模式与雷达外推结果融合在山东半岛降水预报中的应用初探

利用中国气象局模式格点化预报3h降水数据以及山东省的灾害天气短时临近预报预警业务系统(Severe weather auto-matic nowcast system,简称SWAN)提供的降水估计产品,基于动态融合算法改进权重分配方式,对山东半岛2016-2018年9个降水实例20个时刻点的预报结果进行融合,结果表明:...     

山东省城镇天气预报质量评估检验

根据中国气象局全国城镇天气业务产品检验评估报告和山东省预报质量评估系统检验结果,对2007年1月—2015年2月山东省城镇天气预报质量进行了总结分析。结果表明:(1)山东省晴雨(雪)和气温预报准确率、提高幅度均高于全国平均,降水预报准确率低于全国平均,技巧评分处于全国平均水平。(2)山东省内晴雨(雪)、最高气温、最低气温预报准确率最高的区域分别是鲁南、鲁西北和半岛,降水预报准确率半岛和鲁南明显高于鲁中和鲁西北地区。(3)山东省晴雨(雪)预报正确率夏季最低,冬季最高;气温预报准确率春季最低,最高气温预报准确率秋季最高,最低气温预报准确率夏季最高。(4)各市气象台预报相对省气象台指导预报有正的订正技巧,晴雨(雪)预报技巧评分鲁中地区相对偏低。     

山东省2015年春季(2015年3—5月)数值预报产品检验

根据短期天气预报质量检验办法,对2015年3月—2015年5月T639,EC细网格、WRF-RUC,WRF确定性预报(En WRF)及不同集合百分位、上海区域模式(BCSH)以及T639-MOS在山东省陆地120站和沿海12个精细海区的降水、日最大风速以及日最高最低气温预报进行检验,分析了不同数值模式产品的预报能力。     

山东省2015年夏季(6—8月)数值预报产品检验

根据短期天气预报质量检验办法,对2015年6—8月T639、EC细网格、WRF确定性预报(En WRF)12km和4km分辨率及不同集合百分位、上海区域模式(BCSH)以及T639-MOS在山东省陆地120站和沿海12个精细海区的降水、日最大风速以及日最高最低气温预报进行检验,分析了不同数值模式产品的预报能力。     

1997年日本短期降水数值预报效果的检验

对1997年青岛市降水分布进行了初步统计,并对日本数值预报产品在青岛市天气预报中的应用效果进行了检验分析。结果显示,晴雨和小雨预报在青岛市的短期降水预报中有较好的参考价值。     

SST短期数值预报

以海洋原始方程组为基础,用SST常规船舶资料形成初始场,以气象预报产品提供海表面的强迫场,建立了一个有限区域的SST短期(3～5d)动力数值二维预报模式,开创了第一代SST短期数值预报模式.利用此模式进行了试预报,预报效果良好,实现了表层海水温度数值预报业务化运行,实效为3d的预报精度均方误差达到1.0℃左右.     

海洋环境数值预报业务综合运维平台设计与实现

分析了海洋环境数值预报运维复杂度逐渐增大的现状,梳理出存在的6类主要问题,给出了海洋环境数值预报业务综合运维的总体设计思路。进而研究分析了数值模式业务流程调度监控和模式运行性能特征分析等核心技术环节,实现了海洋环境数值预报业务综合运维平台的主要功能,并针对全球海洋预报系统开展了有效的示范应用,为各数值预报业务中心设计开发自动化运维值班工作平台提供了一个高效可行的方案。     

概率匹配平均法在山东强降水预报中的应用

基于WRF集合预报系统开发了概率匹配平均降水产品,选取了山东省2014—2016年共13次强降水过程,检验评估了概率匹配平均法在山东省强降水预报中的综合表现。结果表明:对于不同的强降水过程,各预报产品的预报能力差异较大,尤其是对暴雨以上量级降水的预报存在较大偏差;概率匹配平均相对集合平均,对大雨以上量级降水预报有明显改善,较WRF确定性预报产品也有一定提高,对强降水预报具有一定指示意义;该方法的改进主要体现在对不同量级降水的调整上,尤其是强降水的落区,相对集合平均增大了强降水的范围和强度,但对整个区域的总降水量预报没有很好的改进作用。     

精细化要素客观预报中的站点差异性研究

以山东省乡镇级精细化要素预报为例,预报站点由县级123个增至1 561个。在精细化要素客观预报方法开发中,如何处理多量预报站(格)点问题?利用山东省稠密的区域自动站观测资料,通过分析不同站点空间分辨和地形属性的观测要素的统计学差异,研究各种气象要素的站点差异性。结果表明:温度、降水等要素具有明显的局地小气候特征,需要更高空间分辨率的预报站点来捕捉;市区、郊区以及不同高度山区等站点间最低气温各分位数统计值差异均较大,但相关系数较高,且频率分布形态相似;风对地形更敏感,不同测站间相关系数较低,分位数统计值和频率分布形态差异均较大。上述结果可为精细化要素客观预报业务中的站(格)点处理提供理论和技术支撑。     

浙江区域台风暴雨多模式QPF融合技术应用试验

基于欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)台风路径集合预报逐12 h以及中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMA-MESO 3 km、CMA-MESO 10 km)、中国气象局上海数值预报模式系统(CMA-SH9)和浙江省中尺度数值预报业务系统(ZJWARMS)逐6 h预报资料,以2021年台风“烟花”“灿都”影响下浙江区域6 h暴雨(R≥25 mm)为研究对象,对台风降水多模式定量降水预报(quantitative precipitation forecast,QPF)融合技术在浙江台风暴雨预报中的应用效果进行评估。分析结果表明:(1)针对两次台风降水过程,4家区域模式对浙江暴雨预报过高估计,而台风降水多模式QPF融合技术能够有效提高浙江暴雨预报的公平技巧评分(equitable threat score,ETS)、降低暴雨空报率。(2)与台风“烟花”暴雨预报效果最佳的CMA-MESO 3 km相比,台风降水多模式QPF融合技术对暴雨和大暴雨的预报命中率(probability of detection,POD)分别提高18.80%和23.41%,ETS分别提高24.37%和25.76%;与台风“灿都”暴雨预报效果最佳的ZJWARMS相比,台风降水多模式QPF融合技术对暴雨和大暴雨的预报ETS分别提高23.08%和3.23%;且两次过程中该方法的暴雨预报POD和ETS均高于同期浙江业务应用的客观预报。(3)在各家区域模式的台风路径预报差异较大的情况下,采用台风降水多模式QPF融合技术能显著提高台风暴雨预报准确率。     

定点海洋气象要素预报技术及自动化发布平台

本文以MM5模式运算结果为基础资料,引进海上定点实况气象要素资料与之建立统计模型,最终得到高质量的定点、定时、定量的时效为72 h的客观天气预报。建立可视化操作平台,使其结果得到业务化运行,有效提高日常预报业务化能力和水平。     

台风环流降水的诊断分析

本文是应用天气动力学方法,对13个台风环流降水过程进行了诊断分析后,归纳出影响台风环流降水的天气系统和产生降水的物理因子,在此基础上,提出一些关于台风环流降水和暴雨预报的参考依据,在实际业务工作中,对提高台风环流降水预报水平是十分有意义的。     

春晒期关键性降水过程预报专家系统

春晒期关键性降水天气过程是指≥10mm降水,该降水过程是盐业生产的重要灾害性天气之一,对于海盐生产有着极其重要的影响。因此,关键性降水天气过程预报准确率的高低、时效的长短,对完成全年生产任务起着举足轻重的作用,在此期间≥10mm降水过程预报至关重要。该专家系统研制主要目标是预报未来24小时大连复州湾盐场出现≥10mm降水过程,同时也注视了48小时和72小时的关键性降水天气过程的预报问题。我们普查1974～1988年3月到6月份高空三层(850、700、500hPa)天气图,≥10mm降水过程,确定出60个例子进行聚类,共分成4种类型。在广泛收集、汇总专家经验和科研成果、在降水成因、机制物理量场诊断分析基础上,结合数值预报产品的应用,建立了专家系统历史个例库、知识库、预报规则库,研究出了客观、定量易于使用的降水预报专家系统。     

无缝隙预报在舟山港口精细化服务中的应用

应用浙江省气象台雷达定量降水估测产品、24h逐小时预报产品、多模式集成数值预报产品和舟山各港口自动气象站网等资料,采用双线性内插法和滑动平均误差法,进行舟山港口气象要素的本地化释用,建立各类指标和预报模型,形成港口10 min—168 h的无缝隙降水(非连续要素)、气温、风力精细化客观预报产品,再以图形的方式生成各类服务产品。通过该服务产品开展港口专项气象服务,有效提升了舟山海洋气象服务的精细化水平和船只的通航率及港口、临港产业的工作效率,也为政府、管理部门防灾减灾提供了决策依据,社会和经济效益明显。     

山东夏季极端降水时空分布及环流特征分析

本文利用2000—2018年山东省大气监测自动站的降水观测资料以及美国国家环境预报中心与美国国家大气研究中心(NCAR/NCEP)再分析的高空月平均资料、降水月平均资料以及逐日降水资料,分析了不同季节山东省极端降水的时空分布的基本特征,以及异常大气环流对极端降水的影响。结果表明,极端降水对山东降水的影响主要集中在夏季,山东省的东南沿海地区表现更为明显。在500hPa上,极端降水次数偏多季的环流形势表现为AO负位相,在50°N的中纬度西风上波动较为显著,降水概率随之增大。根据极端降水持续时间,将极端降水分为第一类和第二类极端降水,若200hPa上南亚高压偏东,500hPa上副高西伸,中纬度西风带的槽脊振幅明显偏大;同时,在850hPa上,高纬度波长较长,有利于冷空气直接南下和暖湿的水汽输送带交汇于山东省上空,则有利于产生第一类极端降水,反之,则易产生第二类极端降水。     

我国极地数值天气预报系统在南极长城站的应用与检验

选取2018年2月—2019年11月南极长城站气象台观测资料,对我国极地数值天气预报系统的风速、降水、气温和气压预报进行了检验。统计结果表明:预报风速误差呈正态分布,平均误差随预报风速增加有变大的趋势,短期预报好于长期预报,6级及以上大风时预报结果偏大的概率逐渐增大。预报降水量约是观测降水量的两倍,且在时间上和各降水量级上的误差分布特征一致,降水预报明显偏大。气温和气压的预报能够较好地反映天气形势变化,但存在明显的系统性偏差,其中气温的平均值偏小2.1℃,气压的平均值偏大2.4 hPa。     

青岛短期降水空漏报及小量降水预报指标分析

对2011年青岛短期降水空漏报进行了分析,并利用近年来观测资料,对暖湿气流降水、伴随海雾出现的毛毛雨及冷流降雪三种小量降水预报指标进行了研究。结果表明,500h Pa西风槽尚未进入或刚进入山东省时,青岛处于槽前西南暖湿气流影响下,低层存在上升运动、925h Pa,850h Pa,700h Pa相对湿度两层达到80%且K指数大于32℃全区可出现有量降水;受台风外围东南暖湿气流影响时,除满足低层相对湿度、上升运动外,还需关注低空急流存在与否。伴随海雾出现毛毛雨的预报指标为湿层厚度大于等于300m,湿层平均相对湿度大于等于92%。青岛北部地区出现冷流降雪时,850h Pa以下风向多为N-NNW向,850h Pa风速基本达到10m/s或以上,850h Pa温度多在-12℃以下,925h Pa温度露点差多小于等于5℃,当500h Pa环流存在横槽转竖或横槽南压时,冷流降雪也可影响到青岛南部地区。     

单站海温短期预报自动化

对大连、深圳等7个沿海城市海洋观测站自1991～2002年的海温、气象要素数据进行统计分析,结合经验预报因子,针对各个预报站点建立了短期海温统计预报模式,并对该模式进行了后报试验,模式运行稳定后投入到海温预报业务化使用,实现了预报流程的自动化。     

东营市夏季降水概率预报业务系统

分别从系统结构、系统程序设计、技术方法、预报流程和效果检验几个方面介绍了东营市夏季(6～9月)分县降水概率预报自动化系统。该系统简单、方便,客观性强、自动化程度高,适应目前预报业务技术改革的需要。     

山东省雷电灾害风险评估管理平台设计与实现

以提高山东省雷电灾害风险评估工作实效性、准确性和规范性为目标,通过对雷电灾害风险评估相关参数的分析研究,建立了具有山东省区域特色,涵盖多个行业性质特点的雷电灾害风险管理模型,在此基础上研发了山东省雷电灾害风险评估管理平台。该平台基于符合SOA和Java EE设计理念的支撑应用体系架构,采用XML,Web Services和自定义协议等技术,可以实现业务系统之间的业务集成,同时保持了各个业务应用系统之间的相对独立和松耦合。根据目前投入业务运行情况来看,基本满足山东省各级防雷技术服务机构雷评业务需求。