ECMWF集合预报对黑龙江省三次暴雨过程的预报检验

本文利用常规站点观测降水资料和欧洲中心的集合预报资料,挑选典型分位值分析了集合预报对2015年汛期不同类型暴雨过程的预报能力。结果表明:对于局地性强的暴雨过程和台风影响的大暴雨过程集合预报能够提示降水落区的可能范围及极端降水发生的可能。而对于冷涡影响的中心分散的区域性降水过程,集合预报对降水落区的可能范围有充分把握,但对于降水中心的位置及强度预报指示意义有限。     

两个集合预报系统对秦岭及周边降水预报性能对比

利用欧洲中期天气预报中心 (ECMWF)、美国大气环境预报中心 (NCEP) 集合预报系统 (EPS) 降水量预报资料,CMORPH (NOAA Climate Prediction Center Morphing Method) 卫星与全国3万个自动气象站降水量融合资料,基于技巧评分、ROC (relative operating characteristic) 分析等方法,对比两个集合预报系统对秦岭及周边地区的降水预报性能。结果表明:两个系统均能较好表现降水量的空间形态,对于不同量级降水,ECMWF集合预报系统0~240 h控制及扰动预报优于NCEP集合预报系统,但NCEP集合预报系统264~360 h预报时效整体表现更好; ECMWF集合预报系统0~120 h大雨集合平均优于NCEP集合预报系统,两个系统集合平均的预报技巧整体低于其控制及扰动成员预报,这种现象ECMWF集合预报系统表现更为显著; ECMWF集合预报系统降水预报概率优于NCEP集合预报系统。ROC分析显示,随着预报概率的增大,ECMWF集合预报系统在命中率略微下降的情况下,显著减小了空报率,NCEP集合预报系统则表现出高空报、高命中率。     

基于集合预报产品的降尺度降水预报试验

利用降水距平百分率的降尺度预报方法和1951-2008 NCEP资料及我国降水资料,建立了降水距平百分率的预报模型,基于T106L19模式的月动力延伸集合预报结果,进行了2007-2009年3 a的预报试验和效果检验.结果表明,基于集合预报产品的统计降尺度方法对降水距平百分率的预报技巧高于模式降水的预报技巧;500 hPa月平均高度场的预报技巧直接影响到降水距平百分率的预报技巧,平均环流的预报技巧越高,降水距平百分率的预报技巧越高;无论集合成员数为多少,集合预报的结果都明显优于控制预报,随着集合成员数的增多,预报技巧呈增大的趋势;我国降水具有显著的季节性和区域性,以江淮地区的降水距平百分率预报技巧最高,华南地区的预报技巧其次.     

观测降水概率不确定性对集合预报概率Brier技巧评分结果的分析

利用淮河地区652个站点日降水量和参加全球交互式大集合预报计划的中国T213集合预报系统24 h累积降水预报,建立了新的集合预报评分中观测资料的处理方法.该方法基于模式检验的观测资料处理中考虑不确定性的思想,构建了观测概率法和观测百分位法的观测资料处理方法.本文方法和通常数值预报检验观测资料处理方法的模式检验对比分析表明:采用了观测概率法和观测百分位法处理降水观测后,五个降水阈值预报Brier评分检验表明,新的观测资料处理方法使预报的Brier评分分值下降,即预报性能得到提高,尤其在中低降水阈值区域较为明显.Brier技巧评分可靠性和分辨性的分析表明,模式五个降水阈值预报都有预报技巧.新的观测资料处理方法普遍提高了五个降水阈值预报的分辨性,但是降低了可靠性.本研究结果对在今后集合预报评分方法中考虑观测资料不确定性的影响,尤其是对集合预报降水的评估起到非常积极的作用.     

2003年汛期淮河流域降水的集合预测试验研究

利用并行化全球中期数值预报模式MPGM,对2003年夏季淮河流域特大降水作了集合预报试验。试验中提出一种繁殖循环初始扰动生成方法,产生9个集合成员的初值场,利用该初值集合对这次降水过程进行了集合模拟,然后对集合预报试验的结果同对照试验进行了对比分析,并对降水期间的物理量场及降水情况的模拟结果进行了分析。结果表明:集合预报试验的结果优于不加扰动的对照试验的结果,说明集合预报技术在一定程度上能够减小甚至消除数值预报中的不确定性,提高数值预报的精度;集合预报试验较好地模拟出了降水期间的物理量场与天气形势,并对此次降水情况作了较好的预报,可以对降水预报提供有益的参考。     

重庆风暴尺度集合预报系统降水预报性能分析

本文利用重庆风暴尺度集合预报系统业务存档的2017年8月1～31日逐日08时起报的模式预报资料及相应的观测资料对该系统的降水预报进行了检验评估及综合分析,综合各种检验结果,总体而言:该系统集合平均和概率匹配平均等集合预报产品相对于控制预报表现出了较明显的优势;小雨和中雨量级降水集合平均的TS评分优于概率匹配平均;大雨和暴雨量级降水概率匹配平均的TS评分优于集合平均;各预报时效的Talagrand分布均表现出实况落在第11个概率区间的概率明显高于其他概率区间,需要在今后的科研和业务中加以关注;Outlier评分介于0.12～0.26;降水概率预报检验方面,各个降水量级的预报失误概率Brier评分和相对作用特征技巧评分AROC均较为理想。总体而言,该系统在降水预报方面相对于单一的确定性预报而言表现出了一定的优势。      

基于TIGGE资料的流域概率性降水预报评估

利用2008年7月1日至8月6日TIGGE-CMA资料存储中心的ECMWF、NCEP和CMA等业务中心1～10天的集合预报降水结果,结合淮河流域上游大坡岭—王家坝流域内19个站点的降水观测资料,对流域内的日降水预报效果进行了基于降水等级划分的确定性TS评分、概率性Brier评分以及考虑所有降水强度概率的百分位降水评估,并对2008年7月22—23日的强降水过程的预报效果进行了重点评估分析,探索了多模式概率预报降水面向流域的评估方法。结果表明,超级集合的TS评分和Brier评分优于单个中心的集合预报平均,集合平均由于平滑作用削弱了对长预报时效较强降水的预报能力;三套集合预报都体现部分成员具有捕捉实际降水的多种可能性;流域面雨量和单站百分位的分析表明:随着预报时效的延长,强降水的预报能力逐渐减弱,而超级集合由于考虑了更多的降水可能性,预报强降水的量级和空间分布同观测更为接近。     

基于贝叶斯理论的集合降水概率预报方法研究

将贝叶斯理论应用到集合降水概率预报方法研究中.采用集合预报资料和历史观测资料,通过建立贝叶斯产品处理技术(Bayesian Processor of output,BPO)降水概率预报模型,将一组集合成员降水确定预报值修订为一组贝叶斯降水概率分布或概率密度的预报,并获得表征每个集合成员预报能力有效信息评分(Informativeness Score,IS).基于IS值对集合成员概率预报信息融合,得到集成贝叶斯降水概率预报,并采用连续等级概率评分(Continuous Ranked Probablity Score,CRPS)方法检验试验结果.结果表明,基于BPO方法得到的集成贝叶斯降水概率预报可靠性高于由集合预报得到的直接概率预报.     

GRAPES区域集合预报对2019年中国汛期降水预报评估

2019年,数值预报中心开发了以GRAPES全球模式为驱动场,集合变换卡尔曼滤波为初值扰动方法,随机物理过程倾向项为模式扰动方法的10 km水平分辨率GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式,并投入业务运行。基于该模式,作者开展了2019年7～9月夏季降水不确定性的集合预报实时试验,并从统计检验和个例分析角度,与GRAPES-REPS V2.0和ECMWF全球集合预报模式进行对比,由此对GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式的降水预报能力给予客观评价,并分析了引起中尺度强降水预报不确定性的物理机制,研究结论可为诊断集合预报模式及改进集合预报方法提供依据。结果表明:（1）GRAPES-REPS V3.0区域集合预报系统的降水ETS评分在所有预报时效和量级内均优于GRAPES-REPS V2.0区域集合预报模式,降水成员具有明显等同性,且概率预报技巧FSS评分较高,GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式降水预报效果全面优于GRAPES-REPS V2.0区域集合预报模式。（2）GRAPES-REPS V3.0区域集合预报的集合平均降水BIAS评分及小雨和暴雨ETS评分均明显优于ECMWF全球集合预报系统,降水概率预报与ECMWF降水概率具有一定可比性。（3）个例分析结果表明,不同集合预报模式通过刻画中尺度特征物理量不确定性来捕捉降水预报不确定性,初始时刻,GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式和ECMWF全球集合预报模式环流形势分布较为相似,随预报时效演变,GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式对中尺度动力、热力场捕捉更为准确,相应地对降水落区与量级预报较好,概率预报技巧较优。（4）与ECMWF全球集合预报模式相比,GRAPES区域集合预报模式集合成员能很好地预报降水发生、发展、消亡整个过程,故GRAPES-REPS V3.0区域集合预报系统对中国汛期降水具有较强的预报能力。     

暴雨集合预报-观测概率匹配订正法在四川盆地的应用研究

利用2008—2011年6—8月中国气象局T213全球集合预报24—240 h降水预报资料和四川盆地观测降水资料,提出四川盆地暴雨集合预报-观测概率匹配订正法。该方法将集合预报降水累积概率分布与观测降水累积概率分布进行概率匹配,对降水量为50 mm的集合预报平均值进行订正,获得暴雨预报订正值(A Calibrated Heavy Rainfall forecast value),累积降水概率分布拟合函数采用Gamma函数。选取2013年6月28日—7月10日进行独立样本暴雨预报试验,分析四川盆地暴雨预报订正值分布特征和订正前后降水检验评分变化,讨论该方法存在的若干局限性。结果显示:T213集合预报对四川盆地降水预报存在预报量较观测量级小、模式预报时效越长降水预报越弱等系统性偏差,暴雨集合预报-观测概率匹配订正值普遍小于50 mm,且随预报时效延长而逐渐减小,有效地订正了T213暴雨集合预报系统性误差;暴雨集合预报-观测概率匹配订正法对"有或无暴雨"二分类暴雨预报改善较明显,ETs评分获得提高,且漏报率和空报率有所降低。     

广西城镇天气预报质量分析评估

根据全国城镇天气预报产品质量评估报告,从预报准确率和预报技巧评分上对2013-2017年广西城镇天气预报质量进行分析评估。结果表明:广西城镇天气预报24-72h最低温度预报准确率逐年提高,24-72h最高温度预报准确率稳步提升,24-72h晴雨预报和一般性降水预报准确率明显提升,24-72h暴雨和暴雨以上预报准确率保持稳定。24h晴雨、最低温度预报技巧评分较高,24h最高温度、一般性降水预报技巧评分波动较大,暴雨以上预报技巧评分较低。     

DERF2.0模式11-40天逐日环流预报效果评估

利用1983-2013年DERF2.0模式预报资料和ECMWFERA-Interim逐日再分析资料,评估了DERF2.0模式未来11-40d环流预报效果,结果表明:200hPa高度场预报平均效果最好,预报与实况的距平相关系数(ACC)通过显著性检验达到17d,500hPa高度场为13d,200hPa纬向风场仅11d,200hPa经向风场和850hPa纬向风场预报效果最差,预报与实况的ACC均未通过显著性检验。热带地区200hPa和500hPa高度场预报效果最好,11-40d预报与实况的ACC均通过了显著性检验。     

如何做好气象物资装备供应管理

气象事业的发展离不开先进的设备,做好气象物资的供应管理是保障气象发展的前提,是气象业务顺利开展的重要保障。加强气象物资的供应管理才能使各种物资最大限度的发挥作用,让各种物资达到最佳组合,节约资源,降低成本。本着节约、环保、高效的原则,依据《气象技术装备管理办法》,做好物资计划、采购、储备、配送等工作。本文主要简述基于节约、环保、高效原则,如何做好气象装备的储存、保管、供应各环节的工作。     

基于SPEI的广西喀斯特地区1971—2017年干旱时空演变

利用广西喀斯特地区64个气象站1971-2017年逐日气温和降水量观测资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱评价指标,分析该地区干旱时空演变规律。结果表明,广西喀斯特地区年尺度干旱基本为2 a一遇,发生频率中部低、东西部高,以轻旱和中旱为主。秋旱发生频率最高,冬旱次之,春旱和夏旱发生频率较低,各季节干旱多以轻旱为主。其中,春旱3~4 a一遇,发生频率由西南向东北呈递减趋势;夏旱3~4 a一遇,发生频率由东向西呈减弱趋势;秋旱接近1 a一遇,发生频率中东部高于西部,该季节中旱、重旱和特旱发生频率也明显高于其他季节;冬旱1~2 a一遇,发生频率西北部较高,且由西向东呈递减趋势。1971-2017年,广西喀斯特地区冬旱、夏旱呈波动减弱趋势,春、秋旱呈增强趋势。在15~20 a时间尺度上,年和各季节的干旱存在明显的干湿循环,5 a以下小尺度干旱周期振荡更频繁。SPEI与土壤湿度呈显著正相关,利用SPEI可较客观反映该地区旱情。     

大旅游时代广西旅游气象服务发展对策探讨

旅游业是高度依赖自然环境和气象条件的产业,气象条件是影响旅游质量和旅游安全的重要因素,我国将"十三五"旅游业发展规划纳入国家重点专项规划,表明我国已步入了"大旅游"时代,旅游业对气象服务的需求愈加迫切。本文分析了广西旅游业对气象服务的需求、旅游气象服务的现状和存在的问题,研究结果表明:广西旅游业在构建旅游安全保障体系、旅游特色挖掘与打造、旅游大数据平台产品开发等方面对气象服务有迫切的需求;广西已开发了部分旅游气象服务产品,并在部分景区布设了气象观测设施,为开展景区旅游气象服务打下了基础;广西在旅游气象两部门常态化合作、旅游气象服务综合观测网建立、旅游气象服务产品开发和市场推广、旅游气象信息发布等方面还不能满足公众的需求。最后,研究提出了促进旅游气象服务发展的建议和对策。     

2018年12号热带低压奇异路径分析

分析2018年第12号热带低压的奇异路径及其在广西强降雨落区产生的原因,分析表明:(1)12号热带低压路径为逆时针旋转,主要是由于副热带高压位置偏北,引导气流偏弱,低压先受到11号热带低压的互旋作用而产生了逆时针旋转的路径,登陆后由于11号热带低压减弱,对其影响也逐渐减弱,之后受到自身内力作用转向西北方向移动。(2)广西上空的热力和水汽条件均有利于对流发展,但桂东南由于缺少有利的动力条件和触发条件,没有强降雨产生。由于低压中心随高度向西南方向倾斜,导致垂直运动随低压中心向西南倾斜,使低压西南方处于大尺度上升运动处。而沿海和桂南一带处于偏北风和偏西风的辐合处,触发对流产生。强降雨云团在沿海被触发并发展,在低压西南方得到进一步发展,并随着低压转向西北方向移动,在广西的南部和中西部产生了强降水。     

广西天气气候对人体健康的影响

采用广西多年季、月、旬平均气温、季平均相对湿度和历年的月最高气温、极端最高气温、主要天气气候事件等气象资料以及广西疾病预防控制中心的疾病监测数据和相关医学文献,对广西气候因素对人体健康的影响开展研究。结果显示,冬季和秋季的寒潮、夏季高温热浪,春、秋、冬季的"回南天"、低温阴雨是对人体健康影响较大的天气气候事件;气象因素引发的主要疾病包括心脑血管疾病、呼吸道疾病、胃肠道疾病等,其中受气象因素影响而致死的疾病中以心脑血管疾病死亡率最高,呼吸道疾病死亡率居第二位。     

河池市闪电活动与下垫面植被类型关系分析

基于河池市2010年1月～2017年12月的闪电定位资料和地表植被数据、高程数据,分析闪电密度、强度分布与不同下垫面的关系。结果表明:河池市闪电密度与草地、居民建设用地面积呈正相关,与林地面积呈负相关;河池市闪电强度与水域地、林地面积呈正相关,与草地、居民建设用地面积呈负相关。各个植被类型上的闪电日变化呈现"双峰"型,其中居民建设用地的闪电日变化波动剧烈,林地的午后闪电变化呈现较均匀的波动增加。林地上的闪电密度值随海拔高度增加而减小,闪电强度随海拔高度增加而增大。     

7-9月登陆华南台风气候变化特征及大尺度环流系统分析

采用1949-2015年上海台风所提供的热带气旋资料、NCEP/NCAR全球再分析格点资料、国家气候中心提供的74项大气环流指数以及青藏高原积雪等资料,对7-9月登陆华南的热带气旋TC(不含热带低压)和台风TY(含台风及台风以上的热带气旋)的气候变化特征以及大尺度环流特征进行了分析,结果发现:7-9月登陆华南TC及TY频数均有微弱的上升趋势,且年际变化显著,但TC和TY年际变化和准十年波动变化并不总是一致,尤其是近10a来登陆华南的强台风有明显增加的趋势。7-9月登陆华南的TC占登陆中国的一半以上,并且有约3/4是来自西北太平洋生成的台风。从登陆华南TC的区间分布特征来看,以中路最多,西路次之,东路最少。亚洲季风偏弱、西太平洋副高偏西,登陆华南TY偏多,反之亦然。TC偏多(少)年,西太平洋副高偏强偏西(偏强偏东)。TC偏多年110oE以东引导气流出现的反气旋式和气旋式环流对较TC偏少年偏西,反气旋环流南部的东风异常一直延伸到华南地区东部,这样的东风引导气流异常有利于引导热带气旋登陆华南。另外,青藏高原东部和西部积雪偏多、华南气温偏高及西北太平洋海温异常偏暖的情况下也均有利于台风登陆华南。     

广西持续性低温雨雪冰冻过程特征和气候成因分析

应用广西境内国家气象站逐日降水量、气温资料,定义了区域持续性低温雨雪冰冻过程。利用NCEP/NCAR逐日再分析等资料,使用合成分析等方法,研究了广西持续性低温雨雪冰冻过程的特征和气候成因。结果表明:(1)广西持续性低温雨雪冰冻过程在1980s之前平均出现次数为4次·10a^-1,过程平均日数为40d·10a^-1,而在1990s之后平均出现次数为2次·10a^-1,过程平均日数为23.7d·10a^-1。(2)持续性低温雨雪冰冻过程期间,亚洲大陆中低纬度地区冬季气温整体偏冷,500hPa位势高度距平场在亚洲50oN以北地区为正距平,以南为负距平,有大型稳定的长波斜脊横槽活动,华南上空由低层向高层有暖平流。