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.     

对我国T_(42)模式中期数值产品的编辑转发和应用

介绍了T_(42)模式中期数值产品的编辑转发,并用T_(42)模式产品建立风、温度、降水的预报模式和指标.     

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。     

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:     

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。     

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。     

北京T42历史资料整理与使用

北京T_(42)资料为预报提供了丰富的产品,但信息量很大。该文介绍的数据压缩方法和图形显示、打印接口程序,可以给使用T_(42)资料带来方便。     

GRAPES＿Meso模式的降水格点检验和站点检验分析

使用Barnes和最近台站降水频率相结合的混合插值方案,对我国气象台站和水文站组成的高密度降水观测资料进行精细化的网格插值,得到分辨率与GRAPES-Meso(以下简称GRAPES)模式分辨率相同(0.15°)的网格降水资料;同时,将GRAPES模式同分辨率的0～24 h格点定量降水预报结果插值到观测站点上,然后进行了"格点对格点"、"站点对站点"的评分检验.检验的统计量包括偏差(BIA)、公平T评分(ETS)和真实技巧评分(TSS).此外,还基于插值后的精细化格点降水资料,应用近来发展的"面向目标"的客观检验方法检验了5 mm以上降水事件的预报效果.对检验结果的分析表明:(1)两种点对点榆验方法的结果都显示GRAPES模式在我国东部的预报效果好于西部,平原地区好于山区;地形的迎风坡降水的空报偏多,而青藏高原上空和新疆北部则以漏报为主,即模式对复杂地形影响的降水预报能力偏弱.(2)对于各量级的降水,总体上格点检验的结果好于站点检验,格点检验能更好地代表GRAPES模式的预报能力.(3)对于5 mm以上的降水事件,GRAPES模式预报的总次数与雨团直径的分布关系和观测基本一致,特别是模式对直径为60 km的雨团预报效果最好;从地域分布来看,GRAPES模式预报5 mm以上降水的次数在内蒙古东部、东北、华北、江淮、陕西、甘肃南部等地与观测相当,而在长江以南多于观测,尤其是在西南地区东部预报次数明显偏多.     

对T_(42)模式500百帕高度场形势预报能力的检验

本文使用1992年3-4月T_(42)模式的高度预报场资料及相对应的实况资料,对其预报性能作一检验,力求在实际工作中更好地应用.文中所需资料均通过NCAR绘图软件包绘制.资料范围为60°E-130°E,20°N-60°N.1 高度场误差分析1.1 月平均误差分析T_(42)模式的72小时、96小时、120小时,三个时次的月平均误差分布特点基本相似.从72小时到120小时,其偏差值略有增大.以四月份为例,如图1-     

降水检验方案变化对降水检验评估效果的影响分析

为了实现对中尺度模式降水预报产品的合理化统计检验,在我国现有观测系统条件下,研究了24小时加密降水观测实况对降水统计检验评分的影响。过去的标准检验系统观测站为400站,分为9个区,目前业务试运行的加密检验系统采用的观测站为2510站,分为33个区。同时对国外常用的统计检验量ETS评分进行了初步的研究。通过对2005年7—8月我国近年来引进或自主发展的T213L31、HLAFS25、MM5、MESO-GRAPES60km和30km模式,WRF20km模式,以及日本及德国的全球模式的降水预报产品的统计学检验,主要得到如下结论:(1)加密检验系统和标准检验系统在站点分布和分区形式上有较大的差别,新旧检验系统对各模式和预报员全国降水预报的评估结论在大雨以下各级降水评估方面差别不大,结论基本相似,除中雨预报外,加密系统的TS评分均略低于标准检验的结果。暴雨以上评分的差别较大,其中部分模式的两个检验系统的预报偏差差别很大,说明暴雨以上的天气系统多为中小尺度系统,其发生的频率在加密系统中的反映可能更合理一些。(2)新的检验量ETS,对于全国这样较大的检验分区而言,大雨以下各级降水评分在量值上要小于TS评分,暴雨以上则比较接近,但其在多模式对比检验中所得的排序结论与TS和技巧评分相近,部分小雨空报较多的模式的评分有较大差别。(3)无论是加密检验,还是标准检验,各级降水检验中表现最好的模式是相同的。(4)分区相同、预报种类不同时,加密检验与标准检验的差别不同。对T213模式而言,两者在暴雨和大暴雨的预报偏差上的差别更显著一些,部分分区检验结论相反。而对预报员的预报而言,差别并不显著,检验结论一致。     

SAL定量降水预报检验方法的解释与应用

引入德国定量降水预报检验SAL方法,以2009年6月29日降水(长江中下游2009年入梅首场降水)为例,对AREM、T639、T213、JAPAN模式0～24h降水预报的SAL检验进行剖析,与SAL方法原理介绍相结合,全面而详细地对SAL检验方法进行阐释,通过对2009年三次大范围强降水的检验,分析和总结SAL方法在降水预报检验中的应用。结果表明:1)SAL检验方法是对某一天降水的预报效果进行检验的方法,它可对雨带的预报从强度(A)、位置(L)、结构(S)三方面进行评估。2)SAL检验结果中,对降水预报效果指示意义最大的为L值,L值越小,预报效果好的可能性越大,A值其次,S值再次。3)SAL值只在针对同一个降水实况的条件下具有可比性,不同降水日,因作为检验参考系的实况不同,其S、A、L值不具可比性。     

ENSO集合预报系统的检验评价

讨论了一个热带太平洋海气耦合集合预报系统集合预报的检验问题。该集合预报系统模式为一个中等复杂程度的耦合模式,其中大气部分为统计模式,海洋部分为动力模式。初始扰动利用集合Kalman滤波同化得到,模式误差扰动由一个一阶马尔可夫随机微分方程生成,预报集合样本为100个。利用1995~2005年的观测资料进行了确定性预报检验,包括相关系数和均方根误差。在概率预报检验方面,包括Talagrand概率分布、离散度、Brier评分(BS)、命中率以及空报率的统计检验,并且根据检验结果对预报系统进行了初步评价。确定性检验表明,集合样本均值的预报水平在热带中太平洋区域要高于热带东太平洋和沿岸区域。同时概率预报检验结果表明,集合预报系统有较高的概率预报技巧,对确定性预报是一个完善和补充。     

天气系统预报效果的量化检验方法及应用

对中国天气过程进行了分类,并介绍了一种针对模式对于降水及各种天气系统预报效果的天气学检验方法,将此方法应用于AREM模式对2007年降水个例预报及2005—2007年汛期天气过程的批量预报检验,得出结论如下:(1)此天气学检验方法能够对各类天气系统及降水进行有效的检验,(2)对于中国典型高空槽类降水,AREM模式总体上对高空槽预报较为稳定、强度接近实况,对降水预报稳定性相对较差、强度偏弱,槽预报的较好(差)与降水预报的较好(差)不完全对应,(3)对于梅雨锋类降水,AREM模式对副高预报总体偏西、偏北、偏强,对高空槽、降水预报均总体偏弱,副高预报的较好(差)对应降水预报的较好(差)。     

GRAPES_GZ 3 km模式对2019年海南岛暖季非台风降水预报的时空检验

利用基于目标诊断的空间检验方法(MODE)和时空检验方法(MTD)评估了华南3 km高分辨率区域数值模式(GRAPES_GZ3 km)对2019年海南岛暖季非台降水预报性能, 结果显示: (1)模式24 h累积降水预报的空间分布范围偏大、降水强度偏强; (2)模式逐小时降水预报的平均质心总体偏西和偏北, 降水出现时间总体偏早1~3 h, 结束时间总体偏晚2~4 h, 降水持续时间偏长; 预报的降水目标数量偏多, 与实况一致均存在着主峰和次峰形态的昼夜分布特征, 但预报的昼间主峰出现时间比实况偏早2 h; 预报的短时强降水出现频次总体偏多。相对于传统的预报和观测点对点检验评估方法, MODE和MTD方法具有捕捉模式预报偏差特征的优势。      

MODE方法在西南区域模式降水预报检验中的应用

为了弥补传统检验方法的缺陷,本文基于对象目标的空间检验方法MODE,对四川2019年6月22日的强降水过程进行检验,分析西南区域模式在短时强降水的预报效果。通过对该方法各参数的确定,可以发现:(1)MODE检验方法在确定卷积半径R和降水阈值时应灵活地进行选取;(2)模式较好地把握了此次降水过程的发展消亡过程,尤其是对盆地东北部的降水预报效果很好,对降水目标物的形状、走向、移动方向以及落区有比较好的相关性;但对于降水发展初期,模式预报效果不理想,存在明显的空报;(3)对于强度预报,降水发展强盛期预报场对高原目标物强度预报在降水大值区存在一定高估,对盆地目标物强度预报基本接近于实况,但在降水减弱时对盆地目标物强度预报也存在明显高估。      

北京地区中尺度数值业务预报的客观检验

对北京地区中尺度数值天气预报客观检验系统的框架和方法进行了详细的介绍，分析了北京地区冬季（2001年11月1日~2002年2月28日）主要预报要素的客观检验结果，在此基础上给出北京地区冬季中尺度数值预报业务的误差特征，并根据检验结果定性地分析了模式预报系统性和非系统性误差的可能来源。结果表明，模式地形的强迫作用是地面和对流层低层预报系统性误差的重要来源；测站高空预报要素的非系统性误差显著，初始时刻存在的误差在积分过程中被进一步放大；对北京 (54511) 单站地面要素预报的检验结果发现，2-m温度预报冬季整体偏低。在系统性误差为主要误差分量时对模式的平均误差进行订正能有效地提高温度预报的准确率。     

台风“巴威”不同类型降水多模式预报与空间检验对比评估

以传统的检验方法和基于对象诊断评估方法(MODE), 对首次以台风级别影响辽宁的“巴威”台风(2008)的台风暴雨过程不同性质降水的多模式(ECMWF、CMA_MESO 10KM、CMA_MESO 3km和睿图东北模式)预报结果进行了检验评估。结果表明: 受“巴威”远距离和本体影响, 辽宁省先后出现对流型降水和稳定型降水, 传统检验和MODE检验结果均表明, 多模式的对流型降水预报效果要优于稳定型降水, 这很可能是多模式对于台风北上减弱产生稳定型降水的影响系统的预报强度偏差大导致, 在今后预报中务必注意台风强度预报偏差对本体稳定型为主的降水的影响。传统检验结果中, CMA_MESO 3km和ECMWF模式的评分较高, 并且对于对流型降水雨带的形状、范围和质心距离、交集面积预报效果最好, ECMWF模式对稳定型降水也有着较高的目标相似度评分。尽管睿图东北模式由于对10.0 mm以上量级降水较高的空报和漏报率, 而导致TS评分偏低; 但在MODE检验结果中, 东北模式预报的强降水雨带的中心位置、降水强度和范围均接近实况, 目标相似度更高, 尤其在对流型降水阶段目标相似度达到了1.00, 模式对于对流型降水预报有着较好的可参考性。     

2006年汛期北京地区中尺度数值业务降水预报检验

采用北京地区自动站逐小时观测降水资料对2006年汛期北京地区中尺度数值业务降水预报效果进行了客观检验,并针对2006年汛期的降水特点对模式的降水预报性能进行了初步的评估,着重对发生的28次降水过程按其主导的天气系统进行了分类,并对各个类型的降水预报进行了评分检验,根据检验结果分析了数值业务模式对于夏季不同天气系统导致的降水过程的预报能力,并且对不同分辨率的模式网格的预报性能进行了初步对比。     

光流法在强降水过程预报检验中的应用

光流法是运动图像分析的重要方法,主要用于确定目标的运动信息。数值模式产生的格点化的要素预报场,也是一种图像,应用于图像分析的光流法可以用到数值模式检验领域。本文在数值模式强降水过程预报检验领域引入了光流检验方法,首先利用理论模拟对光流检验方法的原理进行了阐述,然后通过对3种不同类型强降水过程中ECMWF和T639模式的24h降水预报进行检验,分析了光流检验方法在强降水过程预报检验中的实际应用。结果表明:1利用光流检验方法可以将数值模式的预报误差分解为强度、位移和角度3种误差场,从而实现对数值模式强降水预报误差的精确量化分析。2通过对梅雨锋、西南涡、台风等3种不同类型强降水过程进行光流检验方法的应用,可以发现,不同数值模式对同一次降水过程的预报在强度、位移、角度误差方面一般表现不同,光流检验结果在反映不同模式对降水预报的强弱、雨带偏移的角度和距离差异方面具有较高的参考价值。     

初值协调性对模式数值积分结果的影响

利用国家气候中心新一代全球大气环流模式BCC_AGCM2.0.1,考虑了初值协调性对模式数值积分结果的影响,进行了两组数值回报试验(简称S1,S2),对27年(1980～2006年)的夏季基本气候态进行了对比分析,并考察了该模式对夏季气候的回报技巧。使用交叉检验的方法,计算了对模式结果的评估参数值,包括时间和空间距平相关系数,对该模式性能进行了评估和检验。结果表明,BCC_AGCM2.0.1对季节尺度的大气环流场具有良好的模拟性能,模式基本上再现了观测位势高度场、温度场、流场的分布特征以及大尺度降水分布特征。500 hPa位势高度、温度空间距平相关系数对比表明,平均而言,500 hPa位势高度、温度的空间距平相关性,热带区域(30°S～30°N)高于东亚区域(0°～60°N,60°E～150°E)和全球区域。回报与观测的降水距平百分率相关系数分布对比表明,试验S2在我国江淮地区及南方地区的回报技巧要明显优于S1。