中央气象台台风预报业务的发展及思考

随着数值预报技术和综合探测体系的不断进步和完善,近十几年来中央气象台的台风业务预报取得了较显著的进展,特别是台风路径业务预报水平进展显著,基本达到了国际先进水平,但是在台风强度和风雨影响的预报及台风风险评估方面进展相对较慢。本文从我国台风灾害影响的严重性和中央气象台台风预报的重要性、中央气象台台风预报的发展历程、中央气象台台风预报员的作用、台风业务中重大科学问题的提出和解决途径、重大台风科研项目对中央气象台台风业务的促进和指导等几方面进行了回顾和分析,并提出了未来提高台风业务预报能力的有效途径。     

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。     

华北平原一次持续性大雾过程的动力和热力特征

利用台站加密观测资料和NCEP/NCAR再分析资料对2004年11月29日—12月3日华北平原一次罕见的持续性大雾天气过程进行了研究, 通过对本次过程动力和热力特征的深入分析, 揭示了其成因和维持机制。结果表明:对流层中低层暖性高压脊及地面变性冷高压的稳定维持为持续性大雾过程提供了良好的背景条件; 地表净辐射引起的近地层冷却是大雾的触发和加强机制; 中低空下沉气流的存在有助于近地层的弱风条件和稳定层结的建立; 低层暖平流的输入和边界层的浅层抬升有利于大雾的长时间维持; 伴随负温度平流南下的偏北风的爆发是使大雾消散的动力因子。     

气候变化对库布齐沙漠生态环境的影响及其适应性对策初探

通过近30a的气候资料分析表明,库布齐沙漠气候有暖湿化的趋势,且其东部较为明显。近20a来,库布齐沙漠以油蒿(Artemisia ordosica)为主的稳定性沙生植被增加、半流动沙丘的面积显著减少;但放牧等人为干扰也使部分草场退化面积增加;库布齐沙漠的植被净初级生产力随年际间的气候波动而变化明显。气候暖湿化趋势虽然对库布齐沙漠东部生态恢复的贡献大于西部,也使得风沙防治工作相对减轻;但沙漠生态系统目前的状况可能还不足以应对未来气候变率增大带来的种种生态危害。基于此,就库布齐沙漠下一步的生态环境建设给出了一些建议。     

风能资源评估技术方法研究

全球性的能源危急和气候变化,驱动了风力发电在世界范围内迅速发展,搞清风能资源是大规模发展风电的关键步骤。文中首先回顾了近10年来开展风能资源评估的技术方法发展历程,阐述了数值模拟技术的应用对风能资源评估技术方法的发展所起的重要作用。风能资源的数值模拟可以给出风能利用高度上的风能资源分布;可以模拟出基于气象站观测资料的统计分析无法找到的风能资源;可以弥补海上测风资料不足的缺陷,进行海上风能资源的评估。文中运用中国气象局的风能资源数值模式系统地对江苏省和青海省的风能资源分布进行了高分辨率的数值模拟,并采用气象站观测资料对数值模拟结果进行了检验,结果表明数值模拟可以较准确地模拟区域风能资源的分布趋势,但在风速值大小会有系统性偏差,需要有测风塔观测资料对数值模拟结果进行订正,说明了数值模拟技术与风能资源测量相结合是风能资源评估的有效技术手段。最后对中国风能资源数值模拟技术的发展进行了展望,表明了中国风能资源的开发利用对自主发展小尺度数值模式的迫切需求。     

基于网格计算的MM5系统在青藏高原地区的应用

论述了网格计算技术及其在气象领域的应用,指出网格的最终目标是资源共享和协同工作.在简述青藏高原地区中尺度数值模式系统建设的基础上,从模式背景、MM5应用系统建设的关键问题及技术路线、科研开发与业务化方案设计、模式的动力和物理方案及预报产品等方面介绍了青藏高原基于网格计算的MM5应用系统,并给出该系统在2006年业务试运行的检验结果,在此基础上总结了基于网格计算的应用系统在资源共享方面的效果.聚合主要高性能计算机系统的计算能力,构建一个国家级气象高性能计算机管理与应用网络平台,实现多集群系统的网格化全局管理和资源共享,不仅使参加网格计算项目的各个网格用户通过浏览器随时随地、安全、方便地访问网格上的计算、存储、数据和程序资源以及享受网格提供的各种服务,而且使研究开发人员不受计算机平台与地域的限制,即可选取所关心的预报区域、预报时效、时间步长、物理过程参数化方案等对数值模式本地化,同时解决了经济条件相对落后地区计算资源不足的问题,为高原地区气象部门探索研究资源共享的管理制度和运行机制创造了条件.     

1998年8月嫩江流域一次大暴雨的成因分析

利用中尺度滤波、高分辨率数值模拟和诊断分析对1998年8月9～11日嫩江流域的甘南和白城大暴雨的成因进行了初步探讨。结果表明：中β尺度天气系统是大暴雨的主要影响系统。地形抬升、纬向次级环流和小股弱冷空气共同作用是大暴雨产生的重要因素。敏感试验结果表明：凝结潜热释放对中β尺度天气系统的形成起决定作用。中尺度地形对中β尺度天气系统维持和发展也起作用，影响暴雨落区、强度，且有增幅作用。改变初始湿度场对雨区和雨量的模拟影响随积分时间增长逐渐减小，东北地区水汽不是完全由初始时刻大气中的水汽含量所决定的，而是不断地来自低纬向东北地区的水汽输送。     

暴雨业务数值预报发展中有关问题的探讨

根据国际，国内业务数值天气预报的发展以及我国暴雨预报方法的现状，评价了暴雨业务数值预报发展中的几个关键问题，探讨了暴雨预报的综合思路。     

地面气压同化递进式OMB质量控制方法研究

文章首先通过波谱分析对夏季(2013年6—8月)五个重点区域6 h一次地面气压观测场和T639分析场进行周期和振幅特征对比分析,在此基础上采用递进式OMB(observation-minus-background)质量控制方法对我国及周边地区地面气压进行了质量控制研究。研究结果表明:在模式与观测地形高度差异较大区域,必须通过压高等方法进行订正背景场资料才能较为准确地描述观测周期振幅特征,采用压高与双权重相结合的方法能够有效订正模式与观测之间的偏差,为地面气压的质量控制奠定了很好的基础;递进式OMB质量控制方法使得观测增量接近正态分布,相对OMB方法更有效识别离群资料,更能保障质量控制效果。     

CMA-MESO 3 km系统2 m温度预报诊断北大核心CSCD

诊断分析CMA-MESO(China Meteorological Administration Mesoscale Model,原GRAPES-MESO)3 km系统冬季2 m温度预报效果,为冬奥气象保障服务以及CMA-MESO模式系统开发优化改进提供参考,选取2020年12月至2021年2月2 m温度预报。诊断发现,每日低温预报较好,高温预报较差,00—06时(世界时,下同)升温过程预报效果好于06—21时降温过程。滑动双权重平均法订正显示,2 m温度预报偏差以系统性偏差为主,订正前均方根误差和标准差较大地区改善效果更为明显。依据温度订正前后标准差差异选择华北、华东、西南三个区域的个例和华北地区连续试验进行波谱分析发现,功率谱随着尺度增大逐渐增多,2 m温度预报偏差和2 m温度不同尺度功率谱信息存在一定的对应关系,当不同尺度上的功率谱存在缺失或异常大值时,2 m温度预报与实况存在明显差异。