T_42中期数值预报和T_21 6-10天延伸预报的统计检验

本文采用数值预报标准化统计检验方法,对1992年3-4月T_(42)500hPa72~b-120~b高度预报场以及在T_(42)资料的基础上,运用T_(21)模式制作的6-10天延伸预报500hPa高度场进行了检验,结果表明,T_(42)模式的精度虽然与欧洲中心的模式精度相比有一段距离,但T_(42)的预报能力业已达到较高水平;T_(21)模式第10天预报的趋势相关系数还可达0.6以上,即对中期预报具有可参考价值.     

欧洲中心春季中期预报图高度检验和地方MOS 3—6天预报方法

本文选取83年3—4月欧洲中心发布的72、96、120小时500毫巴预报图中20—50°N、70—140°E范围内5°×5°共105个网格点上的高度、24小时变高和实况资料。样本数:72小时预报图(简称07图)57张,96小时预报图(简称09图)59张,120小时预报图(简称12图)56张。高度场经显著性t检验,误差小于或等于4、6、12位势什米的百分率(EPj)n分析,平均绝对误差(AE)j统计及变高场的符号检验。依据上述检验结果分别制作出在区域上施行     

应用T_42资料制作72~h-120~h晴雨灰色预报

本工作采用灰色预测方法,使用T_(42)中期数值预报产品资料的物理量场作为预报因子,对湖北省武汉、宜昌和??三站分别制作了72~h-120~h晴雨预报,经过1992年3-4月业务试验,效果较好.     

区域随机动力统计气候模式及其预报试验

本文从大气热力学与动力学原理出发,设计并推导了一个以高度场和海温场为主要变量的多网格点的海气耦合随机动力模式,用此模式作500hPa平均高度场的预报试验。预报以春季月份(2月)为初始场,取西太平洋副热带高压活动地区(10°N-40°N,110°E-170°W)6月500hPa高度场作为预报场。另外取赤道东太平洋地区5°S—10°S范围内海温场作为耦合场,把该模式中的微分方程组化为差分形式,以前期月平均高度场和海温场为初始场,以时间步长1天进行积分,积分系数是用依赖资料(1951—1980年)反演估计出来的,然后对独立样本(1981—1986年)作预报试验。方程中的随机项假设为白噪音,并对不同的白噪音量级作了一系列试验。结果表明,加上白噪音的效果均比未加时要好,说明次要因素的随机作用在海气相互作用中是不可忽视的。     

T_(42)产品对西部地区天气的预报能力

本文使用国家气象中心 T_(42)L_9NWP 产品,针对夏季西北区和青藏高原上空环流形势、天气系统,客观评估了 T_(42)的500hPa 形势预报、副热带天气系统预报、高原天气系统预报以及新有限区模式(LAFS)对西北区东部强降水预报的能力。统计检验结果表明:夏季 T_(42)对亚洲的48到120小时500hPa 形势预报,对西太平洋副高进退、中亚低压、高原低涡的48、72小时预报,均有一定指导水准;对西北区东部夏季区域性强降水和高温天气过程的48小时预报基本正确;LAFS 对西北区东部区域性强降雨分布趋势24到48小时可信。     

台风活动对ECMWF副高中期活动预报能力的影响

本文通过统计分析发现 :欧洲中心中期数值预报 ( ECMWF)产品可作为预报副高中期活动的重要依据。然而 ,对台风环流的处理失当可能是导致欧洲中心数值预报产品 12 0°E588线北界 72小时预报产生大于 5个纬距严重错误的主要原因 ( 2 2 / 38)。当台风进入关键区 ,即进入近海和大陆区时 ,以当日分析场作为初始场的欧洲中心中期数值预报产品 12 0°E588线北界 72小时预报基本都发生大于 2个纬距的错误 ( 14/ 19)。反之 ,则很少发生错误。当台风生成或消亡时 ,以当日分析场作为初始场的欧洲中心数值预报产品 12 0°E588线北界 72小时预报也将发生大于 2个纬距的错误 ( 2 3/ 2 8)。但是台风活动对 130°E588线北界预报影响不大。     

初值精度对月预报影响的数值研究

利用改进的 T42L10模式,以1992年8月31日12时为初始场,分别以瞬时初始场和平均初始场,作30天长期数值预报,以对比研究初值精度对月长期数值预报结果的影响.研究结果表明:(1)无论是高度场还是风场,瞬时初始场所作月预报的相关系数要比平均初始场的高约9个百分点.(2)从瞬时初值出发所作的500hPa 高度场及流场中,对东亚地区较深的槽,里海至乌拉尔较强的脊区,以及维持在东亚40°N 左右的急流都作了较好的模拟,而平均初始场的月预报结果与实况的差别较大.(3)用平均初始场所作的预报,其系统过于平滑,使预报结果受到影响.     

冬季北半球500hPa高度场变异的关键区

运用方差分析、相关分析、回归分析对1951～2001年500 hPa高度场资料进行分析,结果表明:冬季有三个区域(180°E～150°W,45～60°N;70～100°W,45～75°N;60～100°E,65～80°N)方差最大,是大气环流发生变异的关键区.各个关键区平均高度的变化和不同的大气环流遥相关型的相关关系不同,与同期500 hPa高度场之间的线性相关较密切,能代表同期500 hPa高度场约88%的变化,且在一定程度上能说明后期3～4月的500hPa大气环流的变化情况,对后期大气环流的演变具有一定的预报意义,但时间间隔越大,可预报性越差.     

卡尔曼滤波方法在高温预报中的应用

用卡尔曼滤波方法制作2000年5月-6月攀枝花市逐日最高气温24小时预报，其预报准确率达86%以上，比主观方法预报提高20%-30%，比常用模式方法提高10-20%。同时，用T106数值预报48h、72h、96h网格资料作相应时段的高温预报，其预报误差≤1.8°；用T106数值预报120h、144h、168h网格资料作相应时段的高温预报，预报误差在1.5～3.3°间变化。该方法预报精度较高，值得推广。     

国家气象中心新旧业务系统月平均环流资料的比较

从1991年1月份起,国家气象中心的业务数值预报模式由B模式改为T_(42)模式。一本文利用1990年新旧业务系统并行的资料,对新旧模式计算的月平均环流资料的系统误差进行统计分析。结果表明,在北半球相当大范围内T_(42)与B模式分析的500hPa和100hPa高度场存在系统性偏差,且100hPa表现得更明显。在使用上述资料时,需注意加以订正。     

应用500hPa高度场、太平洋海温格点资料建立统计预报方程的试验

气候变化与大气环流、海面温度的变化关系密切。因此,应用５００ｈＰａ月平均位势高度场、太平洋海温格点资料,通过因子筛选建立了广西单站及区域气候要素的预报方程。１　初选预报因子　　采用５～３６０°Ｅ、１０～８５°Ｎ区域,１０°×５°经纬度,共５７６个格点的５００ｈＰａ月平均位势高度场资料。资料年代为１９５１～１９９６年,其数值为实际值减去５００位势什米。北太平洋海温资料为１０°。～５０°Ｎ,５°×５°经纬度,共２８６个格点,资料年代１９５１～１９９６年。初选预报因子分两步进行：第一步,进行网格点普查…     

6-7月T_(42)江苏中期暴雨诊断分析预报业务系统

采用PP法的思路,在对T_(42)预报的部分物理量和实况物理量场的诊断分析的基础上,建立6—7月江苏中期暴雨诊断分析业务系统,为1995年T_(63)中期模式的设入应用作好技术准备.1 T_(42)中期暴雨诊断分析预报模式1.1 T_(42)中期暴雨的诊断分析利用T_(42)预报的11个暴雨日的850hpa和700hpa,北纬25度至北纬40度、东经110度至东经125度,2.5×2.5网格,49个格点的东西风和南北风分量,进行全风速计算;结合预报的比湿、涡度、垂直速度等物理量进行暴雨诊断分析,将江苏暴雨的物理图象模式归纳如下:     

最高最低温度数值预报的准确性

本文介绍美国国家天气局制作全国范围地面最高最低温度数值预报体系的一些统计检验。此预报体系及其后来的改进,在本杂志前几期有过论述。在每月月末,对48个州的131个站的预报进行日常检验。本文的图1说明所有台站历年各月最高最低湿度数值预报(综合的)平均绝对误差。两条曲线分别表示24小时预报和48小时预报,两条曲线基本上是平行的,两者都趋向稳定下降,从1966年到1971年,24小时的平均误差由5.5°F降至4.0°F,48小时由7.1°F降至4.7°F。因此,1971年的48小时预报比4年前的24小时预报还准。(图1中6年期间检验系统的微小变化假定可以     

与非线性区域预测方法结合的月延伸预报试验Ⅰ:纬向平均环流的预报

为克服数值模式普遍存在的纬向平均环流预报误差,文中在36a NCEP/NCAR再分析高度场资料的基础上,应用非线性时空序列预测理论的局域近似法构建了200,300,500和700hPa4个等压面上的月尺度逐候纬向平均高度距平场非线性动力学区域预报模型.对1996年12个月所做的预报试验表明,无论是南、北半球中高纬度地区还是低纬度地区,非线性模型的候纬向平均高度预报结果均优于持续性预报、气候预报和T42L9模式动力预报.用非线性结果对T42L9模式月平均高度场预报结果进行订正,则使该谱模式系统性预报误差显著减少,也大大减少了其预报高度场的均方根误差,相应地,高度场距平相关评分也有一定程度的提高,表明纬向平均高度的非线性预报比谱模式动力预报包含了更多的有用信息.     

华东地区地面和高空风场的多模式集成精细化预报研究

基于欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)、中国国家气象中心业务运行的中尺度数值预报系统(Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System Meso,GRAPES-Meso)、美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的全球预报系统(Global Forecast System,GFS)、GRAPES全球预报系统(GRAPES-GFS)4个模式风场预报资料,利用双线性、反距离加权、三次样条、克里格等插值方法对华东及周边地区(110°～130°E,20°～40°N)2020年1—4月逐日地面和高空风0~72 h集合预报资料进行降尺度处理,得到满足机场及终端区气象保障的精细化风场预报。此外,还对精细化风场预报做多模式集成。结果表明,对于风场的精细化格点预报,反距离加权插值方法误差最小,为最优水平插值方法。基于扩展复卡尔曼滤波的多模式集成(Augmented Complex Extended Kalman Filter,ACEKF)可进一步减小风场预报的误差。对华东地区上海、青岛和厦门3个机场地面和高空风的多模式集成风场精细化预报的分析表明,ACEKF多模式集成预报不但均方根误差较BREM、ECMWF和GRAPES-GFS的预报误差小,且随高度变化也不如单模式预报的大,其预报性能更为稳定。     

1981年7月四川特大暴雨的数值预报和中尺度系统的分离

本文利用复杂地形条件下嵌套网格预报模式和欧洲中心(ECMWF)2.5°×2.5°的全球网格点资料,对“81.7”四川大暴雨进行了单向影响粗细网格嵌套48小时的个例预报试验;并根据滤波原理,利用最佳高通滤波器,将风场、位势高度场和温度场进行了中尺度分离。结果表明:本模式较好地预报了造成这次暴雨的中尺度系统发生、发展的过程;并对动力和热力影响作了一些粗浅的分析,本模式较好地描述了暴雨天气,细网格预报在某些方面有进一步改进。该尺度分离方法也能在扰动发展的早期阶段就能从大尺度背景场中将西南涡等中尺度系统清晰地分离出来,使我们能对影响这次暴雨的中尺度系统有进一步的认识。     

T_(42)数值预报产品系统性误差的客观订正

从评价T_(42)数值预报模式的性能出发,找出了T_(42)系统性误差的特征及其订正的客观判据,应用不同时间权重和空间平滑的订正方案,对T_(42)1992年4—5月高度场和温度场进行了客观订正,均方误差大大缩减,效果是令人满意的。     

对ECMWF 1985年5—9月500 hPa 48、72小时预报的检验

本文对ECMWF 1985年(以下简记为85,1982也作类似缩记)5-9月500 hPa 48、72小时预报误差进行了逐日的检验统计,检验范围为20-80°N,20-170°E,所有检验均使用ECMWF的客观分析实况场。本文着重讨论各类天气系统的预报误差,统计了各类天气系统的预报正确率及基本正确率、预报偏快和偏慢的频率、预报偏强和偏弱的频率,并与以前预报产品检验的结果进行了比较。此外,还对天气系统的预报误差进行了分区统计,以便利业务应用。     

基于统一高度Cressman方法的地面2m气温客观分析

针对离散站点资料格点化的业务需求及 Cressman 方法在地形复杂区域客观分析存在的问 题,利用山东及周边省自动气象站观测的 2 m气温和 ECMWF预报的海上 2 m气温,结合山东省中尺度数值预报位温递减率、90 m分辨率 SRTM高程数据,采用统一高度 Cressman 方法对山东省地面2 m气温进行客观分析,生成了逐 1 h、0.01°×0.01°高分辨率的地面 2 m气温格点产品。结果表明,统一高度 Cressman 方法的客观分析格点产品在地形复杂区域的分析更合理,月平均误差基本在±1 ℃以内,鲁中山区地形高度较高区域月平均误差略大于鲁西北、鲁西南、鲁东南和山东半岛等地的平原地区,气温偏低的10、11、12月温度准确率均略低于 5、6、7、8、9 月;2020 年 5—12 月平均误差为－0.0039 ℃,平均绝对误差为 0.1469 ℃,均方根误差为 0.3597 ℃,2 ℃以内准确率为 99.64%,1 ℃以内准确率为 98.24%,各项检验指标均较优。总体上统一高度 Cressman 客观分析格点产品质量接近中国气象局陆面数据同化系统（ HRCLDAS ）高分辨率格点实况产品。     

西北地区的快速更新循环同化预报系统性能检验和评估

为充分了解西北地区的高分辨率快速循环同化预报系统(Rapid Update Cycle,RUC)的预报性能,对该系统2012年6月2日至7月6日的预报结果进行了检验和评估。利用双线性插值方法将西北RUC系统的预报结果插值到最近的观测站点上,计算500 hPa和700 hPa位势高度场、温度场、风向以及风速的平均误差和均方根误差,对预报结果进行检验评估;24 h定量降水利用累计降水分级检验方法,检验的统计量包括TS评分、偏差(BIA)、公平T评分(ETS)和真实技巧评分(TSS)。检验分析表明:(1)500 hPa的高度场预报、温度场预报、风速预报和地面2 m温度预报都存在着正的系统性偏差,其24 h平均误差均值分别为0. 17 gpm、0. 63℃、1. 19 m·s-1和1. 49℃。700 hPa高度场和温度场预报存在着负的系统性偏差,其24 h平均误差均值分别为-0. 41 gpm和-0. 11℃。(2)除了风速、风向,其他要素24 h预报结果的均方根误差均值都小于48 h预报结果的均方根误差均值,500 hPa高度场和温度场的24 h预报的均方根误差均值分别为1. 32 gpm和1. 37℃,而其48 h值则分别为1. 56 gpm和1. 53℃;700 hPa高度场和温度场的24 h预报的均方根误差均值分别为1. 21 gpm和1. 40℃,而其48 h值则分别为1. 38 gpm和1. 94℃;2 m温度的24 h和48 h的均方根误差均值分别为3. 06℃和3. 30℃,表明随着预报时效的增加,预报性能降低,这与模式预报性能相符。(3)24 h定量降水分级的TS评分、ETS评分和TSS评分几乎都有相同的大值中心,说明模式对于这些大值中心附近地区的各量级降水预报效果比较好。总体上,模式对于大雨和暴雨预报效果较好的地区处于西北地区东南部。从偏差(BIA)评分来看,模式对青海南部与四川北部交界地区的降水预报并不理想,表现为小雨预报漏报较多,而对该地区中雨和大雨预报空报较多。