日极端气温的主客观预报能力评估及多模式集成网格释用

精细格点天气预报是我国未来几年天气预报业务发展重点。利用ECMWF、GRAPES等业务数值模式和广东站点观测资料,对日极端气温的主客观预报能力进行了多角度综合评估。统计结果表明,T_(max)、T_(min)的主客观预报误差均存在明显季节差异,在系统误差相对平稳的夏半年主观预报具有较明显订正能力,模式预报呈现一定流依赖特征,温度越高(低),负(正)偏差越明显;主客观预报误差空间分布均受地形影响,随着时效延长误差总体增幅不大,主观订正能力也较稳定。根据以上评估特征和网格预报特点,研究开发了一套多模式动态集成网格释用技术方案(McGF)。结果表明,相比单个模式的预报和主观预报,McGF较明显提升了T_(max)的预报技巧;T_(min)的模式预报偏差总体较T_(max)偏小,McGF提升幅度相对较小;网格释用后的广东区域预报能较合理反映气温空间和强度特征,较周边未经释用区域明显更优。     

基于MICAPS4的智能网格预报平台设计与实现

随着我国智能网格预报业务的开展,海量高分辨率客观数据需要便捷的分析显示及产品制作平台高效处理。该文基于MICAPS4（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 4.0,人机交互气象信息处理和天气预报制作系统）设计并实现智能网格预报平台,采用MVVM（模型-视图-视图模型,model-view-viewmodel）设计模式,实现业务逻辑与视图的分离,通过对各子功能模块的划分,降低模块之间的耦合度,具有良好的可扩展性。平台实现了高分辨率网格预报数据的显示分析和产品输出,开发了基于等值线、网格、关键点等智能化预报制作工具,集成了降水时间拆分、温度极值订正等客观预报方法,开发了降水、温度、相对湿度等要素一致性处理方法,可有效帮助预报员提高工作效率,同时能够确保产品之间的一致性。平台继承MICAPS4的微内核组件服务、高性能渲染引擎和开放式插件扩展管理等优良特性,实现面向智能网格预报的业务编排、智能编辑和算法集成。目前,该平台已经实现业务应用,为全国智能网格预报业务提供重要支撑。     

Characteristics of intensity change in tropical cyclones affecting the South China Sea from 1977 to 2007

The best track data of tropical cyclones (TCs) provided by Regional Specialized Meteorological Center (RSMC) Tokyo for the South China Sea (SCS) from 1977 to 2007 are employed to study the spatiotemporal variations (for a period of 12 hours) and the rapid (slow) intensification (RI/SI) of TCs with different intensity. The main results are as follows. (1) Over this period, the tropical storms (TSs) and severe tropical storms (STSs) mostly intensify or are steady while the typhoons (TYs) mostly weaken. The stronger a TC is initially, the more observation of its intensification and the less its variability will be; the more observation of its weakening is, the larger its variability will be. (2) The TC intensifies the fastest at 0000 UTC while weakening the fastest at 1200 UTC. (3) In the intensifying state, TSs, STSs, and TYs are mainly active in the northeastern, central-eastern, and central SCS respectively. The weakening cases mainly distribute over waters east off Hainan Island and Vietnam and west off the Philippines. Some cases of TSs and STSs weaken over the central SCS. (4) The RI cases form farther south in contrast to the SI cases. The RI cases are observed in regions where there are weaker vertical shear and easterly components at 200 hPa. The RI cases also have stronger mid-and lower-level warm-core structure and smaller radii of 15.4 m/s winds. The SI cases have slightly higher SST.     

华北汛期旱涝与中高纬大气环流异常

利用１９８０￣１９９４年ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ月平均高度场和我国测站降水量资料,通过奇异值分解方法探讨了华北汛期降水与５００,２００ｈＰａ欧亚吭纬大气环流这关系,得到与华北汛期旱涝有关的两类异常环流型。     

西北太平洋迅速加强热带气旋的统计特征和识别预报试验

利用2000—2014年热带气旋(TC)最佳路径、最终分析资料和静止卫星红外云顶亮温(TBB)资料,对比分析了西北太平洋(WNP),以及南海(SCS)的迅速加强(RI),与非迅速加强(non-RI)TC样本的环境背景和TBB统计特征,其中non-RI样本细分为不同的强度变化率即:缓慢加强(SI),强度稳定、缓慢减弱和迅速减弱等。结果表明,相对于SI,WNP海域的RI样本处于海表温度较高、海洋上层热容量较大、最大可能强度较大、高层辐散较强、风垂直切变(VWS)较弱和高层纬向风(U200)偏东分量较大等环境背景条件下;SCS海域的RI样本较易发生在VWS较弱的环境背景条件下。此外,相对于non-RI,支持RI发展的有利条件还包括中低层相对湿度较大、高层环境温度较低等。RI样本通常具备的TBB特征为TC内核的对流云覆盖率较大、TBB平均值相对较小。采用K最近邻分类算法进行RI预报试验,交叉检验结果表明,该方法对RI样本有一定的识别预报能力,RI样本概括率达到74.2%,技巧评分达到0.717。     

几种格点化温度滚动订正预报方案对比研究

为了快速获得更为精准的格点温度预报产品,使用国家信息中心高分辨率、高频次的温度格点多元融合产品和欧洲中期天气预报中心全球模式2 m温度预报场资料,采用8种误差订正方案进行滚动订正预报试验。选择2017年1月1日至2月28日和6月1日至7月31日两个时间段进行两次回报模拟试验,并对订正前后的预报结果进行格点和站点检验分析,结果表明:8种方案对模式直接输出的预报场有正技巧订作用,全格点滑动误差回归模型订正和全格点滑动双因子回归模型订正效果最优,两种方案都能使订正场的格点平均绝对误差在2℃以下,3、6和9 h的格点准确率均在0.9以上。全格点滑动误差回归模型的检验评分略微好于全格点滑动双因子回归模型,表明作为预报模型因子的起报时刻误差场比数值模式因子在短期订正中扮演着更为重要的角色。     

分类与集成方法在降雨预报中的应用

介绍一种利用数值预报产品进行降雨预报的方法.该方法按照人工智能分类与集成的思想,利用前馈神经网络将T213、日本、德国的数值预报产品集成在一起,构成一个集成型的预报系统.在此基础上,利用高度场的天气形势和预报区域近低层流场和温湿条件,采用自组织神经网络进行天气分型,并针对不同的天气类型选用不同的预报因子,建立不同的预报模型.按照上述方法,选用江淮流域68个站点2003-2005年的5-9月数据,逐站建模,用2006-2007年5-9月的数据进行分级降水试报.各级降水预报结果表明,集成多家数值预报信息好于仅用单一模式的信息,采用天气分型建模优于不分型的建模.因此,多模式(型)预报结果的综合集成方法的研究,是数值预报解释应用中很值得探索的方向.     

“浣熊”强度变化的环境背景和卫星观测分析

利用实况观测定位和强度资料、NCEP的1°×1°全球最终分析资料、NOAA周平均1°×1°海温再分析资料和FY卫星水汽图像,分析台风浣熊(0801)的环境背景条件和内核结构演变与强度变化的关系.结果表明:(1)环境风垂直切变增大至10m·s~(-1)左右与南海北部海表温度逐步减小导致最大可能强度不断降低是"浣熊"快速发展过程中断并减弱的重要外部条件;(2)卫星水汽图像显示内核结构存在眼壁破裂和复原现象,该现象精确地反映其强度变化.眼壁破裂(复原)过程导致"浣熊"减弱(增强).     

强台风Chanchu（0601）的数值研究：转向前后内核结构和强度变化

使用FY卫星TBB资料和新一代非静力中尺度模式WRF分析南海强台风Chanchu(0601)"急翘"转向前后内核结构和强度变化过程。结果表明:转向后内核结构非对称特征明显。WRF数值模式较好地模拟出Chanchu强度和异常路径变化过程,再现了内核结构演变:转向前,垂直切变较弱,有利于快速加强,内核结构较为对称;转向后,垂直切变明显增大,强回波位于垂直切变下风方向的左侧,显示为内核非对称结构。使用傅立叶变换方法分解模拟结果中的雷达回波,发现眼壁和内螺旋雨带的2波非对称沿方位角移速与涡旋罗斯贝波(VRWs)的理论波速一致,Chanchu快速加强过程中断和强度维持的可能原因为:眼壁传播的VRWs受到外螺旋雨带的扰动以及涡旋倾斜加剧引起眼壁非对称性加强导致"急翘"时眼壁破裂,此后眼区和眼壁区水平混合过程加强,850 hPa眼区相当位温明显增加,抑制高层相对暖干空气和低层相对冷湿空气相互交换,使得随眼壁内侧下沉气流向下输送的暖干空气减少,低层增温作用减弱,快速加强过程中断;VRWs径向内传导致高值涡度由眼壁内侧向眼心传播,引起最大风速半径(RMW)内侧切向风速增大,RMW随时间向眼心延伸,眼壁进一步收缩,一定程度上抵消了垂直切变加大的负面影响,Chanchu维持强度。     

事件概率回归估计与降水等级预报

该文对比分析概率回归降水等级预报和回归降水等级预报的差异, 2007年秋季至2008年夏季全国平均检验结果表明:概率回归降水等级预报效果好于回归降水等级预报, 尤其是小雨预报, TS评分明显高于回归降水等级预报, 同预报偏差过大情况也有很大改善。进一步分析表明:回归降水等级预报方法在建立小雨预报方程的样本中, 少数较大降水量的样本方差占总方差的百分比过大, 导致预报方程中反映的预报量与预报因子的关系以少数大降水量样本为主, 是造成小雨预报空报过大的原因。与模式降水预报的对比分析表明:概率回归降水等级预报效果好于模式直接降水预报, 模式降水空报较大情况得到改善。