短时强降水历史个例查询与潜势预报平台

短时强降水作为强对流的一种天气现象,是宿迁市较为常见的灾害性天气之一,常常对工农业生产、交通航运、建筑设施等造成影响。然而,预报一直是难点,因此如何利用现有的气象资料,开展短时强降水预报服务,并形成日常业务流程,对提高预报预警和防灾减灾能力十分重要。本文利用自动站逐时雨量资料、Micaps高低空和地面资料、NECP 1°× 1°的再分析资料和T213数值预报产品,基于Visual Basic语言开发了宿迁市短时强降水历史个例查询与潜势预报平台,以提高短时强降水预报质量,减少或避免气象灾害给社会经济造成的损失。     

成飞飞行区域短时强降水时空分布特征及强降水指数分析

成飞飞行空域包含高原、盆地、山区等多种地形,局地气候显著,短时强降水频发。本文使用国家气象信息中心2017-2021年多资料融合逐小时降水数据、国家自动站探空观测数据。统计分析出盆周沿山区为盆地短时强降水高发区;101°E~102°E,31°N~32°N区域为高原短时强降水高发区。利用百分位法得到高原地区强对流指数阈值：CAPE值≥1930.5J/kg;BCAPE值≥1974.7J/kg;抬升指数≥2.6℃;大气可降水量≥86.1mm;K指数≥37.2℃;SI指数≤-0.9℃。盆地地区强对流指数阈值：CAPE值≥2230.6J/kg;BCAPE值≥2264.4J/kg;抬升指数≥1.8℃;大气可降水量≥93.0mm;K指数≥40.8℃;SI指数≤-1.8℃。建立短时强降水不同下垫面强对流指数阈值,为今后短时强降雨客观预报方法,提供新的思路和方向。     

西安东部一次局地短时强降水天气过程分析

利用常规观测资料,NCEP1°×1°再分析资料和卫星云图、多普勒雷达、微波辐射计等多源数据,对2019年8月9日西安东部发生的一次局地短时强降水天气过程进行较为全面的中尺度特征分析。结果表明,小尺度的地面辐合和地形抬升是该次短时强降水的触发及加强条件;台风外围的偏东气流为强降水提供了充足的水汽和不稳定能量,且前期大气层结显示出较强的对流不稳定,有利于短时强降水触发后较大能量的释放并提升降水效率。短时强降水发生阶段监测到明显的干冷空气侵入过程,干冷空气可触发新对流,加强不稳定层结,加快水滴蒸发以增加潜热,从而加强了短时强降水。雷达反射率图上显示西安东部位于蓝田上、下游的对流单体在蓝田县附近形成对峙,并不断合并加强,是造成该地较强短时强降水的主要原因之一。     

“麦德姆”台风过程中冷空气活动分析 及风廓线雷达资料的应用

利用NCEP/NCAR 1°×1°的6 h再分析资料、常规气象观测资料和潍坊风廓线雷达资料综合分析了台风“麦德姆”影响山东时的环流背景、冷空气活动和风廓线特征,结果表明：此次台风暴雨过程中,西风槽冷空气渗透到台风倒槽云系,通过在低层形成冷垫强迫暖空气抬升,形成斜压锋区后触发不稳定能量及潜热能释放,对暴雨的产生加强起了巨大作用;风廓线雷达的垂直风场分布对此次降水的强弱特别是短时强降水的预报有明显的指示作用,低层风速迅速加大的时段与潍坊短时强降水出现的时段是一致的。     

新疆短时强降水落区的分析和预报

利用常规高空气象资料、物理量场、ＧＭＳ－５卫星数值化云图,对新疆短时强降水落区的预报方法进行了综合分析．结果表明：采用其他方法预报新疆短时强降水落区时,其范围与实际降水区偏差较大,并且牵涉面广,不利推广;而利用物理量场和ＧＭＳ－５卫星数值化云图,能够较好地预报新疆短时强降水落区,落区范围与实际强和水区偏差〈１００ｋｍ。     

基于多元线性回归的滇西南短时强降水预报模型研究

利用云南省普洱市2015—2017年多普勒天气雷达资料、探空资料和气象观测站5 min雨量观测资料,分析了普洱地区研究期间41次短时强降水的环境场和雷达回波演变特征。结果表明:中尺度辐合线、中气旋、逆风区是强降水触发和维持的重要成因。短时强降水发生前,整层大气水汽充沛,静力不稳定层结,大气可降水量(PW)≥35 mm、SI≤-0. 23、K> 35,可作为环境场对流潜势的判定因子;短时强降水发生时,雷达回波最强反射率因子≥40 d Bz,35 d Bz回波顶高> 5 km,径向速度的辐合切变量> 5 m·s^-1。通过多元线性回归分析,选取4个相关性显著的影响因子,建立普洱市短时强降水预报模型。所选预报因子包括:35 d Bz回波顶高、30 d Bz垂直剖面中心高度、30 d Bz以上雷达回波面积和SI。预报模型的回报检验表明,普洱短时强降水平均雨强相对均方根误差为17. 0%,局地降水持续时间相对均方根误差为33. 9%,局地过程降水相对均方根误差为25. 6%,回报效果较好。4次短时强降水预报检验中,平均雨强的预报误差每5 min小于1. 2 mm,局地强降水持续时间的预报误差小于10 min,局地过程降水的预报误差小于4 mm,模型均预报出局地连续性降水超过50 mm。预报模型有较好的预报能力,可应用于普洱短时强降水的临近预报预警。     

基于遗传算法的特征选择方法在短时强降水预报中的应用北大核心

利用江苏省13个气象观测站历史上短时强降水观测资料,用遗传算法进行特征选择,选定影响短时强降水的950 hPa假相当位温、700 hPa比湿、500 hPa比湿、对流有效势能(Convective Available Potential Energy,CAPE)等14个特征为主要因素,将是否为短时强降水抽象成二元分类问题。借助机器学习中CART决策树算法进行分类分析,构建便于使用的短时强降水预报规则集。实验部分,随机选择5816条样本进行训练模型,得到适合江苏地区的短时强降水规则集,利用剩余的1454条数据进行实际检验,模型的短时强降水预报准确率为91.35%,非强降水预报准确率为97.11%,较特征选择之前分别提升了8.66%和1.05%。     

冷涡背景下苏北地区连续两次强对流天气过程对比分析

利用地面观测资料、天气雷达资料和ECMWF-ERA5逐小时0.25°×0.25°再分析资料,主要从环境条件和触发机制两个方面,对2019年6月8日（简称过程A）、9日（简称过程B）影响江苏省北部的两次冷涡型强对流天气过程进行了对比分析。结果表明： 过程A是由暖湿气流引起的短时强降水伴随雷暴大风的湿对流天气;过程B则是在高层西北气流下由干冷平流强迫引起的大风冰雹伴随短时强降水的混合对流天气。过程A,由暖湿气流形成强对流不稳定层结,垂直风切变强度一般,湿层深厚,有利于短时强降水的发生;过程B,中高层的较强干冷平流叠加在低层暖湿平流上而形成强对流不稳定层结,强的垂直风切变位于中低层,配合较强的动力抬升条件,有利于冰雹的发生。两次天气过程的触发机制都是地面辐合线。过程A的预报重点为水汽条件和来自上游的对流系统与当地地面辐合线的耦合;过程B的预报重点为大气的不稳定度和冷涡后部冷空气的干侵入与地面辐合线的耦合。     

2013年“菲特”台风暴雨成因及湿位涡诊断分析

利用常规观测资料、自动站加密资料和多普勒雷达资料对2013年“菲特”台风影响浙江时的暴雨成因进行了分析,结果发现：“菲特”影响时温州、台州地区暴雨主要是由“菲特”台风本体雨带造成,宁波、舟山、湖州及嘉兴地区暴雨则是由“菲特”台风外围环流、弱冷空气和“丹娜丝”形成的偏东气流共同形成。利用NCEP/NCAR 1°×1°每日4次的再分析资料对“菲特”暴雨过程中的物理量场进行诊断分析发现,当垂直运动大值区对应低层θse高能区时一般都有强降水发生,并且与强降水落区有较好的对应性。分析湿位涡的演变特征发现：MPV1负值区和强降水落区有较好的对应关系;MPV2对强降水的预报有一定的指示意义;当负MPV1区域和正MPV2区域或正MPV2边缘区域叠加时,该区将有强降水发生。     

陕西盛夏一次强雷暴天气成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°逐6 h再分析资料、云顶亮温资料等对2019年8月2—4日西北涡作用下发生在陕西的一次强降水过程进行分析,结果表明：强降水发生在高原槽东移加深,副高西伸北抬的大尺度环流背景下,700 hPa西北涡是强降水产生的主要影响系统;台风“韦帕”与副高外围的暖湿气流为西北涡迅速增强提供了水汽、能量、动力条件,低层辐合、高层辐散进一步加强了西北涡发展;西南急流为强降水提供了水汽输送和不稳定能量,陕西处于θse高能区,大气上冷下暖存在位势不稳定层结;地面辐合线触发对流,陕南出现分散的对流性强降水,西北涡东移北上,低涡切变引发陕北系统性强降水;深厚的湿层、较厚的暖云有利于短时强降水出现;低涡降水云系中有对流单体生成发展,短时强降水出现在云顶亮温等温线密集处。     

海水养殖的气象风险分析及预报

对海水养殖灾害及适生环境条件进行分析研究，确定海水养殖气象灾害风险及以盐度、海温为特征的各类海水养殖生物适生环境风险评价标准，并建立风险指标数据库；利用1968-1982年的盐度、海温、降雨、气温、风向风速资料，采用逐步回归方法，建立以相关气象要素为因子的海温、盐度预报方程，在此基础上，通过对天气的监测预报并结合风险评价标准，实现海水养殖的气象风险分析预报，为海水养殖业防灾减灾、提高产量和质量提供更有针对性的气象服务。     

2010年2月24日沈阳地区冻雨成因分析

利用NCEP的全球数据同化系统（GDAS）1°×1°分析资料、NOAA的2.5°×2.5°全球格点资料和气象观测资料等,对2010年2月24日沈阳地区大范围冻雨灾害天气过程进行分析。结果表明：冻雨发生前期,沈阳地区的明显增温是导致大范围雨雪冰冻灾害的重要原因;925—750 hPa存在的t≥0℃温厚暖层是冻雨形成的必要条件;西南气流的建立有利于大量暖湿空气向东北地区输送,并决定了低温冰冻灾害发生的区域。中层温厚暖层的建立与破坏时间对冻雨的预报具有一定的指示意义。     

商丘市灾害性天气配套预报方法

在上级指导产品和以数值预报格点资料制作预报系统的基础上,总结非格点气象资料的使用经验,形成本地灾害性天气的补充配套预报方法,从而提高预报准确率。     

商丘市灾害性天气配套预报方法

在上级指导产品和以数值预报格点资料制作预报系统的基础上，总结非格点气象资料的使用经验，形成本地灾害性天气的补充配套预报方法，从而提高预报准确率。     

GRAPES三维云初始场形成及在短临预报中的应用

围绕GRAPES_Meso的云初始场形成,以ARPS模式云分析方案为基础,优化诊断后应用我国风云二号静止气象卫星云产品、多普勒天气雷达三维组网拼图产品等观测资料结合模式背景信息,根据云热力-动力学原理及观测试验经验关系等,对云初始场的信息进行分析并通过松弛逼近同化方法实现对云内微物理信息同化应用。GRAPES_Meso中采用优化后的云初始场方案,水平分辨率为0.03°×0.03°和0.1°×0.1°的1个月（2014年7月15日-8月14日）连续试验和个例分析结果显示:云初始场形成方案能够分析出飑线等天气系统的云系和云内微物理变量特征。从模拟云图看,包含云初始场信息的GRAPES_Meso的云系的形态特征和分布范围短时临近预报结果更为准确。云初始场信息同化应用后,在1 h的时间尺度上,即可预报出与实况更为接近的降水;0~12 h时间范围内对降水均有积极的影响,可满足短时临近预报的需求,降水量级略偏大。批量连续试验（水平分辨率为0.03°×0.03°和0.1°×0.1°）的各个量级降水ETS（equitable threat score）评分都显著提高。     

近10年中国现代天气预报的发展与应用

近10年来,随着数值预报技术的进步,探测手段的日臻完善和丰富,以及高性能计算机快速发展和应用,现代天气预报技术取得了显著的进步,其中快速更新同化分析和预报、集合预报、概率预报以及数字化预报等新技术的应用,促进了中国天气预报业务水平的提高,在中国防灾减灾、保障社会经济发展和人民安康福祉的气象服务中发挥了重要作用。回顾和介绍了近10年中国现代天气预报新技术,主要包括基于中尺度模式的多源资料快速更新同化预报技术,提供灾害性、极端性天气预报的不确定性信息的集合预报和概率预报技术及高时空分辨率气象要素的数字化预报技术,展望未来发展趋势,以期能够对未来天气预报技术发展提供借鉴和参考。     

上级指导预报订正方法研究

从适应现代预报业务需求出发,针对中央台、省台2010年指导预报进行检验,并认真分析降水空漏报原因,结合本地天气形势及地形特点,建立降水、气温及灾害性天气预报指标,并对历史资料进行反查。采用条件概率将消空率≥80％的预报指标作为消空指标,将预报准确率≥90％的预报指标作为补漏指标,对指导预报建立消空、补漏预报方法,提高市级订正预报准确率。该订正方法在2011年业务应用中预报效果显著。     

中国农业气象业务系统(CAgMSS)设计与实现

中国农业气象业务系统(CAgMSS)是基于C/S架构,研发的面向国家级和省级农业气象服务的业务工作平台,主要包括农业气象监测评价、作物产量预报、灾害监测评估、农用天气预报等子系统,是农业气象业务的基础性软件。系统融合现代信息技术和农业气象业务技术,实现了全部子系统数据管理、模型运算、产品制作等业务流程的一体化。系统采用大型关系型数据库规范了农业气象各类业务数据,基于插件技术集成各项业务功能,实现多元数据、多指标、多模型在农业气象监测、评价、预报等领域的综合应用,提高了农业气象产品的定量化、精细化、客观化水平。系统于2012年投入业务应用,基于该系统制作的农业气象情报、作物产量气象预报、农业气象灾害影响评估、关键农时农事气象保障等服务产品,在指导全国农业生产和防灾减灾中发挥了重要作用,明显提高了农业气象业务能力和业务工作效率。     

基于GrADS的NCEP/FNL再分析资料自动化处理程序设计与实现

随着气象业务现代化发展,精细化天气分析需求越来越大,主要体现在更高的时空分辨率和更为丰富的资料内容上。利用NCEP/FNL 1°×1°间隔6 h再分析资料,通过GrADS绘图,运用批处理和VB语言编写自动化处理程序,可迅速还原历史天气形势,生成如全风速脉动、湿位涡等非常规诊断物理量,对MICAPS起到有效补充。同时集成欧洲中心细网格及T639模式预报部分产品,其中EC模式2 m温度及逐6 h降水预报以一维折线叠加柱状图呈现,使用起来更为直观方便; T639模式时序图则以剖面显示预报时段的相对湿度场、风场、温度场及垂直速度场,为业务人员制作预报及对外服务提供依据。程序操作简单,易于维护,解决了资料时间和数据自动识别的难点,具有资料批量下载、总控文件规范生成的优点和依照需求实现多要素、多层次资料叠加显示的功能。出图迅速且丰富,能帮助预报人员从多个角度了解强降水天气过程的成因及特点,提升了撰写技术总结效率。产品均以图片形式分类储存,方便共享给基层测报人员使用,为县(市)气象台站进行技术总结交流提供技术支撑。