长三角盛夏—初秋强降水的延伸期过程预报探析

针对长三角汛期强降水过程,根据不同降水类型的特性,提出分时段建立低频模型并给出建模流程。综合分析长三角汛期强降水期的低频特性,将低频气旋及反气旋区分划分7个关键区。重点研究盛夏—初秋时段的强降水特征,在总结强降水期低频特征的基础上,借助EOF分解建立延伸期大—暴雨的预报模型:1区或2区有低频气旋维持并发展;6区、7区或5区存在低频反气旋。并且在7个关键区中1、2区的低频气旋及5、6、7区的低频反气旋为主要低频系统,起决定作用,而3区的低频系统为次要低频系统,起辅助作用。利用该模型提前30 d预报出2012年汛期最强降水过程,并分析本次过程的低频系统演变,给出动态演变模型。     

前期环流相似法在重庆延伸期天气过程预报中的应用

利用1960年以来NCEP/NCAR北半球500hPa逐日环流场资料,应用动态相似集成预报方法,对离预报月最近若干时段内的东亚500hPa逐日高度场环流场进行EOF展开,提取前期环流场的主要特征量及恢复场,运用相似算法分别与1961年以来各年同期EOF主要特征恢复场进行比较,寻找最佳相似年份。调整前期资料长度,再用相同的方法找出5个相似年,累计预报区域5个相似年预报时段内逐日降水频率,并将其结果绘制成曲线,根据曲线峰谷变化,即可对延伸期预报时段内可能性较大的区域性主要降水过程出现日期进行预报。预报试验结果表明,该方法对重庆延伸期内降水、降温等天气过程预报有一定参考价值。     

15~30d延伸期逐日预报在线显示平台的设计与实现

延伸期逐日预报是近年来涌现出的新兴气象业务。详细介绍了浙江省气候中心研发的15~30 d延伸期逐日预报在线显示平台。该平台以CFSv2和DERF2.0两个气候模式的预报产品为依托,基于5日集合平均方案,运用双线性插值技术形成0.25°×0.25°格点预报产品和省、市、县(市、区)三级行政区域站点预报产品,通过绝对误差和空间相关系数两种方法开展预报检验。针对县级气象部门的精细化服务需求,设计了15~30 d预报时间序列显示界面,并通过"包络线法"和"误差线法"分别给出平均气温和降水预报的上下限。业务平台测试版试运行以来表现出较好的预报性能,以2016年4月两次持续性强降水过程为例分析了平台的预报表现,结果表明平台分别提前20 d和16 d预报出这两次过程。针对存在的问题和不足进行了探讨,指出大力发展数值模式解释应用技术和概率预报是业务平台不断走向深入的技术基石。     

江苏省汛期强降水过程的延伸期预报试验

针对汛期延伸期降水预报问题,根据大气低频振荡特性,运用低频天气图预报方法,通过分析关键区低频天气系统(低频气旋和低频反气旋)的活动特征,建立低频系统与强降水过程间的对应关系,通过低频系统的活动特征来预报降水过程。在2011年7—9月江苏省延伸期强降水过程预报试验中,低频天气图预报方法的预报效果较好,且预报时效为10~30 d,可以在延伸期业务预报中加以应用。此外,还运用模式统计降尺度方法预报降水落区,为强降水过程的发生提供背景依据和参考信息,具有一定的实用意义。     

延伸期天气过程预报的一种新方法——低频天气图

本文主要介绍低频天气图延伸期预报方法。低频天气图是一种不同于统计学预报方法、数值预报方法和天气学预报方法的延伸期天气过程预报的新方法,可以用于延伸期(10～30 天)天气过程预报。低频天气图的技术要点是大气低频系统(低频气旋和低频反气旋)及其相应的低频气流。低频天气图的天气学意义是能反映造成天气过程的天气系统的生消、维持和移动及其大气环流演变过程。其优越性在于其特性:时间上的周期性(30～50 天)、持续性和空间上的连续性、相似性以及地域上的准定常性,预报天气系统相对容易且时效长。2008～2012 年在上海市气候中心业务应用的结果表明,可以提前15～45 天预报上海地区的强降水过程。     

江苏省汛期强降水过程的延伸期预报试验

针对汛期延伸期降水预报问题,根据大气低频振荡特性,运用低频天气图预报方法,通过分析关键区低频天气系统(低频气旋和低频反气旋)的活动特征,建立低频系统与强降水过程间的对应关系,通过低频系统的活动特征来预报降水过程.在2011年7-9月江苏省延伸期强降水过程预报试验中,低频天气图预报方法的预报效果较好,且预报时效为10 ～30 d,可以在延伸期业务预报中加以应用.此外,还运用模式统计降尺度方法预报降水落区,为强降水过程的发生提供背景依据和参考信息,具有一定的实用意义.     

延伸期干旱、沙尘暴过程低频方法预报系统简介

对延伸期干旱、沙尘暴过程低频预报系统的整体框架、子模块构成和功能、预报方法、操作步骤及应用情况进行详细介绍。该系统主要有干旱、沙尘暴过程低频方法预报2个子系统,各子系统包括低频天气图、关键区低频曲线2种预报方法。目前中国气象局兰州干旱气象研究所已使用该系统对西北地区东部的干旱过程和沙尘暴过程进行预报,就沙尘暴预报效果来说,2012年预报准确率达到75％,2011年和2013年的预报准确率均达到67％,预报时效达到8～31 d。而对干旱过程的预报效果,2012年预报准确率达80％,2011、2013年分别达75％、67％,预报时效达6～30 d。     

大气低频振荡与延伸期预报

为了能从大气低频振荡角度研究延伸期降水过程预报问题,引入了一种新的预报方法—低频天气图,并且分析了低频天气图的技术要点和技术方法。在低频天气图上,低频天气系统(低频气旋和低频反气旋),以及它们的活动特性可以被用来定性地确定南、北气流(暖、冷空气)的汇合,引起降水过程。2009年6~10月利用该方法进行上海地区延伸期降水过程预报表明,强降水过程预报效果较好,且预报时效为15~45天,可以在延伸期业务预报中应用。     

天气关键区大气低频波延伸期预报方法

针对上海地区强降水过程预报,根据大气低频振荡特性和使用Micaps 700 hPa位势高度场资料,提出了一种新的预报方法——“天气关键区大气低频波延伸期预报方法”,确定了天气关键区的范围和分析了天气关键区的低频变化特征。该方法的重点内容是天气关键区的低频波特征、各关键区低频气流辐合及其与降水过程的联系。2010年该方法在上海春季业务预报中取得了比较好的预报结果,尤其是对重大事件的预报服务。     

海河下游延伸期降水过程的低频预测方法

本文对海河下游地区强降水过程与大气低频信号进行了诊断分析,结果表明雨日的低频涡度场在我国存在显著的偶极子型异常分布。根据这一异常分布特征构造了一对低频预报指数Dcurl35和Dcurl12以及相应的延伸期强降水过程的低频预报方法。进一步使用该低频预报方法进行了历史降水过程的回报检验和2014年强降水过程的预报试验,结果证明该方法对海河下游延伸期强降水过程有较好的预报能力,可以实际应用于海河下游延伸期强降水过程预报业务。      

天气学和天气预报的研究进展

全面回顾了75年来中国科学院大气物理研究所科研人员在气团、锋面、梅雨、寒潮、阻高、副高、暴雨、高低空急流、亚澳季风区内涡旋和对流等现象的天气学研究进展及其在不同时期所取得的研究成果,总结了在短中期天气预报及短期气候预测领域在模式发展和改进以及在数值模拟等方面所取得的成就和进展.同时指出模式发展和预测在中国数值天气预报及短期气候预测方面所做出的贡献.     

淮河下游暴雨和非暴雨天气特征分析

选用2003年6月21日到7月11日梅汛期12次暴雨和9次非暴雨过程,对其天气形势、物理量进行了合成平均对比分析;结合副热带高压脊线和地面锋面的位置,利用T213的20：00格点资料,计算和绘制了暴雨日和非暴雨日的合成平均物理量场,分析两类天气的热力和动力条件特征,揭示了它们之间的差异,并在此基础上建立了暴雨短期预报的概念模式。     

弱天气尺度背景下太行山极端短时强降水预报失败案例剖析

2015年7月31日夜间,太行山区出现极端短时强降水天气,石家庄和邢台的西部山区有5个雨量站雨量超过100mm,其中石家庄市赞皇县院头镇和邢台市临城县南中皋村最大雨强都超过50mm·h~(-1),3h雨量超过100mm,属极端短时强降水。数值预报、上级指导预报以及各级台站预报对暴雨均为漏报。本文利用常规高空地面观测资料、加密自动站观测资料、石家庄新一代天气雷达资料以及数值预报检验,反思该极端短时强降水预报思路和预报失败原因。此次极端短时强降水是发生在青藏高压东北侧高空西北气流的弱天气尺度背景下,预报的关键在于把握太行山东侧边界层偏东风与地形的作用、青藏高压加强使中层西北气流加强使垂直风切变加大、低层切变线东移影响、西南暖湿气流增强使水汽输送增加、中空干层与加厚的低空湿层叠加使对流不稳定性加强的特征。预报失误的主要原因是没有分析最大不稳定能量(订正CAPE值)导致对山西不稳定条件的低估,致使对山西雷暴在夜间的再次发展估计不足,同时预报员没能有效地使用非常规资料用于实时检验和订正数值预报结果,导致没能预见到雷暴下山增强的可能。目前对弱天气背景下强降水产生条件缺乏有效的概念模型,数值模式可预报性较差,未来需要提高预报员对观测资料的全面分析能力和对数值预报产品的释用能力,通过大量个例的研究发展有效的预报(概念)模型。     

高空急流与中纬度系统影响下台风暴雨的研究现状

我国暴雨天气中，台风是最强的Bao雨天气系统，当台风外围系统与西风槽相互作用时往往发生暴雨突然增幅现象，造成了严重灾害，以往大量的研究表明；台风和中纬度系统相互作用引起的远离台风的北段暴雨大多发生在西南风高空急流区的右后方，高空急流有明显的非纬向特征，而且暴雨增幅与高空急流的非纬向增强有关，对有关高空急流与中纬度系统影响下台风暴雨的研究进行了综述，并且对进一步深入研究提出了建议。     

“9.18”川西北暴雨过程的数值预报与试验

利用成都区域中心ETA坐标模式，对2001年9月18－21日发生在四川盆地西北部的暴雨过程作数值预报试验，显示出对大暴雨过程的预报能力。模式预报对此降水过程雨区的移动、稳定、减弱趋势有较好的反应，但降水强度预报偏弱，且落区有偏差。数值试验揭示了降水前期对流层中、低层的西南、东南气流对降水的重要作用，而北方冷空气的强弱对此影响不明显。     

江门地区初春大雾的预报预警业务系统

介绍江门地区大雾天气分型预报业务系统。该系统采用Delphi语言编写程序、应用Access作为数据库进行开发,并采用人机交互方式,简化了预报流程,减少工作量,为及时、准确发布大雾预报和预警信息提供依据。该系统通过自动读取Micaps实时数据,以人工判断锋面、倒槽、切变线等有利于春季大雾的天气形势为辅助,对江门地区初春大雾天气做出客观预报,并对预报结果进行自动检验。     

2009年6—8月T639、ECMWF及日本数值模式中期预报性能检验

每年的6-8月是我国主汛期,这个季节高温干旱、暴雨洪涝等气象灾害最为严重.为更好地了解业务主流模式的预报性能,以提高汛期气象服务能力,对2009年6-8月T639、 ECMWF(以下简称EC)及JAPAN(以下简称JP)数值模式的预报产品进行了对比分析和检验.结果表明, 各家模式对亚洲中高纬度大尺度环流的演变和调整都有较好的预报能力,但均表现出指数值预报偏高的误差;对夏季副高和850hPa气温,T639有一定的中期预报能力,但与EC和JP模式相比,误差偏大,并存在一定的系统性偏差;T639对莫拉克台风的生成预报较好,台风移动和登陆的预报与实况相比有较大误差.     

湖北省黄石市暴雪预报系统设计与实现

利用黄石市1980年1月至2010年12月的暴雪个例资料和NCEP的再分析资料,运用神经网络方法建立暴雪预报的人工神经网络预报模型,在预报模型和MICAPS 3.0系统的基础上,选取VB语言开发环境和VFP数据库,在Windows操作系统上建立了黄石市暴雪预报系统,实现了黄石市暴雪天气的客观预报功能。该系统的研发对提高暴雪预报准确率具有很现实的指导意义,同时其研发方法可以应用到其他类型灾害性天气预报系统的研发,在地市级气象台站具有广阔的推广空间和应用前景。系统挂靠黄石市气象台的预报业务平台,自投入业务运行以来,运行稳定,效果良好。     

Water Cycle and Microphysical Processes Associated with a Mesoscale Convective Vortex System in the Dabie Mountain Area

The water vapor budget and the cloud microphysical processes associated with a heavy rainfall system in the Dabie Mountain area in June 2008 were analyzed using mesoscale reanalysis data(grid resolution 0.03 × 0.03,22 vertical layers,1-h intervals),generated by amalgamating the local analysis and prediction system(LAPS).The contribution of each term in the water vapor budget formula to precipitation was evaluated.The characteristics of water vapor budget and water substances in various phase states were evaluated and their differences in heavy and weak rainfall areas were compared.The precipitation calculated from the total water vapor budget accounted for 77% of actual precipitation;surface evaporation is another important source of water vapor.Water vapor within the domain of interest mainly came from the lower level along the southern boundary and the lower-middle level along the western boundary.This altitude difference for water vapor flux was caused by different weather systems.The decrease of local water vapor in the middle-lower layer in the troposphere during the system development stage also contributed to precipitation.The strength and the layer thickness of water vapor convergence and the content of various water substances in the heavy rainfall areas were obviously larger than in the weak rainfall areas.The peak values of lower-level water vapor convergence,local water vapor income,and the concentration of cloud ice all preceded the heaviest surface rainfall by a few hours.