基于中尺度数值模式快速循环系统的强对流天气分类概率预报试验

在利用实况探空资料、微波辐射计和风廓线构建的特种探空资料对北京地区强对流天气进行判别,以及快速更新循环同化预报系统(BJ-RUC模式)探空资料可应用性分析的基础上,针对模式探空基本要素计算多种热力、动力、综合不稳定物理量,根据统计的强对流天气判别指标,计算模式格点上的强对流发生概率,并进一步针对冰雹(雷暴大风)和强对流短时暴雨天气下不同物理量的阈值范围,初步探索中尺度数值模式对强对流天气分类预报的可能性.通过不同组合的预报方案进行的对比分析表明,利用北京地区中尺度数值模式快速循环系统(BJ-RUC)的格点探空资料进行强对流天气概率的预报是可以实现的,强对流天气的分类概率预报也存在一定的成功率.     

铜仁2013年4月15日暴雨空报原因及诊断分析

分析实况天气系统、欧洲数值预报及T639物理量要素等形势都指示2013年4月15日夜间到16日白天,铜仁市中北部有一次大雨,局地暴雨的天气发生的可能,结果暴雨并没有出现,仅仅在铜仁市北部出现了小到中雨.为了找到暴雨空报的原因,该文应用NCEP1.0×1.0再分析资料,对此次天气过程进行诊断分析.结果表明:虽然高空槽和850 hPa低层切变线、急流位置支持强降水发生,但是500 hPa南支槽偏西,中层700 hPa切变线明显偏北,贵州主要为西南偏西风气流控制,不利于水汽向贵州地区输送;另外铜仁本地上空的相对湿度值小,同时海上的水汽输送在本地上空无明显辐合,未形成水汽的大量累积,也是不利于暴雨天气出现的一重要因素;另外假相当位温随高度增加,大气层结趋于稳定;强的上升运动持续时间非常短,这也不支持暴雨天气出现.     

多家数值产品沿海大暴雨预报性能检验

2010年8月4-5日和2010年8月21-22日两次天气过程都是在副热带高压外围产生的沿海大暴雨天气,利用多种资料,重点针对基层气象台(站)常用的几家数值模式产品,对两次暴雨过程从环流形势、影响系统、降水量要素等方面进行检验分析.结果表明:各家数值模式产品对暴雨定量预报有一定的预报能力,但降雨量级普遍偏小,对强降水中心的预报稳定性较差;在降水量级上,EC模式预报较准确,具有较高的参考价值.对产生暴雨天气影响系统位置和强度的预报,不同的数值模式有所差异;对西太平洋副热带高压的预报,T639模式和EC模式各时效预报脊点位置跟实况场一致,但强度较实况偏弱;但对高空槽和切变线的预报跟实况都有一定的偏差.因此在暴雨预报中需要在参考数值预报的基础上,结合强对流工具、实况加密资料、物理量场、相似个例和经验外推等其他辅助手段提高暴雨站点预报准确率,从而提升灾害性天气服务的效果.     

贵州西部一次秋季暴雨预报偏差分析

2021年9月16日预报夜间贵州西部将出现暴雨-大暴雨天气,实况以小到中雨、分散暴雨为主,本文利用常规及加密观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、ECMWF、CMA-GD、CMA-SH9等模式预报产品,对这次暴雨空报的原因进行探讨,结果如下：(1)本次暴雨-大暴雨空报的主要原因：副高夜间略北推增强,有利下沉气流增强,阻止切变线南下且消弱低层切变的强度;整体动力条件较差,低层辐合厚度、强度不够,且迅速转为辐散,涡度平流由正转负、上升运动较弱。(2)模式出现较明显误差：ECMWF错误预报副高夜间位置,切变线位置预报也有偏差,CMA-GD模式错误预报切变线位置;5家数值模式预报量级均偏大,其中CMA-GD、CMA-SH9及贵州WRF偏大明显,ECMWF的量级及落区预报和实况更为接近。(3)预报员过度相信ECMWF对切变线的位置预报、过度相信CMA-GD对极端降水的把握,忽视副高略北推增强、动力条件差导致的触发难度迅速加大,主观预报的优势没有发挥出来。     

吉林省夏季两次副高后部强降水天气对比分析

本文利用MICAPS常规天气资料、自动站及加密站资料、T639数值预报产品,从高低空环流形势、地面影响系统、水汽条件、稳定度条件、动力条件等几个方面,对2011年7月21日和7月31日吉林省两次暴雨天气进行了诊断分析。结果表明:两次暴雨过程均发生在有利的大尺度环流背景下,本地前期高温少雨的气候背景为暴雨的出现奠定了基础;高空槽和副后切变线是暴雨发生的原因,强烈的上升运动、低层水汽的集中与辐合、中低层不稳定能量的释放是暴雨发生发展的动力机制。     

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。     

天气、动力、统计相结合作梅汎期暴雨预报

本文研究梅汛期(6月1日—7月20日)暴雨的24小时预报。应用75、76、79、80、81年共五年逐日08时探空资料和“时本站资料77、(78年探空资料缺),经人机结合,普查了暴雨产生前的天气形势,各种物理量及单站要素,选取6个最佳预报因子,用计数法确定暴雨初步信息,然后用副高特征量和西风槽位置消除空报,获得暴雨预报信息。经1982年6、7月份使用,暴雨预报正确率达77.8％。     

弱天气尺度背景下太行山极端短时强降水预报失败案例剖析

2015年7月31日夜间,太行山区出现极端短时强降水天气,石家庄和邢台的西部山区有5个雨量站雨量超过100mm,其中石家庄市赞皇县院头镇和邢台市临城县南中皋村最大雨强都超过50mm·h~(-1),3h雨量超过100mm,属极端短时强降水。数值预报、上级指导预报以及各级台站预报对暴雨均为漏报。本文利用常规高空地面观测资料、加密自动站观测资料、石家庄新一代天气雷达资料以及数值预报检验,反思该极端短时强降水预报思路和预报失败原因。此次极端短时强降水是发生在青藏高压东北侧高空西北气流的弱天气尺度背景下,预报的关键在于把握太行山东侧边界层偏东风与地形的作用、青藏高压加强使中层西北气流加强使垂直风切变加大、低层切变线东移影响、西南暖湿气流增强使水汽输送增加、中空干层与加厚的低空湿层叠加使对流不稳定性加强的特征。预报失误的主要原因是没有分析最大不稳定能量(订正CAPE值)导致对山西不稳定条件的低估,致使对山西雷暴在夜间的再次发展估计不足,同时预报员没能有效地使用非常规资料用于实时检验和订正数值预报结果,导致没能预见到雷暴下山增强的可能。目前对弱天气背景下强降水产生条件缺乏有效的概念模型,数值模式可预报性较差,未来需要提高预报员对观测资料的全面分析能力和对数值预报产品的释用能力,通过大量个例的研究发展有效的预报(概念)模型。     

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。     

一次暴雪空报的诊断分析和预报探讨

本文利用实况资料和数值预报产品中的多个物理量要素对2008年12月4日暴雪过程进行诊断分析,寻找暴雪空报的主要原因,研究吉林省的暴雪预报方法,以期对今后的暴雪预报有所帮助。结果表明：大部分物理量要素场不支持暴雪的产生,没有源源不断的水汽输送、水汽辐合、湿度锋区和良好的动力配置,本次天气过程的影响系统不符合吉林省暴雪概念模型。     

突发性强对流天气快速识别预警改进方法

传统多普勒天气雷达强对流灾害性天气监测采用固定阈值判别法给出强风暴的冰雹闪电灾害预警结果,该方法不适用于不同经纬度、季节和复杂地形条件下的强对流天气识别预警。本文利用循环递归的区域生长法对TITAN算法进行改进,从而快速识别三维强风暴单体及其雷达特征物理量;使用多普勒天气雷达和TRMM星载气象雷达的历史观测数据反演河北石家庄地区春夏两季复杂地形条件下的强风暴灾害性天气Logistics多元线性回归概率预警模型。对发生在河北石家庄夏季的一次强飑线天气和发生在春季的一次超级多单体风暴天气进行冰雹闪电灾害性天气识别预警实验,并与传统算法进行误差对比分析。实验结果表明:与传统算法对比,该方法对强风暴天气识别预警的定位精度较高,并且其漏报率和虚报率较低,有助于快速识别预警强对流灾害性天气。      

石家庄冻土变化特征与气候因子的关系分析

探讨石家庄冻土变化特征与气候因子的关系,以期作好土壤冻融预测.利用石家庄地区5个观测站1981—2010年逐日地温、降水量、蒸发量和冻土观测数据,采用线性趋势、完全相关系数和多元回归方法,分析讨论了该地区冻土变化特征与地温、降水量、蒸发量的变化关系.结果表明:石家庄地区土壤表面始冻期呈现明显推迟趋势,土壤表面解冻期呈现明显提前趋势,其中,中部地区始冻期推迟,解冻期提前趋势最为明显;11—12月平均地面最低温度与土壤表面始冻期正相关明显,2—3月平均地面最低温度与土壤表面解冻期负相关明显;秋季降水量和蒸发量对土壤表面始冻期推迟,冬季降水量和蒸发量对土壤表面解冻期提前影响较小.     

基于CART决策树的河北省低能见度分类研究

基于2016—2019年河北省142个国家气象站逐小时观测数据, 通过EOF时空正交分解和CART决策树分类回归等方法, 针对低能见度高发区域构建能见度预报模型, 并进行拟合检验。结果表明: 河北省雾日时空分布特征显示除张家口、承德及秦皇岛三市外, 40°N以南地区为雾日高发区域, 多年平均雾日数最高值可达50 d。相对湿度、地表温度、风速等气象要素与能见度显著相关, 将显著相关因子作为输入变量建立能见度预报模型并调参, 经检验该模型对于冬季的预报效果较好, 有较高的准确率; 夏季误报率较低; 日夜差别在夏季并不明显, 三个指数差别不大, 冬季夜晚的准确率与误报率明显优于白天, 漏报率略高。石家庄站2019年12月7—10日的三次大雾过程拟合结果较好, 有雾时次无漏报。     

基于环流和海温的稻曲病指数长期预报模型研究

稻曲病属于典型的"气象型"病害,为了提前预报出适宜稻曲病发生的气象等级与提供足够的防治准备时间,根据中长期天气预报原理,充分考虑大气环流和太平洋海温对区域气象条件影响的滞后性,利用近40 a的江苏逐日气象观测资料、大气环流指数和海温资料,采用空间拓扑原理和最优相关普查等统计方法,挑选出了对综合稻曲病指数影响最显著的预报因子,并通过滑动平均和主成分识别等检验方法确保预报因子的稳定性和独立性,最终分别建立了基于大气环流因子和基于海温因子的综合稻曲病指数长期预报模型。经过检验,两种模型的模拟效果均理想,能提前一个月预报出综合稻曲病指数以及对应的发病气象等级。     

2005-2009年石家庄市空气质量分布特征及其与气象条件的关系

根据2005-2009年石家庄市空气污染指数实况资料,分析了近5 a石家庄市空气质量的分布特征。结果表明：石家庄市空气质量以Ⅱ级良为主,轻度污染以上日数占样本总数的19.1％,属于大气污染较为严重的城市。空气质量分布具有明显的季节变化规律,夏季最好,秋、春季次之,冬季最差。运用相关分析法分析了气象因子与空气污染指数的相...     

2005—2009年石家庄市空气质量分布特征及其与气象条件的关系

根据2005—2009年石家庄市空气污染指数实况资料,分析了近5 a石家庄市空气质量的分布特征。结果表明：石家庄市空气质量以Ⅱ级良为主,轻度污染以上日数占样本总数的19.1%,属于大气污染较为严重的城市。空气质量分布具有明显的季节变化规律,夏季最好,秋、春季次之,冬季最差。运用相关分析法分析了气象因子与空气污染指数的相关关系,归纳得出高空500 hPa两槽一脊型、纬向型、一槽一脊型、均值场型和两槽两脊型是石家庄市典型的污染日天气系统型。     

CAPPS模式在石家庄市应用的效果检验

根据《气象部门空气质量预报质量考核和管理暂行办法》,对CAPPS系统在石家庄市空气质量预报中的应用效果进行检验,对CAPPS1.0和CAPPS2.0的预报能力和产生的误差进行了对比分析。结果表明:CAPPS2.0的整体预报水平高于CAPPS1.0,但其预报值多偏高于监测值,这是导致冬季首要污染物正确性评分偏低、夏季高污染预报能力偏低的主要原因。CAPPS系统对前日污染实况依赖性强,预报结果滞后,对高浓度污染日的预报准确率仅为13%,预报能力偏低。     

石家庄市紫外线监测分析及预报方法

利用2006-2008年石家庄市紫外线监测数据,分析了近3年紫外线辐射特征,结果表明:石家庄市紫外线等级1～4级之间,其中1级的日数有175天,2级251天,3级220天,4级432天,年平均日数分别为58、84、73天和144天.紫外线指数“较强”级别出现的频率最高,“中等”以上日数占60.3％,说明石家庄属于紫外线...     

华北地区农业干旱预测模型及其应用研究

对华北地区冬小麦进行了水分胁迫实验，确定了冬小麦光合作用速率对水分胁迫的响应曲线，提出了农业干旱指数和农业干旱预警指数两个基本概念，在此基础上建立了具有明确生物学机理的华北农业干旱预测数值模式。对北京、石家庄、郑州和济南1998年至2000年432旬的农业干旱模拟结果表明:农业干旱预警定性准确率为90.7%，定量准确率在87.5%左右；此外，模拟表明模式也可以对区域农业干旱进行准确有效的预测。利用1961~2000年气象资料对北京等地区历年农业干旱进行数值分析，结果表明:不同于大气干旱，在自然气象条件下，北京等地区作物生长期内几乎每年都存在农业干旱现象，特别是冬小麦灌浆至成熟期每年均存在一次较为严重的农业干旱胁迫过程，但农业干旱胁迫程度年际间存在一定波动，功率谱分析表明其具有3~6年的周期变化规律。对平均气候状况下华北地区农业干旱进行了时空动态分析，结果发现在自然条件下，华北大部分地区冬小麦4月下旬至5月下旬，即大约在冬小麦开花、灌浆至成熟期，农业干旱胁迫指数存在一种自然的逐渐加强的动态过程，这与华北地区的农业生产实践是基本一致的。     

2010年冬季北京初雪预报难点分析

北京地区非典型性降雪是预报中的难题,尤其是偏东风在弱降雪过程中的作用难以把握。本文利用常规观测资料与北京地区特种观测资料,对北京2010年冬季(2010年12月至2011年2月)空报的初雪个例和实际初雪个例进行了诊断分析,得出了一些有意义的结果:偏东风的干湿性质取决于东部上游地区的干湿条件。当上游为干中心时,它是一支干平流。12月12日夜间的降雪空报是由于尽管中低层上升运动显著,但是边界层湿度太小,偏东风实际为一支干平流,对北京地区增湿没有明显贡献。北部干冷空气的快速南下控制北京地区,也是预报出现偏差的重要原因。2月9日初雪过程,是边界层高湿区中,弱的辐合上升运动作用下产生的稳定性降雪。对比发现边界层水汽条件在北京地区冬季降雪中非常重要。当边界层水汽条件差,即使中低层上升运动系统明显,也很难形成有效降水。而在边界层受充沛的暖湿气团控制并配合有弱辐合上升运动,即使中高层并无明显的辐合系统,也可产生明显降水。