基于相似预报法的宁夏雷电潜势预报业务系统

以宁夏雷暴、闪电观测资料和ECMWF、T213数值预报产品为基础,采用VB、VC语言和MS SQL Server数据库等编程技术,研制开发了基于相似预报法的宁夏雷电潜势预报业务系统。系统在客观形势相似和影响系统判别的基础上进行物理量相似离度分析,可提供0～168h环流形势和物理量相似预报结果,并以相似离度最小的前10(20)个最佳相似个例中的一个作为预报蓝本,以人机交互的方式完成0～12h雷电潜势预报的制作与分发,增强了雷电潜势预报的客观化和自动化;实现了历史雷电数据的查询、统计、输出、保存、添加入库及闪电信息的统计显示等功能,成为宁夏雷电潜势预报制作发布的主要工作平台。     

基于数据库技术的 T213 产品场相似释用方法

该文根据新业务预报流程的要求,在 MICAPS 平台中用 T213/T106 产品作场相似解释应用,制作实现了分县站点降水预报的方法.T213/T106产品要素选定了 26 个场.使用了数据库技术将 1994-2000 年共 7 a 的历史常规观测资料分析场进行存储.数据库技术可以快速地进行场相似系数的计算、排序比较和过程查找.运用相似预报原理将数值产品场到历史分析库中去查找相似的办法确定相似过程.在预报制作时设计了两种相似预报方案的输出.从全年 11 个月的评分检验来看,各站点均有 10 个月的 SS1＞0,而且多数月份的 SS1 具有较高的值.可以看出该方法具有较好的客观性、稳定性及预报效果.该方法已经投入贵州省黔东南州气象台的业务运行.     

相似离度方法在沙尘暴预报中的应用

选择 1 988年以来 ECMWF资料齐全的沙尘暴个例 ,将其按区域分为全区、西部、中部、中西部以及中东部 5类 ,再按强弱分别分为强和一般 2类 ,建立不同的样本库。根据多年预报经验建立消空指标 ,对实时资料进行消空 ,在消空的基础上 ,用相似离度分析方法对 ECMWF的 3个场 (5 0 0 h Pa高度场、85 0 h Pa温度场和海平面气压场 )的历史资料库和实时资料进行比较 ,制作不同时次的沙尘暴预报。并利用 VB和 Fortran语言编程 ,建立沙尘暴预报业务系统 ,用人机交互的方式完成预报的制作 ,实现预报结果在 Micaps系统下的自动显示。     

热带气旋环境场相似检索方法的对比分析

比较了欧氏距离、相似离度、相似系数、相关系数及最优相似系数等作为气象格点场相似性度量的适用性,结果发现以“距离”为主的算法无法准确地反映环境场中的一些特定系统的位置和强度,相似检索效果较差;而相似离度、相似系数、相关系数及最优相似系数可分别考虑两个场之间的形状和强度、空间分布及变化趋势,能找到较相似的场,可供业务参考。通过将不同指标检索到的相似环境场的演变对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)路径的影响量引入到TC路径预报中,检验其业务应用效果,发现单纯移向的预报效果好于路径预报,路径预报中相似离度的效果稍好于其他方法,而移向预报中最优系数法最好。另通过相似环境场检索,能找到由相似环境场所对应的相似历史TC,并依据不同度量性指标得到一个历史相似TC集,为台风业务、科研提供参考。     

台风环境场特征相似预报方法

通过多种场相似计算方法的试验比较,提出环境场特征的场相似分析方法,建立台风相似预报系统。利用1950—2006年NCEP再分析资料,计算关键区域的物理量场特征值;设计图形识别程序,获取每个台风过程的天气形势场各种特征值;建立环境场特征数据库和相应的台风过程实况资料库。预报时,利用数值预报产品和实况资料计算特征值,采用逐步相似筛选的方法,在特征数据库里选出相似历史个例作为预报参照。检验表明:该系统对2007—2009年的台风预报,尤其是台风暴雨雨量预报效果较好。     

基于IDEA数据平台的海珠城市生态气象综合系统建设

广东省气象探测数据中心提供的历史一体化数据访问平台(IDEA)高度整合了海量气象数据,通过3种标准的数据访问接口向省、市、县级气象部门提供气象类数据支撑。基于IDEA数据访问平台,开发了面向区县级、具有特色业务功能的海珠城市生态气象综合业务显示系统(H_VIEW),该系统采用WEBGIS、动态切图和单页面显示技术,实现了省、市、区的气象观测、数值预报与指导产品、GIS多图层信息的自由组合,重点设计与实现了海珠区的生态气象观测、城市气象服务、街道预报检验和实况预警提醒等特色功能。     

6—7月江苏区域5天暴雨趋势中期预报系统

本文介绍了江苏省气象台研制的区域暴雨中期预报系统．该系统选用距离系数相似法、指数相似法等统计方法将欧洲中心预报的500hPa高度场与历史上500hPa高度场找相似，及中期暴雨天气过程概念模式制作预报．从天气学意义出发，用ECMWF预报的500hPa高度场、850kPa风场、温度场建立了一系列的中期时效的暴雨预报指标。该系统从ECMWF的格点资料处理到预报结果的给出，全部是由计算机自动连续进行的，在日常业务工作中使用有迅速、及时、准确的优点。     

分类与集成方法在降雨预报中的应用

利用预报业务上常用的ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)全球模式和华东区域模式(WARMS 2.0)的降水预报,建立了基于空间分布相似的降水集成方法,主要分为3个步骤：(1) 实时降水预报场空间尺度分离;(2)检索历史相似预报个例;(3)确定最优集成系数。在第(1)步尺度分离中采用高斯低通滤波方法,将降水场分解成连续性和分散性降水场;第(2)步相似个例检验利用了图像相似技术,根据连续性和分散性降水场综合寻找历史同期相似个例;在第(3)步集成系数确定中根据历史相似个例确定最优集成系数,并应用于最新实时预报中。通过结合图像识别、权重优化、建立历史样本数据库等方法,针对2018—2019年汛期(6—8月)检验结果表明：多模式集成产品的晴雨预报准确率相较于单模式而言有明显提高,且随时间变化表现较为稳定。在暴雨以上量级降水预报方面,集成产品的汛期整体TS评分高于单模式,Bias评分更接近1.0。通过CRA空间检验分析发现,集成产品既能一定程度上弥补全球模式在预报中尺度降水过程时强度偏弱的劣势,又纠正了区域模式在降水落区位置预报方面的偏差,进而实现了暴雨TS评分的提高。

     

基于数据库的区域自动站资料Micaps显示技术

在区域自动气象站中心数据库基础上,根据Micaps系统数据管理的方式,结合实际业务需求,用VB语言将区域自动站资料转化为Micaps数据格式文件,从而实现了包括要素填图、等值线绘制功能的区域自动站资料在Micaps系统中显示。系统设计了自动和手动2种运行方式,方便进行实时资料与历史资料调阅分析。通过这项技术能将区域自动站采集到的加密气象观测数据应用到天气预报业务中,为分析和预报中小尺度天气系统提供良好的平台。     

江苏省暴雪预报系统

暴雪预报系统是在普查１９７０－１９９２年资料，对暴雪的天气形势分型的基础上建立的，通过计算预报场与各型平均场的相似离度判别有无暴雪产生，进而通过寻求与历史样本的最佳相似预报暴雪落区。该系统业务应用效果令人满意。     

热带气旋定量降水预报的动力相似方案

该文提出一个热带气旋定量降水预报(QPF) 的动力相似方案。方案应用热带气旋初始参数、历史过程的天气形势场和物理量场及数值预报产品, 构造预报区域内当前时刻至未来时刻环境要素场的多元客观相似判据。通过定义非线性的相似指数综合评估历史热带气旋样本与预报热带气旋在多元判据下的连续动态相似程度, 以此找到相似样本。应用相似样本的历史降水量记录进行相似指数的权重综合, 得到热带气旋未来6~48 h降水量的定点、定量预报值。预报试验表明该方案具有一定的预报技巧。     

基于ConvLSTM机器学习的风暴潮漫滩预报研究

风暴潮是指由强烈的大气扰动所导致的海面异常升高现象,由热带气旋引起的风暴潮常对沿海地区造成巨大的社会经济、人类活动和生命财产危害。依靠数据驱动的强非线性映射能力的机器学习方法较传统数值模式预报在耗费研究资源和计算时间上更具优势。本文选取广东省珠江口为研究区域,基于卷积长短时记忆网络(Convolutional LSTM network, ConvLSTM)机器学习算法展开风暴潮漫滩预报研究,利用由再分析资料驱动的数值模式产品构建了历史台风漫滩数据集,用于机器学习模型训练、验证和测试。研究了两种预报方式,一种是基于海表面高度场的自回归预报,另一种是依赖预报风场和初始海表面高度场进行的预报;它们可以实现基于数据驱动的风暴潮漫滩预报,其中自回归预报模型表现更优。相较于传统动力学数值预报,基于数据驱动的ConvLSTM预报模型结构更为轻便,所需驱动数据更少,在缺少边界条件、地形、径流等信号时,在短临预报中仍能基本复现数值模式模拟的结果。     

夏季降水过程的中期动力统计预报系统

依据相似理论和天气学原理 ,研制了通辽市夏季中期降水过程的预报系统。该系统分别以描述气象信息“场、过程、点”的特征量作为因子 ,利用综合相似方法预报通辽市各站未来 1～ 7天的逐日降水量。系统主要由 4个核心模块组成 :数据录入模块、数据查询模块、计算模块、结果显示模块。系统自动运行 ,试用效果良好。     

PC—1500计算机台风路径相似系统

一、功能 台风预报中,常常要寻找路径相似的历史台风作为预报参考,用人工翻阅历史路径找相似的办法,不但不客观,而且难以从历史相似路径中归纳出一个定量的预报结论。我们把相似法应用于PC—1500计算机,建立了南海范围台风路径相似预报系统。系统具有以下功能: (1)只需输入台风的初始资料(包括所在月份、现在位置、前6和前12小时的位置),机器根据给定的相似条件,在历史台风资料库中自动选出相似台风个例,打印其名称;     

基于风雨影响评估的深圳市热带气旋数据库系统

风雨影响评估是热带气旋预报预警服务中的一项重要工作,而热带气旋风雨影响的历史气候数据是支撑这一工作的重要依据。以深圳为例,提出了建立热带气旋数据库系统的技术思路,该系统实现了以下几种功能:1)热带气旋数据的后台自动入库;2)关键区和相似离度相结合的相似台风的自动检索和风雨影响分析;3)直观展示广东沿海各市登陆的热带气旋的风雨影响气候概况;4)热带气旋风雨影响等级的自动提示。通过该系统,预报员可以高效、快速地查询历史相似路径或相同登陆点的热带气旋风雨影响情况,从而为分析当前热带气旋可能造成的风雨影响评估提供参考依据。     

紫外线实况资料读取、报文发送与预报评分系统

本文叙述了紫外线实况原始资料数据读取、预报报文发送及预报质量评分程序的开发及使用，该程序功能齐全、使用方便，以曲线的方式显示读取的数据，进行计算形成报文并发送，同时可以自动评分，实现了紫外线预报业务的自动化，在专业气象台紫外线预报业务中进行应用效果较好。     

基于Micaps的预报图片库的建立与共享

利用Micaps第四类数据,通过Fortran程序设计及Grads画图软件,实现逐日预报场相关要素的自动化实时更新,通过在服务器上建立任务计划定时运行Fortran程序,自动生成预报场图片及预报场txt文本,实现内部局域网文件夹实时动态共享。预报员通过共享文件夹快速找到最新及所需要的预报场图片及预报场txt文本,可进一步提高短期预报工作效率和气象数据的使用率。     

基于MICAPS系统的汉中盛夏大降水预报方法

通过分析汉中盛夏大降水过程的高空环流场、中低层中小尺度天气系统及能量场等对形成大降水的有利条件 ,总结成预报规则 ,在 MICAPS系统中建立预报模型 ,形成了自动判别显示系统 ,经 1 999年汛期验证 ,效果较好。     

基于MICAPS系统的分县综合预报方法

利用 MICAPS系统的通信、资料处理、数据格式转换、图形图像显示等功能对 MICAPS系统进行了二次开发。它包括实时资料自动处理 ,天气分型 ,相似分析、个例分析、反例分析、动态因子计算 ,动态预报模型建立 ,预报结果集成和最终产品分发等功能。利用本系统制作预报方法 ,无需再处理具体繁杂的气象资料 ,只需把预报思路 (如何分型 ,如何消空 ,选用什么因子 ,用什么方法等 )写入相应的模块 ,预报方法即成 ,而且经验完全预报和 MOS预报都同样可实现     

暴雨的多维场相似预报方法及应用

利用１９９６、１９９７年汛期ＨＬＡＦＳ数值预报产品中的８种物理量场资料,对本市汛期暴雨过程进行了热力、动力诊断分析。释用结果表明,在所确定的关键区内,温度露点差ｔ－ｔｄ、Ｋ指数、相对辐散Ｒｉ、垂直速度ω、南北风ｖ有较高的相关释用价值,可作为多维场相似的预报因子。并针对相似因子场的分布特征,选用适当的相似统计量及判别格式,研制出暴雨的多维场相似预报方法。资料的读取和全部的判断、计算及结果的输出在微机上自动实现。