小。     

一种改进的BP算法及在降水预报中的应用

传统BP(back propagation)算法在实际应用中具有网络结构参数和学习训练参数难以确定、泛化能力差、训练学习易陷入局部极小点等问题。该文在传统BP算法的基础上,提出一种改进算法,在训练过程中能自动确定各种参数,并避免陷入局部极小点,提高网络的泛化能力。利用2003—2005年5—9月中国国家气象中心T213的数值预报产品,通过动力诊断得出反映降水的物理量,然后从中挑选出与降水关系较好的25个因子,连同中国国家气象中心T213模式、日本气象厅业务模式和德国气象局业务模式相应的降水量预报结果作为预报因子。采用改进的BP算法建立江淮流域68个站24 h降水(08:00—08:00,北京时)3个等级(降水量≥0.1 mm,降水量≥10 mm,降水量≥25 mm)的预报模型。通过对2006—2007年5—9月68个站试报结果表明:改进BP算法对降水预报的TS评分大大高于传统BP算法,也高于几种模式的降水预报结果,同时,改进算法使降水预报的平均空报率、漏报率明显降低。     

基于天气分型的夏季逐时用电负荷预报

用2004年和2005年6—8月用电负荷资料和气象资料,分月建立了日平均气象负荷预报方程。讨论了用气象负荷的日变化量来代替总用电负荷的日变化量进而预报逐日总负荷的可行性。分5种天气类型统计了各天气类型下逐时负荷与日平均负荷的比率,日平均用电负荷预报值与该天气类型的逐时比率相乘得到逐时用电负荷的预报值。经2006年试用,日平均用电负荷预报的平均相对误差为2.0%,逐时用电负荷预报的平均相对误差为2.9%,对日平均用电负荷起伏较大的变化过程做出了准确预报。     

广西电网电力负荷变化特征与气温的关系及其预测

通过分析1997-2003年5～10月广西电网电力负荷月、周和节假日的变化特征，及与气温的相关关系，发现：电力负荷基本呈逐年增加的趋势，工作日和非工作日有着不同的变化特征，电力负荷与气温有明显的相关关系。采用逐步回归方法，建立了广西电网逐日电力负荷预测模型，对2002-2003年模型的拟合结果及2004-2005年模型的预测结果分析表明：模型对广西逐日电力负荷具有较好的拟合和预测效果，对逐日电力负荷的季节变化具有较好的拟合效果，尤其是夏季预测与实况趋势基本吻合。     

广西电网电力负荷变化特征与气温的关系及其预测

通过分析1997-2003年5-10月广西电网电力负荷月、周和节假日的变化特征,及与气温的相关关系,发现:电力负荷基本呈逐年增加的趋势,工作日和非工作日有着不同的变化特征,电力负荷与气温有明显的相关关系。采用逐步回归方法,建立了广西电网逐日电力负荷预测模型,对2002-2003年模型的拟合结果及2004-2005年模型的预测结果分析表明:模型对广西逐日电力负荷具有较好的拟合和预测效果,对逐日电力负荷的季节变化具有较好的拟合效果,尤其是夏季预测与实况趋势基本吻合。     

数值预报产品在桂林暴雨预报中的应用研究

利用1998～2002年4～7月间欧洲、日本,2002年5～7月我国数值预报产品进行统计分析,总结出以数值预报产品为主的暴雨预报模式指标。这一模式指标,为日常预报工作中以天气学预报为主转向以数值预报为主奠定良好基础,也为预报员提供客观简捷的预报方法。通过一年的试报探索和一年的实际业务应用,其预报准确率较为理想。     

上海中尺度数值预报系统暴雨实时预报分析

简要介绍了最新研制的基于神威—Ⅰ超级计算机上的上海中尺度数值天气预报系统，其最高水平分辨率达到3km，并利用该系统对2002年5月29～30日华东地区的暴雨过程进行了实时预报；根据模式输出结果，分析了大尺度环境流场及各物理诊断量，探讨了该暴雨的主要成因；同时对单个站点的要素预报做了对比分析。结果表明：该数值天气预报系统具备了一定的业务运行能力，可为预报员提供较好的参考依据。     

桂林市暴雨预报系统

桂林市暴雨预报系统是对当天的实况资料进行分型,再通过指标法以及结合T106数值预报产品和在老预报员经验的基础上制作出的一个应用简便、直观、有效的暴雨预报方法.     

天气业务的现代化发展

在回顾天气业务60年来的发展历程,总结天气业务发展经验的基础上,指出天气业务的现代化发展是以天气预报的精细化为基本特征,以提高精细化预报基础上的预报准确率为根本要求。天气业务60年的实践表明,天气业务的现代化发展得益于:(1)大气科学理论的发展;(2)现代气象科技的进步;(3)气象业务体系的完善;(4)气象服务需求的牵引。面向现代天气业务的发展,提出了需要把握的4个要点问题:(1)数值预报技术的核心作用;(2)专业化的预报业务技术体系;(3)集约化的预报业务流程;(4)专家型的预报员队伍等。这些应成为发展现代天气业务的重点任务。     

均生函数残差预报模型在降水预报中的试验研究

在均生函预报模型的基础上，利用其残差数据序列对均生函数预报模型进行校正，提出了均生函数残差预报模型。运用两种模型对百色市6、7、8月月降雨量进行了历史样本拟合，并进行独立地样本预报试验。预报结果发现，均生函数残差预报模型对原有模型在预报精度上都有一定的改进，取得了较好的预报效果。同时，利用MannKendall法和Yamamoto法，可以明确突变开始的时间，指出突变区域，使待报时段与建模资料处在同一气候阶段则预报效果更为理想。     

客观定量预报中降水的预处理

建立预报模型前, 对降水量进行一定的处理会对预报效果有较大的影响。对于降水量为0的样本, 根据对应的相对湿度情况分别赋予0或不同的负值, 并通过神经网络方法, 以中国国家气象中心T213模式、德国气象局业务模式和日本气象厅业务模式相应的降水量预报结果作为预报因子, 利用2003年和2004年夏季资料分别建立了处理后降水量以及未经处理降水量的预报模型。以北京等站为例, 2005年夏季试报结果的对比分析表明:通过相对湿度对降水量进行适当处理后, 预报结果从TS评分、空报率、漏报率及预报偏差来说, 不论是与不进行处理的预报结果还是与模式直接的预报结果相比都有提高, 尤其是减少了空报的情况。该处理方法简单可行, 并且对降水预报效果提高明显。