基于CFSv2.0西南地区机场10～30 d延伸期预报产品设计与实现

延伸期逐日预报对于民航属于新兴气象业务。针对民航运行服务需求,根据CFSv2.0气候模式预报产品,运用双线性站点插值技术,基于5 d集合滑动平均和实况报文订正方案生成10～30 d西南地区各机场延伸期逐日最高温度、最低温度、降水量和风向风速的时序柱状曲线预报产品。选取2020年冬季双流机场和贵阳机场强降温和持续性降水过程进行预报效果检验,结果表明：机场延伸期逐日预报产品在强降温与持续性降水预报方面表现出较好的预报性能,能平均提前16 d预报强降温过程,提前20 d预报持续性降水过程。与实况数据相比,强降温和持续性降水预报的时段、强度略有偏差,但预报的变化趋势基本一致。     

CFSv2模式产品对贵州一次区域暴雨过程的预报能力分析

基于美国国家环境预报中心提供的CFSv2未来45 d的气候模式产品资料、NCEP/NCAR再分析逐日资料和贵州省85个地面气象观测站的逐日降水资料,评估了CFSv2延伸期时段降水量预报产品对贵州省2019年6月5—9日区域暴雨过程的预报能力。结果表明,CFSv2在提前15～10 d时段对贵州区域暴雨过程的预报能力较好,对6月8日最大降水日的预报信号稳定、持续。通过500 hPa环流形势的预报场与实况场的对比分析,发现影响暴雨过程预报量级偏小的原因主要在于西太平洋副热带高压预报的强度偏小、位置偏南。     

CFSv2对2018年浙江梅雨降水多尺度预测的性能评估北大核心

从梅雨预测的业务需求出发,系统开展了CFSv2模式对2018年浙江梅雨期降水预报能力的多时间尺度评估。结果发现3月1日—5月31日的起报结果整体上未能较准确地预测6月浙江大部降水偏少的趋势、仅5月31日的预测结果与实况相符;在延伸期尺度上,CFSv2预测的梅雨期总降水量较实况偏少30%左右;基于相关系数、均方根误差和新定义的综合预报技巧指数等指标分析模式的延伸期预报性能,发现对梅雨期总降水量、逐日区域平均降水量和逐日全省各站降水量的预报技巧有限,对浙江梅雨区的预报水平总体高于浙江全省。评估结果表明CFSv2预报产品表现出显著的系统性干偏差;在延伸期尺度上,随着预报时效的缩短,预报效果并非逐步提升、而是客观存在一个最佳预报时效,各起报日也分别对应着不同的最优预报时段,整体而言梅雨降水的延伸期预测可能对初值并不敏感。     

CFSv2模式延伸期逐日预报对强降温过程的预测能力评估

利用CFSv2模式的延伸期逐日预报,分析了CFSv2模式对2017年冬季黑龙江省发生的三次强降温过程预测能力。结果发现CFSv2可以提前10 d以上预报出黑龙江省冬季的强降温过程,发现模式对第一次的强降温过程的预测效果要好于第二次和第三次的预测效果。针对CFSv2延伸期逐日预报来说,需要综合分析连续几日的预报时段内的逐日信息,才能确定是否发生强降温过程。CFSv2逐日预报对黑龙江省冬季的强降温过程的预报能力有一定的技巧,但预报能力还是有限,为了有效提升预报准确率,还必须提高CFSv2模式对北半球中高纬环流的预测技巧和研发与之相适应的解释应用技术。     

基于低频振荡特征的夏季江淮持续性降水延伸期预报方法

本文利用1981~2008年我国南方地区200站逐日降水量、NCEP再分析资料和NCEP气候预报系统 (CFS) 的模式回算数据, 针对降水低频信号, 分析了江淮地区夏季降水的延伸期可预报性, 并选取对江淮持续性强降水有显著影响的东亚环流指数作为预报因子, 以降水20~50天低频分量作为预报量, 进行了针对江淮地区夏季持续性强降水过程的延伸期预报试验。结果表明, 江淮地区夏季降水具有明显的20~50天周期的低频振荡特征。降水的20~50天低频振荡, 尤其是峰谷值位相的变化与实际降水集中期和中断期的交替有较好的关系, 研究20~50天降水低频分量的延伸预报, 对于江淮地区夏季持续性强降水过程的延伸预报有一定的指示意义。本文尝试提出一种基于大气环流低频信号和数值模式预报产品的动力与统计相结合的预报方法, 以期为江淮地区夏季持续性降水过程的延伸期预报提供参考。     

广州逐日降水振荡及其延伸期预报的简谐波模型

利用1951—2010年广州逐日降水资料,采用功率谱、小波变换、Lanczos 滤波器和简谐波拟合等方法研究了广州逐日降水的振荡特征及其延伸期预报方法。结果表明,广州逐日降水振荡主要表现为2～4.1 d、8 d、13.3 d、40～60 d和120 d变化等5种时间尺度的准周期振荡,其中准单周变化、11～21 d、21～80 d的季节内振荡具有振幅和周期接近的1～2个振荡周期性循环出现的特征。利用小波变换揭示出近期逐日降水距平5 d滤波序列变化的主要周期,采用简谐波拟合的方法建立了广州逐日降水5 d滤波序列的延伸期预报模型。对1990—2009年近20年的后报结果分析表明,所建立的延伸期预报简谐波模型除第24 d和29 d外,前33 d的预报值与低通滤波值之间的相关达到0.05的显著性水平。对未来34 d降水低频分量极大值的预报与实况低通滤波极大值相差在0～2 d的概率最高,可为中期与延伸期降水过程出现时段的预报提供重要参考。      

2011年江西汛期降水低频分量的延伸期预报试验

利用2011年2-8月逐日降水量序列及东亚地区850hPa经向风场资料建立多变量时滞回归(multivariable lagged regression, MLR)模型,对5-7月江西降水10-30d和50-70d低频分量分别进行延伸期逐日预报实验。结果表明：2011年江西降水存在显著的10-30d和50-70d的振荡周期。降水50-70d低频分量延伸期预报技巧明显优于10-30d低频分量延伸期预报技巧,平均预报技巧高达0.86。降水50-70d低频分量延伸期预报可准确预报降水低频位相的正负转换,能为江西延伸期强降水过程发生的时段预测提供预报信号。     

2011年江西汛期降水低频分量的延伸期预报试验

利用2011年2—8月逐日降水量序列及东亚地区850 h Pa经向风场资料建立多变量时滞回归(multivariable lagged regression,MLR)模型,对5—7月江西降水10~30 d和50~70 d低频分量分别进行延伸期逐日预报实验。结果表明:2011年江西降水存在显著的10~30 d和50~70 d的振荡周期。降水50~70 d低频分量延伸期预报技巧明显优于10~30 d低频分量延伸期预报技巧,平均预报技巧高达0.86。降水50~70 d低频分量延伸期预报可准确预报降水低频位相的正负转换,能为江西延伸期强降水过程发生的时段预测提供预报信号。     

与数值模式预报结合的冬季延伸期强降温过程预测方法及业务化应用

首先对NCEP-CFSv2模式预报的2017年1-3月和10-12月1～30天700 hPa 8个关键区低频波效果做了定量评估,然后,在此基础上将模式1～30天低频波预报结果和低频波预测模型相结合,在2018年1-4月和2018年11月至2019年1月对上海地区做了15次延伸期强降温过程业务预测,结果显示：（1）模式预报的关键区低频波位相和演变趋势与实况高度吻合,预报的延伸期（11～30天）关键区低频波与实况相关系数达0.839;预报的延伸期（3～6候）关键区低频波趋势平均准确率达83.3%,准确率为100%的比例高达45.8%。（2）15次延伸期强降温过程业务预测的平均准确率、 Cs评分和Zs评分分别为61.2%, 0.149和0.158,并准确给出2018年年初和年末两次最强降温过程发生时段,预报时效分别为18天和16天,显示出一定的预测技巧;评分结果显著高于未应用CFSVv2模式结果的2015年和2016-2017年1月同期业务预测。     

延伸期天气过程预报在线展示系统的设计与实现

近年来极端天气气候事件频发,对人民生产生活造成了严重影响,延伸期天气预报得到了空前的重视。随着低频天气图方法在全国的推广和普及,延伸期天气过程预报在我国各地得到了蓬勃开展。为了与过程预报的服务需求相适应,浙江省气候中心设计研发了延伸期天气过程预报在线展示系统。本文从设计思想、系统架构、未来设想3个方面对在线展示系统进行了详细介绍。该系统立足于以预报对象为导向的原则,设置了强降水过程和强降温过程2个栏目。强降水过程栏目涵盖预报与实况对比图形、预报文稿、动态评分表格、实况简述表格、实况详述表格5部分内容,强降温过程栏目展示内容与强降水过程栏目类似,但不包含动态评分表格。未来拟从强降温过程指标判别的合理性、强降温过程评分方案、拓展预报体系3个方面对系统功能进行改进和优化。