海河流域东北冷涡背景下的降水预报订正研究

针对海河流域东北冷涡降水样本,应用海河流域加密自动站降水资料及欧洲中期天气预报中心（ECMCWF）降水预报资料,利用滑动相关分析方法建立重组预报序列,基于加密自动站24 h累积降水量及重组24 h降水预报序列的Gamma累积概率分布曲线,采用预报—实况概率匹配方法建立1～3日的短期订正模型并进行试报检验。结果表明:欧洲中心数值模式对于海河流域东北冷涡降水的预报较实况偏慢;概率匹配法主要通过订正降水量级来改善预报结果,订正后降水预报对于小雨、大雨、暴雨预报的TS（Threat Score）评分技巧均有提升,尤其对于大雨和暴雨及以上量级预报,订正后预报量级及预报落区大小均与实况更加接近,订正效果显著。东北冷涡降水对流性强,模式预报能力弱,而订正后预报能有效提高此类强降水的预报技能,具有较好的应用价值。     

混合层的建立对一次强阵风天气过程的影响

利用NCEP再分析资料和常规地面观测资料,分析混合层的建立对2012年3月23日天津地区强阵风天气过程的影响机理。结果表明：强气压梯度和强变压梯度的共同动力作用是地面强阵风形成的背景条件。强阵风出现在午后气温较高、湿度较低且地面气压较低的时段。午后深厚混合层内的干热对流使高空急流北侧下沉气流将动量下传至对流层中层后向近地面层进一步有效下传,导致地面阵风增大。深厚混合层的建立也是地面强阵风形成的一个重要原因。WRF模拟结果表明,局地混合层强度差异使高空动量下传产生局地差异,这可能是天津各地区阵风强度存在空间差异的重要原因。     

海河流域盛汛期旱涝急转事件及其与大气环流异常的关系

利用1958—2012年海河流域30个气象站月降水资料、NCEP/NCAR月平均再分析资料及1974—2012年月平均向外长波辐射资料,分析了海河流域盛汛期旱涝急转事件及其与大气环流异常的关系。结果表明,南亚高压和西太平洋副高在盛汛期的月际振荡是海河流域旱涝急转形成的一个重要原因。涝转旱年及旱转涝年涝期对应于"西低东高"的流型(海河流域上游为低槽区,下游为高压区),冷暖空气活跃且易于较长时间在流域交绥,低层水汽输送较强且有正涡度异常,高层辐散和上升运动偏强,流域多雨偏涝;旱期则对应于"西高东低"的流型,西风带环流较为平直,低层有负涡度异常且水汽输送偏弱,高层辐散和上升运动偏弱,海河流域因而少雨偏旱。海河流域旱急转涝(涝急转旱)事件易发生在南亚夏季风偏弱(强)的背景下。海河流域盛汛期旱涝急转与初汛期流域上空气压场强度以及北太平洋涛动(NPO)、南半球环状模(SAM)存在显著的正相关,上述因子可能是旱涝急转事件的前期信号。     

天津气传花粉预测模型研究

使用1999～2004年3～10月天津市河西区铁塔花粉监测数据和同地点的气候观测站(54517)气象资料,进行了天津市72h气传花粉浓度预测模型研究。设计了全花粉季、分季节(春、夏、秋)、分阶段的3种不同预测方案,利用多元线性和非线性回归技术分别建立了花粉预测模型,并对各个方案及预测模型进行了对比分析。结果发现,除夏季以外,多元非线性预测模型优于多元线性回归预测模型,分阶段预测方案优于全花粉季和分季节预测方案,且预测准确率也随之提高。     

2003年冬季空气质量趋势预测方法

使用短期气候趋势预报原理与短期空气质量预报相结合的方法，根据1～7月的气候特征（背景）、天气形势以及各种相关气象要素统计分析，对冬季采暖期空气质量进行综合预报。利用上述方法对2003年度（2003．11～2004．3）冬季采暖期空气质量进行了试预测。即：在2003年冬季气候预测的基础上，通过统计分析2003冬季相似年份的天气形势、污染气象条件，确定污染潜势和气象参数。并运用现业务使用的污染物浓度预报方程，计算冬季各月的逐日空气污染物（SO2、NO2、PM10）的浓度。最后综合2003年冬季气候特征预测和日空气质量计算结果，做出冬季空气污染趋势预报。     

2015-04-28渤海海雾形成过程中的海气相互作用分析

利用FY和MTSAT卫星资料、ERA Interim再分析资料、黄渤海浮标站资料、黄渤海自动站逐小时观测资料,对发生在2015年4月28—29日的渤海海雾成因进行分析,着重探讨了海雾形成过程中的海气相互作用。结果发现,近海面处大气低层逆温层抬升,大于90%的大湿度区向上、向西扩展,对海雾形成非常有利;海雾生成前、生成发展过程中存在明显的东到东南风,有利于黄海水汽向渤海输送,海面上空有水汽通量大值区由渤海海峡向渤海中部移动,使得渤海上空水汽输送加强,提供了海雾形成所需的水汽;在海雾形成过程中渤海上空气温高于海温,风切变造成的海气界面湍流热交换为大气输送向海洋,使得冷海面上空暖湿空气降温冷却达到饱和形成海雾,是平流冷却雾。      

花粉浓度等级划分探讨

随着环境气象服务的拓展,开展花粉预报的省市地区逐年增加,但花粉预报等级在国内尚无统一标准,影响服务效果。为了使花粉浓度预报客观化规范化,根据全国29个省市花粉调查数据,按华北、东北、华东等七大区域进行了花粉季节变化规律分析。利用天津市2001—2005年、武汉市1994—1995年花粉观测资料和同期花粉过敏患者病例,进行了花粉浓度与发病率的相关分析,依据不同种类植物花粉致敏性的强弱,分别按木本植物和草本植物进行了花粉浓度等级划分,共分为低、较低、中等、较高、高5个级别。结果表明花粉浓度与发病率等级有较好的一致性。虽然用花粉浓度的高低不能精确地表示发病率的高低,但基本可以表征花粉症的发病趋势。此等级标准在实际应用中既方便而且又非常有实际意义。     

北京地区1～4天花粉浓度预报的应用研究

漂浮在大气低层的植物花粉颗粒,可引发花粉过敏人群的免疫变态反应,也是一种常见病多发病,随着城市绿化系数的增大,近年来有加剧的趋势。使用北京市城区及周边郊县共计7个站点,1999—2005年度(3月1日至9月30日)逐日大气底层花粉实测浓度和同步地面气象资料,应用正交筛选回归方法,建立了不同站点1～4天花粉浓度的预报模式(均通过了F_a=0.01的F统计检验),经业务试验,效果较好,可为首都医院的变态反应门诊及花粉过敏患者提供花粉预测和预防服务。     

天津市多模式气温集成预报方法

在遗传算法和粒子群算法的基础上,采用权重分配方法开展基于混合演化算法的多模式气温集成预报方法研究。利用2012年5—10月中国气象局GRAPES模式、北京市气象局BJ-RUC模式、中国气象局T639模式、天津市气象局TJWRF模式24 h预报时效的逐6 h地面2 m高度气温和35个天津区域自动气象站点资料,通过逐日滚动建立集成预报模型,对混合演化算法的多模式气温集成预报方法进行了绝对误差在2℃以内的分级、分类及分站检验分析。结果表明:使用该方法建立的气温集成预报模型具有比较可靠的预报能力,预报误差明显小于任一成员,预报准确率高。按绝对误差不大于2℃的检验标准,2012年35个站逐6 h气温、最低气温、最高气温的集成预报平均准确率分别为76.34%,77.88%,78.00%。     

强降水指数THWC的构建及其在海河流域北上台风中的诊断应用

基于强降水发生的物理机制,采用"配料法"综合动力、水汽、不稳定物理诊断参数,构建了综合强降水指数THWC(temperature,helicity and water condensation)。运用NCEP/NCAR再分析资料计算THWC指数,对2018年第14号台风摩羯北上影响海河流域期间进行诊断分析,结果表明,THWC指数对未来6 h台风偏北侧暴雨区分布及中心量级预报准确。选取2012—2018年影响流域的北上台风个例,进行普适性检验表明:标准化后的ZTHWC指数更具有普适性,解决了THWC指数对暴雨中心量级预报可能出现的不稳定性问题;ZTHWC指数与未来6 h的台风中心暴雨落区及中心量级大小均具有较好的对应关系,且北上台风环流越完整,两者的吻合度越高,因此可以将ZTHWC指数作为北上台风暴雨的定量预报指标。