以用户为导向的交互式预报系统及应用研究

基于近年来涌现的有关新一代气象预报系统发展的认识,本文提出用户导向的交互式预报系统的概念模型。新系统强调在用户信息分析的基础上,发展从用户出发再回到用户不断自我改善的预报流程。系统组成的关键模块包括：用户端风险决策动态需求分析模块、物理预测模块、用户目标量的降尺度模块,用户端专业耦合模块及用户风险决策模块。文中阐述了系统中各模块间的联系、用户端信息在系统中的反馈作用以及具体的“交互式”方式。以临沂地区水文用户为例,以引发洪涝的降水事件为预报对象,利用TIGGE全球超集合预报,初步构建了一个临沂水文用户导向的可能致洪降水交互式预报系统。这个具备迭代式自我完善功能的新型预报系统包含了汛期随时变化的用户决策信息、由前期影响雨量和当前水文条件决定的可变致洪降水阈值以及一个动态的用户端预报水平和不确定性评估模块。初步结果表明,结合用户端信息的预报优于未考虑用户信息的预报结果,从而更直接地帮助用户进行防汛决策。个例研究也为发展更完整的用户导向预报系统提供了参考。     

短临交互预报系统VIPS设计开发与应用

介绍了短时临近交互预报系统VIPS(Very-short-range Interactive Prediction System)的设计理念、开发思路及其功能实现。该系统设计基于开放理念,采用Java语言及开源软件,可跨平台运行,便于系统的开发及升级维护。以开源地理信息软件OpenMap为核心,将丰富的实况探测资料(如区域雷达资料、自动站资料、闪电定位资料)、雷达外推预报和风暴追踪产品及0～6小时数值预报产品与精细的地理信息以图层形式进行叠加,可对风暴的发生、发展在短时临近时间段内进行综合分析。基于对短时临近预报相关实况探测资料及短时临近预报产品的综合分析,可实现预警产品的人机交互快速编辑、制作精细化的预警产品并快速分发,满足了北京奥运会气象预警制作发布及现场服务等需求。     

西北干旱监测预测业务服务综合系统的开发与应用

“西北干旱监测预测业务服务综合系统v2.0”是以2002年甘肃省科技厅“西北干旱成因及其应用研究”项目的研究成果为基础,在“西北干旱监测预测服务综合业务系统v1.0”的基础上进行的优化和升级。该系统包括干旱资料库、干旱监测诊断、干旱气候预测、干旱影响评价、干旱预测评估、产品分发和辅助工具7个部分,是一个具有较好物理基础、较强监测服务能力、较高自动化程度并具有西北区域干旱气候特色的综合业务系统。系统界面友好、结构清晰、独立性强、可扩展性高、灵活性强、运行速度快。     

基于GIS长江中游气象水文预报系统的设计

分析了GIS技术在气象和水文领域的应用现状,探讨了气象与水文综合预报业务对地理信息系统的特殊需求,提出了将气象与水文信息相融合、气象水文信息与GIS有机结合的系统设计思路,明确了基于GIS气象水文预报系统的目标、结构和功能。     

华中区域空气质量数值预报系统评估及气溶胶辐射效应的模拟研究

基于多种检验指标对2015年6月至2016年2月华中区域空气质量数值预报系统的6种污染物(PM_(10),PM_(2.5),SO_2,NO_2,CO,O_3)和AQI指数的预报结果进行检验评估,在确保模拟效果的基础上,通过敏感性试验研究区域气溶胶对地面气象要素的影响,结果表明:华中区域空气质量数值预报系统对湖北省6种污染物和AQI具有稳定且较好的预报效果。存在03预报较实况偏高,预报误差较大的问题,后期将通过误差订正来减小误差。对比CUACE模式预报效果表明,24～48 h的预报效果区域模式优于CUACE,72 h两个模式预报效果相当。气溶胶对地面气象要素具有一定的影响,对2015年1月9-12日的模拟过程而言,气溶胶的总辐射效应使地表接收太阳辐射减少7.740 W·m~(-2),2 m气温降低0.162℃,行星边界层高度降低16.457 m,相对湿度增加0.557%,10 m风速减小0.011 m·s~(-1),其中直接效应和间接效应各有一部分贡献,气溶胶对白天地面气象要素的影响比夜间大。由于区域接受太阳辐射减小、气温降低、行星边界层高度降低、风速降低、湿度增加有利于气溶胶吸湿增长等条件不利于污染物扩散,污染物浓度不断累积升高又促使气象条件的上述变化,由此产生了气象条件与大气污染之间的双向反馈作用。     

北京地区沙尘天气监测预报预警业务系统

在北京地区沙尘天气发生、发展的天气学分析研究和沙尘数值模式预报研究以及卫星遥感监测沙尘等方法的应用基础上 ,对相关的研究成果进行应用开发、集成 ,形成一套完整的业务系统。该系统由沙尘天气历史数据库、沙尘天气动态监测、沙尘天气概念模型、沙尘数值预报和沙尘天气预警 5个子模块组成。在近两年的北京市沙尘天气预报服务中 ,本系统得到充分的应用 ,提高了沙尘天气预报服务的效率 ,在实际业务中发挥了重要作用 ,可应用于气象业务部门及相关部门。     

农产物产量预报模式管理应用系统的软件设计

为更加系统有效地开展农作物产量预报工作，研制了《农作物产量预报模式管理咨询应用服务系统》可将各种类型的已建产量预报模式归纳入库，为用户提供咨询服务并自动实现预报结果输出。     

夏季湿球温度客观预报服务系统

按照大气动力学和热力学的原理，采用划分天气型、定性判别和定量计算相结合，预报与服务系列化，在微机上研制出６－９月湿球温度短期客观预报服务系统，湿球预报的开展，为纺织，仓贮等行业空调工艺超前决策提供重要依据。     

南海港口大风的环流特征及其预报指标——以海南洋浦港为例

本文以海南洋浦港为例,利用2015—2019年大风资料,通过合成分析等方法深入探讨了不同类型大风过程的环流特征、发生机制及其预报指标。结果表明:(1)洋浦港大风过程按照影响系统可分为冷空气型、切变线型、热带气旋型和热低压型4种。(2)冷空气型大风主要是由强冷平流引发的;当925hPa关键区24h降温超过6℃且北风分量大于11.5m/s时,洋浦港6h后易发生冷空气型大风;切变线型大风主要产生于强对流引发的雷暴大风、飑线等;当925hPa低空切变线、500hPa南支槽等天气尺度系统出现有利配置,对流有效位能CAPE≥1500J·kg~(-1),且具有较合适的对流抑制能量CIN值时,易发生切变线型大风;热低压型大风与海陆热力差异引起的海风锋密切相关;当海南岛西北部陆地与近海海面的6h变温之差≥3.5℃,CAPE≥1500J·kg~(-1),CIN≤20J·kg~(-1)时,海风锋极易触发雷暴大风等强对流天气;热带气旋型大风主要发生在TC中心附近的等压线密集带以及外围螺旋雨带的中小尺度对流系统中。业务预报时可在数值预报基础上结合统计规律以及卫星、雷达等实况资料综合判定风力等级。     

春季低温阴雨中期预报系统

该系统是以数值预报产品为基础而建立的春季低温阴雨中期预报业务系统。系统含较完善的低温阴雨和连晴天过程资料，采用逐步回归、逐步判别、相似预报等方法，将数值预报产品与天气学原理及预报员经验相结合，实现了从资料采集到预报制作自动化和客观化。系统采用模块结构和批处理技术，操作简便，资料和图形显示快捷。经３年试报结果表明，系统对春季低温阴雨有较强的预报能力，在实际预报服务中取得显著的社会经济效益。     

兰州市人体舒适度预报系统开发研制

利用兰州市197l-2000年气象资料，统计分析各气象要素的变化规律，并探讨其对人体舒适度的影响。在国内外人体实验和有关研究方法基础上，结合本地特殊的气候状况，建立了与人体舒适度有关的8个指数的计算方法和相应的预报等级，并在预报实践中进行了效果检验和参数订正，可以满足兰州市气象指数预报业务的需要。     

河北省山区地质灾害气象预警系统

介绍了国内地质灾害预报预警方法研究及系统开发现状,阐述了河北省山区地质灾害气象预警系统的设计思路、系统构成、主要功能及特点.该系统利用河北省地质灾害区划信息、地理信息、气象观测和探测信息(稠密区域气象观测站降水、多种多普勒雷达产品、卫星云图、闪电定位等资料)、数值模式降水预报产品等,采用数理统计、天气动力学方法及计算机应用技术,可以方便快捷地生成预报预警产品.经2007年汛期业务应用证明,该地质灾害气象预警系统可以对地质灾害预报进行及时订正,减少空、漏报率.     

初夏暴雨综合物理诊断预报自动化系统

简要介绍了一个与ＳＴＹＳ接口的省－市－县配套的市级暴雨综合物理诊断预报自动化系统,即市台根据省台的指导预报信息,启动市台预报系统作出响应,再结合县站单站预报指标,综合判断作出全区预报。     

河南省强对流天气诊断分析预报系统

强对流预报是天气预报的难点,为了提高预报强对流、特别是预报区域性强对流天气的预报能力,应用河南省1995—2004年的气象观测资料作分析样本,并计算多个大气动力和热力学参数。经过统计分析、诊断分析,选择预报能力强、指示性好的大气动力或热力学参数作为强对流天气的预报因子,采用加权集成建立预报方程。应用计算机技术自动实现从数据采集、物理参数计算、预报因子临界值判别、诊断预报方程运算,到以MICAPS图形方式输出预报结果,建立了河南省区域强对流天气预报系统。该系统为预报员提供了一种科学客观的参考依据,在近两年的业务运行中取得了比较理想的预报效果,提升了河南省强对流天气的预报能力。     

我国农业气象业务体系的形成、完善和发展

该文总结了我国农业气象业务的发展。我国农业气象业务体系包括基础业务和业务系统两部分。40年来,农业气象业务体系的发展可分为两个阶段。第一阶段是50年代中期至60年代初业务发展的初级阶段,基础业务全面起步;第二阶段是80年代以来业务的发展阶段,基础业务和业务系统都得到发展,形成完善的业务体系。国家级农业气象业务在整个农业气象业务体系中起着十分重要的作用。     

The Application of a Meteo-hydrological Forecasting System with Rainfall Bias Correction in a Small and Medium-sized Catchment

Meteo-hydrological forecasting models are an effective way to generate high-resolution gridded rainfall data for water source research and flood forecast. The quality of rainfall data in terms of both intensity and distribution is very important for establishing a reliable meteo-hydrological forecasting model. To improve the accuracy of rainfall data, the successive correction method is introduced to correct the bias of rainfall, and a meteo-hydrological forecasting model based on WRF and WRF-Hydro is applied for streamflow forecast over the Zhanghe River catchment in China. The performance of WRF rainfall is compared with the China Meteorological Administration Multi-source Precipitation Analysis System (CMPAS), and the simulated streamflow from the model is further studied. It shows that the corrected WRF rainfall is more similar to the CMPAS in both temporal and spatial distribution than the original WRF rainfall. By contrast, the statistical metrics of the corrected WRF rainfall are better. When the corrected WRF rainfall is used to drive the WRF-Hydro model, the simulated streamflow of most events is significantly improved in both hydrographs and volume than that of using the original WRF rainfall. Among the studied events, the largest improvement of the NSE is from -0.68 to 0.67. It proves that correcting the bias of WRF rainfall with the successive correction method can greatly improve the performance of streamflow forecast. In general, the WRF / WRF-Hydro meteo-hydrological forecasting model based on the successive correction method has the potential to provide better streamflow forecast in the Zhanghe River catchment.     

灰色系统理论在绵阳市作物病虫害预测中的应用

作物病虫害的综合管理是一个多因素的复杂系统,针对这一特点,本文全面阐述了灰色系统模型的建立与预测方法,建立了作物病虫害测报中的GM (1,1)模型,测报准确性较高,模型模拟检验精度达到I级水平,发展系数<0.3,可用于该地区作物病虫害作中长期预测。     

灰色系统理论在绵阳市作物病虫害预测中的应用

作物病虫害的综合管理是一个多因素的复杂系统,针对这一特点,本文全面阐述了灰色系统模型的建立与预测方法,建立了作物病虫害测报中的GM（1,1）模型,测报准确性较高,模型模拟检验精度达到I级水平,发展系数〈0．3,可用于该地区作物病虫害作中长期预测。     

CMA-BJ V2.0系统华北地区降水预报性能评估

利用CMA-BJ V2.0系统在2021年汛期（6—9月）华北地区预报的平均日降水量和24 h内逐时降水量,评估不同水平分辨率（3 km和9 km）在降水量、有效降水时次占比、降水强度、降水日变化等方面的预报性能。结果表明：9 km和3 km分辨率预报均可较好地反映降水量和落区,捕捉平均日降水量大于8 mm的降水区域分布特征,但降水量级的预报较观测偏大;对小时降水量和有效降水时次占比日变化的预报与观测基本一致,但对傍晚的峰值预报偏强,且多个时段空报,同时高估了小时降水量。与9 km分辨率预报相比,3 km分辨率预报对有效降水时次占比随累积降水量的变化趋势与观测更接近,对小时有效降水时次占比日变化、峰谷值出现时间的预报也与观测更接近。9 km分辨率预报对弱降水过程的预报能力更优,而3 km分辨率预报对强降水过程的预报能力更优。     

夏季亚洲对流层中上层温度年际变率的预测水平评估及其在我国东部降水预测中的应用

夏季亚洲对流层温度异常与中国东部夏季降水紧密相关并可能作为降水的有效预报因子。基于欧盟ENSEMBLES计划的季节预测试验耦合模式每年5月1日开始的回报试验，分析了其对1960～2005年夏季亚洲对流层中上层温度（以200～500 hPa厚度替代，简称对流层温度）年际变率的预测结果，发现模式集合平均对夏季亚洲对流层温度年际变率具有较高的预报技巧，可以合理回报其前两个EOF（Empirical Orthogonal Function）主导模态（EOF1、EOF2），只是未能回报出EOF2高纬度的温度异常，模式集合平均预测的第一模态主成分（PC1）和第二模态主成分（PC2）与再分析资料的时间相关系数分别达到0.63和0.77。再分析资料中前两个EOF模态分别由ENSO（El Ni?o–Southern Oscillation）发展年印度夏季降水异常所激发的丝绸之路遥相关波列和ENSO衰减年西北太平洋夏季降水异常对应的太平洋—日本遥相关波列导致。ENSEMBLES计划可以合理预测出相应的海温异常及遥相关波列，进而合理预测出前两个EOF模态。对流层温度PC1和PC2分别表征了欧亚大陆与周围海洋之间的纬向和经向热力对比异常，模式对由PC1的预报技巧远高于前人定义的纬向热力对比的东亚夏季风指数，对前人定义的经向热力对比指数的预测技巧与PC2相当。将PC1和前人定义的经向热力对比指数作为预报因子，建立了中国夏季降水的动力—统计降尺度预测模型，交叉检验的结果表明该预报模型显著提高了东北和长江流域上游夏季降水的预报技巧。本文提出的亚洲对流层温度年际变率的EOF1及PC1，既能较好表征纬向热力对比与中国东部夏季降水显著相关，又能被模式合理预测，可以作为我国中高纬度地区，特别是东北地区降水的重要预测因子之一。