基于计算复杂度分析的算法改进

通过对传统的GRIB编码数值预报产品转换为Net CDF编码产品的算法进行计算复杂度分析,针对算法空间复杂度高,IO操作频次高的情况进行优化,提出了行之有效的改进算法。在Net CDF月数据量955 GB情况下,新算法内存占用仅为传统算法的十万分之一,时间约为传统算法的十分之一。本研究通过对传统算法的复杂度分析,解决实际算法中的瓶颈,为业务中其他类似算法,提供一个崭新的解决思路。     

基于机器学习分类算法的臭氧浓度等级预报在长沙的应用

为准确预报臭氧浓度等级,基于EC_THIN全球天气模式产品和我国自主研发的CMA_GFS全球天气数值预报产品以及华南GRACEs大气成分模式输出产品,融合气象和环境观测数据,使用6种机器学习智能算法,构建耦合数值预报模式和机器学习的混合模型,旨在充分发挥数值预报与机器学习智能算法的优势和互补协同作用,实现臭氧浓度等级预报准确度的跨越式提升。共设置4个控制试验,选取不同的特征产品,依次使用机器学习经典分类算法对长沙市未来4天的臭氧浓度等级进行分类预报,取测试准确度最高的模型输出结果作为结果统计。发现：最优模型1～4天的测试准确度分别为81.7%、81.7%、78.3%、60.9%,大大高于大气成分模式预报和预报员经验,达到预期设计目标;高质量的天气模式产品对模型贡献大,而大气成分模式产品对模型贡献有限;模型3天以内预测性能较好,低等级预测性能较好,高等级预测性能一般。提出解决方案供讨论：增加高等级样本数量,增强模型对此类事件的识别能力;加强高等级臭氧污染的机理分析,组合出更精炼的因子供模型使用。     

基于Hadoop的数值预报产品服务平台设计与实现

数值预报产品数据与日俱增,采用传统的关系型数据库对其进行存储和管理存在效率低和存储能力不足的问题。另外,基于文件的存储方式在数据存储处理、数据读取和算法计算等方面存在性能瓶颈。针对这一问题,基于Hadoop技术体系设计了分布式的数据存储模型,实现了数值预报产品数据的分布式存储和处理,开发了数值预报产品数据接入处理模块;并实现了基于Rest Web Service的获取数值预报产品要素场数据访问接口、时间序列数据访问接口、数据下载接口等业务应用接口。多业务用户的实际业务测试表明, 该平台在诸如数值预报产品气象数据处理和业务应用方面较传统技术架构具有一定优势。     

数值预报产品释用业务系统历史数据存储与检索

该文介绍了在国家气象中心中短期精细化数值预报产品释用业务系统中的历史数据存储结构的设计原理。基于该数据存储结构,依照用户的要求,可方便地选择区域大小,检索出某要素某段时间的数据,还可通过计算机编程实现国家级数值预报释用业务需求的历史数据处理和预报因子分析功能,表明新的历史数据存储结构简炼合理,灵活实用,能够极大地提高数值预报产品释用的工作效率。     

GRAPES_RAFS系统研发

基于GRAPES (Global and Regional Assimilation and Prediction System)模式的GRAPES_RAFS (Rapid Analysis and Forecast System)系统是一个向前的间歇性同化分析的分析系统,能将多种高时空分辨率的观测资料充分利用起来,同时也是一个不断更新数值预报产品的中尺度数值预报系统.本文从该系统的结构、流程所涉及的各技术环节进行阐述,通过与业务GRAPES_MESO的预报效果对比分析对该系统的短时临近预报能力以及影响该系统短临预报性能的关键技术进行研究.研究结果表明:利用我国新一代数值预报系统GRAPES模式及GRAPES_3Dvar建立的全国稠密资料快速更新同化分析预报系统(GRAPES_RAFS系统)具有一定短时临近预报能力.同化系统的背景误差协方差准确描述、模式系统动力框架及物理过程精确度的提高能有效提高该系统的预报能力,而局地稠密资料的合理使用是该系统提供高质量预报的另一个关键技术,在资料相对稀少的情况下,该系统的短临预报性能面临严重挑战.     

关于在动力统计预报中使用多时刻资料的可能性

一、前言早在1958年,顾震潮就提出了多时刻初始资料在数值预报模式中的应用问题,并且证明了用单点多时刻资料和用一个时刻的面上资料效果是等价的。此后,郑庆林、杜行远、丑纪范、郭秉荣等人进一步论证了在数值预报模式中使用多时刻初始资料的可能性,并且在具体的预报模式中实现了使用多时刻资料。对于时效较长的数值预报,使用连续的多时刻初     

T639数值产品对吉林地区降水预报的释用分析

通过把T639数值预报产品中有关降水所需水汽、动力条件的物理量,按吉林市各点进行插值,进入数据库,与降水实况资料进行对比检验,找出各物理量在降水预报中的临界值,在此基础上用各物理量集合确率进行集合降水预报,有效提高了T639数值预报产品对吉林地区降水天气的预报水平。由于降水在天气过程中是非连续性因子,而各物理量因子都是连续性因子,本文将对使用连续性好的物理量预报非连续性的降水方面进行分析。     

用不确定度指数实时评价模式预报场业务性能

引入不确定度概念,结合“马赛克化”方法,定义不确定度指数和不稳定度指数,开发了实时业务系统,对ECMWF、JMA和T213的数值预报场进行了实时的性能评价;通过一段时间的资料统计,对3个模式的总体性能进行了对比。结果显示,该方法可为实时评价数值预报产品的性能提供一种客观依据,为预报员在日常预报工作中对数值预报模式性能的了解和科学选用数值预报产品提供科学定量的参考。     

用数值产品作分县分级降水预报

利用T10 6数值预报产品资料 ,用人工神经网络建立铜川 3站 2 4、 4 8时分级降水预报方法 ,作为开展数值产品在地市级台站定量统计释用的一种尝试 ,经实际使用 ,该方法是可行的     

MICAPS4预报业务系统建设进展与未来发展

以精细化预报为标志的现代天气预报业务对高时空分辨率气象数据的应用提出了更高的需求,而传统的预报分析制作系统MICAPS3（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 3）无法满足符合大数据特征的实时预报相关的数据应用。同时,模式预报和集合预报应用已在各专业预报领域中发挥越来越重要的作用,网格预报产品正在涵盖全部的预报业务流程,而MICAPS3无法提供便捷高效的支撑。为解决上述问题,国家气象中心启动了MICAPS4建设,一方面建立了基于大数据的气象实时预报应用技术体系,解决了气象大数据处理、存储、分析和显示效率的关键技术难题;另一方面搭建了多个满足不同复杂预报业务需求的专业化版本。MICAPS4将信息化技术与预报技术、预报业务流程紧密结合,解决了现代化预报方法的平台化集成应用与精细化预报制作的关键技术难题,基于MICAPS4基础框架的多个专业版在中央气象台和部分省级气象台进行业务化应用推广。基于CIMISS（China Integrated Meteorological Information Sharing System）-MICAPS4的海量数据存储环境,极大减轻了系统部署和本地化工作量,显著提升了数据解析及数据存储访问效率。     

变分质量控制在区域GRAPES-3DVAR中的应用研究

观测资料的质量控制是数值预报系统中不可缺少的重要组成部分.质量控制方案的好坏影响到数值预报分析系统中观测资料的使用,影响数值模式初始分析场的效果,还直接影响模式预报的结果.本文将变分质量控制方案应用于我国的区域GRAPES三维变分(3DVAR)同化系统中,改善了该系统分析与预报效果,并对2009年7月2日00:00(北京时)-3日00:00发生在我国南方的一次暴雨过程进行了数值模拟试验及2009年夏季(6-8月)3个月的连续试验.个例试验和连续试验结果均表明,应用变分质量控制后的分析结果更加合理.尽管对高度场和风场的分析结果改变不显著,但湿度场的分析结果得到改善,水汽输送强度得到调整,更加合理且接近实况;对预报模式初值的改善具有积极意义.同时也提高了模式对降水落区、强度的预报能力.     

中期“MOS”预报方法初探

目前中期数值预报资料不断增多,数值预报传真图在中期预报中发挥着越来越大的作用。为利用现有数值预报成果,我们采用日本96小时500mb数值预报传真图的高度场与我省春季(4—5月)降雨、大风、降温建立“MOS”方程,制作中期预报。经过试验和1984年使用证明,具有较好的预报能力。     

高分辨率数值探空资料在呼和浩特地区暴雨预报中的应用分析

利用BJ-RUCV2.0数值模拟资料、呼和浩特站观测资料,借助2013年7月14—15日呼和浩特地区暴雨过程,对比了数值和观测两类探空资料的参量差异,分析了数值探空资料的预报性能,结果表明:(1)就露点温度预报而言,提前12h起报的数值探空预报效果更好,但每个起报时刻的数值资料都对整层大气预报略偏湿;(2)提前12h起报的数值探空资料所反映的逆温层位置和厚度最接近实况资料,对温度预报效果最好;(3)与观测探空资料相比,数值探空资料的不稳定能量偏强,这将导致模拟降水出现时间比实况要提前;(4)在对短时临近预报有指示意义的12h预报时效内,CAPE值08时起报的误差较小,K指数20时起报的预报误差较小。     

数值预报产品在一次强天气过程中的应用

通过实况场分析表明:能量的积累和位势不稳定层结的建立是产生本次过程的基础,低空急流为本次过程提供了有利的动力条件,而水汽条件的突变、上升是产生本次过程的根本原因.将上述结论和具有预报时效的数值预报释用产品进行对比分析,结果表明,在连续几日数值预报比较稳定的情况下,形势场、要素场、变量场可信度高,可以作为预报的重要依据.数值预报要素场的突变是产生转折性天气的先兆条件之一.     

区域中尺度数值预报模式梅雨期降水预报的检验与分析

对区域中尺度数值预报模式ZMM4对我省1995-1997年梅雨期的降水预报能力进行了检验;结合梅雨期的天气形势特点与日本E03的降水预报作对比分析,结果表明ZNH4有较好的预报能力。但与E03一样,雨量容易报得偏小,分析结果有利于数值预报产品的业务使用和模式的改进。     

数值预报产品在一次强天气过程中的应用

通过实况场分析表明：能量的积累和住势不稳定层结的建立是产生本次过程的基础，低空急流为本次过程提供了有利的动力条件，而水汽条件的突变、上升是产生本次过程的根本原因。将上述结论和具有预报时效的数值预报释用产品进行对比分析，结果表明，在连续几日数值预报比较稳定的情况下，形势场、要素场、变量场可信度高，可以作为预报的重要依据。数值预报要素场的突变是产生转折性天气的先兆条件之一。     

1998年副热带高压中期数值预报产品的误差分析

通过统计和动力学分析结果的验证,可以得到:(1)欧洲中期数值预报产品是预报副高中期活动的重要依据,并且预报值的平移订正不可能对预报准确率有多大的改进。(2)不考虑天文潮汐可能是1998年欧洲中期数值预报产生较大误差的重要原因。(3)进一步分析找到二条判断欧洲中期数值预报因不考虑天文潮汐将发生较大误差的指标: ① 当交点月奇异点月下点 54.7 线与当日20时500 hPa的 50～150 E 范围内副热带急流槽线相重合,并与等温线夹角 α>60 °时,那末若以奇异点后0～2天作为初日,欧洲中期数值预报120 E 588线北界预报将出现连续三天大于等于2个纬距的连续性错误(7/9),反之,将不出现连续性错误(13/13);② 在不满足上述情况下,如果54.7 跋咄ü至迅备咧涞脱骨保?则在交点月奇异点当日出现离散性错误(5/7),反之,将不出现错误(6/6)。(4)1999～2000年汛期实际应用结果基本上证实了上述二个指标。     

T639降水预报产品的应用和检验

简单介绍了T639中尺度数值预报产品及其使用,对2009年夏季5—8月T639降水预报产品在威海市的使用效果进行总结和验证。对降水趋势预报、时效为3小时和12小时的定性预报、定量误差进行了统计;分析了天气系统与降水落区预报的关系。结果表明：3小时趋势预报准确率较高;3小时预报中,大部分时段预报值大于实况值;12小时预报中,各时段预报准确率均在30%左右。     

2007年主汛期武汉区域四种数值模式定量降水预报评估

利用武汉中心气象台研发的“武汉区域气象中心天气轨道业务产品检验与评估平台”,对武汉区域气象中心在业务中使用的T213、AREM、日本数值预报模式和德国数值预报模式在2007年主汛期的降水预报进行了分级降水检验以及时空分布演变综合评估。结果表明,日本数值预报模式的综合预报性能最好,AREM次好,各模式均存在对强降水预报漏报率偏大的问题;AREM模式对降水带分布和中心强度的预报与实况最接近,表现出对降水带分布较强的预报能力,其它模式对强降水中心位置及强度的预报均有一定偏差;四种数值模式对区域强降水过程的发展趋势具有较强的预报能力,但降水量预报与实况有一定的差距。     

日本数值产品对丹东暴雨预报的天气学检验与误差分析

使用2001年7月—2010年8月日本数值模式传真图资料,以辽宁丹东为代表站点,采用统计学与天气学检验相结合的方法,对日本数值模式暴雨预报性能和误差进行检验和分析。同时,对日本数值模式高空环流形势、中低层影响系统及物理量场预报进行检验。结果表明：1）日本数值模式对暴雨预报的TS评分为21.8%,具有一定预报能力;预报正...