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。     

2014年河南汛期久旱转雨过程分析及模式预报检验

利用常规气象观测资料、土壤相对湿度监测资料以及数值模式预报产品对2014年汛期的久旱转雨过程进行了分析和检验。结果表明:环流调整是久旱转雨过程的必要条件;500h Pa高空槽东移配合中低层切变线和低空急流东伸加强及地面倒槽发展形成了此次天气过程;低空急流发展为此次暴雨提供充沛的水汽,暴雨落区与水汽通量和水汽通量散度以及垂直速度大值区位置相吻合,另外850~700h Pa大于64℃是此次暴雨预报的指标之一。对T639和ECMWF模式产品检验分析表明,两个模式都对稳定性降水预报有优势,ECMWF-THIN模式对降水预报有48小时提前量。     

北疆春季降水相态转换判识和成因分析

2014年4月13-15日北疆出现了大范围雨转雪天气和强降雪过程,给当地工农牧业及人民生活造成严重影响。对这次过程,利用天气学诊断方法,分析了其发生发展过程,并得到此次灾害性天气过程中雨雪相态转换和降水强度的预报指标。结果显示:(1)此次天气过程是在中亚低涡两次生成、发展和减弱过程中出现的。(2)中低层温度变化是预报北疆春季降水相态转换的关键因子和指标,中层温度可区分雪和雨夹雪,T_(500)-25℃、T_(700)-12℃可判定为雨夹雪转雪;低层温度可区分雨和雨夹雪,T_(850)-2℃和T_(925)2℃时雨转雨夹雪,T_(850)-4.5℃用来判别雨夹雪转雪。(3)春季北疆沿天山一带和天山山区的降水中水汽凝结起主要作用,中低层水汽冷凝结是影响降水强度的重要因子,水汽条件越好、冷空气越强、凝结厚度越厚、持续时间越长,则降水强度越强,水汽冷凝结强度决定了降水强度的大小。     

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.     

ECMWF产品逐日降水客观预报业务系统

选用ECMWF格点场资料,用差分法、天气诊断、因子组合等方法构造能反映本地天气动力学特征的预报因子库,对预报因子和预报量进行线性（0,1）标准化处理,采用PRESS准则初选因子,用最优子集回归建立0~120 h降水预报方程,用多因子概率权重回归预测其降水概率。预报系统投入业务应用,检验证明预报效果较好,提供了有效的地市级客观预报指导产品。业务系统与MICAPS对接,实现全自动化,输出的预报产品客观、定量。     

几种气象因子场与南昌市天气要素的关系

降水、气温、风等天气要素的变化是由各种气象因子场共同决定的,由于各种气象因子场的变化与组合极其复杂多样,所以天气要素的变化也极其复杂多样.预报员在日常预报中积累了丰富的经验,知道哪些因子场在哪些天气要素的预报中特别重要.例如:对风的预报来说,地面气压场最重要;对气温预报来说,低层的冷暖平流起决定作用;而在降水预报中,则要着重考虑中低层低值系统、水汽含量及西南气流的强弱.但是,到目前为止,除了数值预报之外,我们只能定性说明因子场的重要性,而无法定量表示它们究竟重要到什么程度,甚至于,在预报中有时候还会忽视一些重要气象因子场的作用.为了定量描述各种气象因子场在天气要素预报中的作用,我们设计了一个计算方案,在22～37°N、     

2008年1月洛阳持续低温降雪天气综合分析

利用常规天气资料、数值预报产品分析了2008年1月中旬洛阳市出现的低温、雨雪天气过程,结果表明:青藏高原东侧异常活跃的西南气流源源不断向东输送是降雪的主要水汽来源,中低层切变线和低压环流是产生降雪的主要影响系统,贝加尔湖西南侧的冷空气分股扩散南下为降雪提供了有利条件;冷高压的轴向、强度及位置与低温及降雪的持续时间关系密切;中低层西南风速辐合、切变线及冷空气的位置可反映出强降雪的落区.欧洲数值预报产品对降雪的开始、结束时间预报较好,对持续的低温天气趋势预报较成功;日本传真降水预报08时12 h、72 h和20时36 h准确率最高,漏报率相对大于空报率;T213预报24 h降水、日本格点预报12-24 h降水、德国预报36-72 h降水准确率较高,有一定的参考价值,但空报率大于漏报率,预报量级偏大概率较大.     

杭州市典型雨转雪天气成因及预报模型

利用2008—2018年的NCEP(1°×1°)再分析资料、常规气象观测资料和降雪加密观测资料,选出杭州地区10次典型的雨转雪天气过程,从大尺度环流背景和动力、水汽以及热力因子等物理量场结构方面展开研究,最终得出杭州冬季典型雨转雪天气的预报模型:①大尺度环流配置需满足能为雨转雪天气的形成提供有利的水汽、动力抬升以及中低层上暖下冷的逆温或等温层结条件;②水汽和动力因子等物理量须满足产生纯雪的特定条件;③杭州温度层结须为T_(2m)≤1.5℃、T_(925)≤-4.0℃、T_(850)≤0℃、T_(700)≤-1.0℃和T_(500)≤-10.0℃。此外,进一步补充了杭州可能产生大雪甚至暴雪量级降雪的特定条件。最终选取2019年初的2次典型降水过程进行预报回报检验。     

降水落区多模式超级集合预报系统

利用多个数值模式的雨量预报集合为站点雨量预报初值,遵循预报员对降水预报分析的思路,将其以系统、能量、水汽、地形等因子对降水所作的定性预报分析结论转换为因子信度,利用因子信度对站点雨量预报初值作增减的强迫运算,并将地面站点上的相关要素转换为强迫系数,再次对站点雨量预报值作增减的强迫运算,由此得出包含多模式集合预报值、人对诸多定性因子分析信息、站点地面要素差异等综合因素的站点雨量定时定量预报值,从而实现降水客观、定点、定量预报.     

夏旱期间人工增雨有利天气形势短期预报概模

利用常规资料,通过对有利于人工增雨作业天气型中的两类优势型(T、R型)进行分析发现:在台风型(T)情况下,有利于人工增雨作业的前一天形势是500 hPa副热带高压呈带状分布,脊线位于30°N以北,西脊点在110°E或以西,中低层在120°E附近存在台风倒槽(或存在低压环流),地面处东南气流中;在弱流场型(R)下,其前一天天气形势是中低层有足够水汽输入条件或存在中尺度低值系统,对应地面存在静止锋或为均压场。以此为依据建立了短期(24 h)预报概模。结果表明:预报概模在实际业务应用中效果尚好。     

菏泽市一次暴雪天气过程的预报分析

利用常规天气图、数值预报、卫星云图、雷达资料和各种物理量场等对2009年11月11—12日菏泽市暴雪天气过程进行综合分析。结果表明：深厚的水汽、充足的水汽来源和中低层水汽辐合作用是暴雪天气发生的必不可少条件,影响这次暴雪有两个水汽来源,一个是700hPa的西南气流对水汽的输送,一个是850hPa的偏东风对水汽的输送,两个水汽输送带的辐合中心在菏泽交汇,造成此次暴雪天气;低层辐合高层辐散是造成这次暴雪的垂直环流机制;数值预报对于强降水出现的时间和落区有一定的指导意义。     

6月暴雨数值预报客观释用分县预报系统

以日本降水数值预报为指导产品,结合本州天气实际,通过寻找因子,建立6月暴雨客观自动分县预报系统。该系统在1996年业务试运行中,已显示出较强的预报能力。     

降水落区多模式超级集合预报系统

利用多个数值模式的雨量预报集合为站点雨量预报初值，遵循预报员对降水预报分析的思路，将其以系统、能量、水汽、地形等因子对降水所作的定性预报分析结论转换为因子信度，利用因子信度对站点雨量预报初值作增减的强迫运算，并将地面站点上的相关要素转换为强迫系数，再次对站点雨量预报值作增减的强迫运算，由此得出包含多模式集合预报值、人对诸多定性因子分析信息、站点地面要素差异等综合因素的站点雨量定时定量预报值，从而实现降水客观、定点、定量预报。     

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。     

低涡影响下的西北地区东部暴雨个例分析

利用常规气象观测资料、陕西区域自动站观测资料、多源融合逐小时0.05°×0.05°格点降水资料、 NCEP1°×1°再分析资料和卫星探测资料对2019年8月2—4日西北地区东部一次由低涡向东北方向移动引发的暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：500 hPa中纬度低槽、副热带高压、低槽携带的弱冷空气及来自台风外围和副高外围的暖湿空气为此次暴雨过程提供了非常有利的条件;大气整层水汽通量及水汽通量散度在本次低涡暴雨预报中具有一定的意义,水汽通量的突增对应降水的增强,水汽通量大值中心叠加强水汽通量辐合区对应强降水落区;500 hPa正涡度平流使低涡移动发展,对暴雨的发展和移动有很好的指导意义,对流层低层温度平流对低涡移动路径方面有良好预报指示作用;对流层上层高位涡向下伸展,分裂的高值扰动可促使中低层气旋涡度发展,影响低涡加强,对流层中低层700 hPa附近上正下负的分布形态促进了不稳定能量的释放,有利于低涡暴雨的发生;暴雨期间卫星云图上表现为逗点型云带,与低涡系统对应良好。     

贵州西部两场典型暴雨个例对比分析

利用ECWMF数值预报产品资料、逐日客观分析资料、常规观测资料以及高密度区域气象自动站降水资料和物理量资料,对2011年6月中、下旬发生在贵州西部地区的两场暴雨天气过程进行对比分析。结果表明:①两场暴雨的发生,中低层均有西南低涡沿切变线东南移和强盛的西南暖湿气流,第1场有高原槽,第2场既有高原槽又有南支槽等天气条件的有效合理配置,以及较强的垂直上升运动和充足的水汽、能量条件,为暴雨产生提供充分的条件。②区域气象自动站降水资料显示,中小尺度天气系统演变对强降水落区有很好的指示意义。③WRF模式较准确地模拟出降水落区、强度以及700 hPa上西南涡沿切变线移动趋势,对类似暴雨短时临近预报具有重要的指示意义。     

WRF模式2005年汛期在陕西应用与分析

对W RF模式在陕西2005年汛期试运行情况进行分析,发现模式对暴雨落区及降水强度和不同类型的降水预报结果比较理想,5 km模拟的降水落区和强度更接近实况,但预报时效相对较短;15 km模拟结果具有较长的预报时效,对强降水过程预报结果较好,一般可达36~48 h。利用每6 h模拟降水输出结果,可判断出强降水发生时段。模式可作为未来客观预报陕西转折性天气和暴雨天气的一种新技术工具。     

亚运气象服务演练预报检验分析

通过检验2009年广州亚运气象服务演练中预报员的综合预报和SAFEGUARD精细化预报系统产品,分析预报误差,结果表明:1)温度预报,预报员对转折性降温过程的释用产品修正效果明显,而平稳天气过程则不显著;2)定量降水预报,预报员对降水出现的时间分布主要依靠模式或客观释用,对小量级降水系统性高估,而对大量级降水则明显低估;3)亚运场馆风场受周边城市环境影响大,预报难度高。     

6月暴雨数据预报客观释用分具预报系统

以日本降水数值预报为指导产品，结合本州天气实际，通过寻找因子，建立６月暴雨客观自动分县预报系统，该系统在１９９６年业务试运行中，已显示出较强的预报能力。     

一次局地短时强降水的成因和预报误差分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和多普勒天气雷达资料,对2016年8月6—8日潍坊一次强对流天气的成因和预报误差进行了分析,结果表明：1）500 hPa冷涡底部低槽、850 hPa低涡切变线和地面倒槽是主要影响天气系统, 数值预报对此次天气过程的影响系统预报偏差大,而预报员对数值预报依赖程度高是此次预报失误的主要原因;2）850 hPa以下强的水汽辐合是强降水发生的重要条件,低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雨产生的动力机制,位势不稳定因中高层的冷空气入侵下沉得以加强;3）列车效应和强回波维持少动是造成短时强降水的重要回波特征,逆风区的发展和移动对于判断强降水的落区有指示作用,多普勒雷达反演风场中的中尺度辐合线是导致局地强降水发生的直接原因;4）风廓线雷达水平风场可以连续地反映降水过程中风场垂直结构及其变化,降水发生前探测高度明显升高,中高层冷空气侵入时间与强降水的时段相对应。