不同时间尺度的统计天气预报

目前在美国海洋天气局(NOAA),有许多气象要素的统计预报方法投入业务。这些方法中应用得最成功最广泛的是模式输出统计(或MOS)方法。MOS方法主要适用于每天进行两次高空观测的,时效为12—60小时的天气尺度预报(世界时00.12小时)。对较长时间的预报,国家天气局使用经典统计学和数值(动力学)预报相结合的“完全预报”方法。对中尺度和小于12小时时间尺度的预报,经典统计学方法仍是主要工具。 本文用图表和比较验证讨论了三种统计学预报方法的用途和精度,简述了每种方法的近况与进展。从中可见,MOS方法在运用到时间和空间尺度预报中是怎样优于其它二种统计方法的。利用数字模式的运算与分级,MOS方法将来也可能用于任何中长期时段的预报。对短期预报而言,MOS方法要结合经典统计学方法,且MOS也适用于中尺度的数值模式,并能提供局地和任何时间的订正预报。可以预计,下一世纪MOS方法可能成为所有天气预报的主要指导方法。     

天气预报评分的统计检验

一、天气预报评分及问题 1.天气预报的准确率 计算天气预报准确率是最简单的评分法。 设预报次数为n,预报正确次数为m,则预报准确率为 P=m/n×100％ (1) 预报准确率的高低虽然在一定程度上反映了预报水平,但由于预报对象的气候机率的差异,相同的预报准确率所反映的预报水平却是不一样的。 例如,东北一些地区有“十年九春旱”的气候规     

近几年来我国统计天气预报的进展

一、引言天气预报的概率统计方法,国外是在五十年代后期,六十年代初期发展成为独立分支的,在六十年代后期已成为预告气象要素的重要手段。我国在六十年代逐步发展了这一方法,在七十年代前期达到了一个高潮,特别是近几年来,我国在统计天气预报的理论研究和实际应用方面都取得了新的进展。本文将主要评述1978年以来我国在统计天气预报方面的进展。这以前的情况请参阅[1][2][3]。     

对动力统计天气预报的我见

一、天气预报客观化的发展过程 一切科学都是向精密客观定量的方向发展。天气预报客观化的问题在我国至少从五十年代末大搞“预报改革”时起就已成为广泛的口号和迫切的要求。各种外推技术和统计学方法以及动力计算等都可以是客观定量的,但一般在业务工作中预报结论的做出仍然是定性的、依靠经验的。这是什么原因呢?这是因为     

美国的统计天气预报方法及其准确率

1.引言所有的天气预报都在某些方面应用到统计学。动力模式是客观的,且要解一些复杂的方程组,但它太依赖于通过物理过程的参数化来与实况取得一致的统计量。在这些或多或少带有主观性的应用之后,最近开始系统地应用建立在数值预报基础上的,又扩展了数值预报的有效性的统计学方法。2.经典方法最近十年来,作了许多统计性的研究,说明了某个特定时刻的气象要素值与其前期的一个或更多个气象要素值有关。无论是局地预报员或气象研究人员都爱采用点聚图方法来说明这个问题。大约在1950年前后,《天气月刊》发表了几篇关于这方面的     

统计天气预报中相关系数的不稳定性问题

统计天气预报中,不论多复杂的统计数学预报模型,都离不开预报量和预报因子的相关程度及其对未来时间的稳定性。本文着重讨论了相关系数的不稳定性。我们定义了滑动相关系数,计算表明相关系数是随时间变化的;利用相关系数的这种时间变化,可以改善未来时间的预报,而且以10—20年的滑动年数效果较好。     

卡尔曼滤波用于数值天气预报的统计释用

1 前言近年来,数值天气预报模式经常发生根本性的改变,一个新模式一年之内会面临一或两次较大的修改。如果模式输出的统计特征也随之变化,则释用方程的基础将被破坏。这种状况给应用MOS方法进行统计释用带来很大麻烦。如果方程是用PP方法(完全预报方法)推导而得的,模式变化引起的问题就较少。     

中期天气预报中的统计与统计—动力学方法

引言在这一系列的文章中,试图把描述大气大尺度运动“行为”的统计概念和动力概念结合起来。在几十年前的纯统计方法不能够处理大气本质上的非线性特性,因此尚不能流行。后来,它们为纯动力方法所取代,最终成为大气的“决定论的”(Deterministic)非线性数值模拟。但是,最近几年,“决定论”模拟的许多方面仍然是在统计基础上,许多重要的问题都具有统计性质,所从一个完满的描述,需要一个大气的统计流体力学方法。     

天气预报质量稳定性的概率统计研究

在天气预报中,评价预报质量,是以预报的总次数n和报对的次数m的比值表征的;评价预报指标的效能,也是以预报的总次数和报对的次数的比值来表征,两者有着一致性。因此,讨论预报质量和预报指标效能的稳定性,实质上是一致的。 在实际工作中经常发现,预报质量和预报指标的效能是有起伏变化的,即具有不稳定性,这种不稳定性在统计上来讲同哪些因     

太平洋海温场不同时间尺度背景下华南前汛期持续性暴雨的统计特征

利用1961—2012年华南逐日降水资料,分析了太平洋海温场两种不同时间尺度背景下华南前汛期持续性暴雨的统计特征,并探讨了海洋外强迫信号可能对华南前汛期降水的低频变化周期造成的影响,以期为华南前汛期持续性暴雨过程的延伸期预报提供依据。结果表明:PDO(Pacific Decadal Oscillation,太平洋年代际振荡)冷位相年,华南前汛期发生典型持续性暴雨过程的概率比PDO暖位相年大,且暴雨强度偏强,持续时间偏长;太平洋海温场两种不同时间尺度背景下,华南典型持续性暴雨过程呈现不同的特征,PDO冷位相配合冬春Nino区海温异常,华南前汛期易出现强度较强、持续时间较长的典型持续性暴雨过程;太平洋海温两种不同时间尺度的外强迫信号可能影响华南前汛期降水的低频变化周期,进而影响华南前汛期持续性暴雨的持续时间和强度。     

概率统计天气预报的现状及其重点进展

一、概述概率统计方法应用于大气科学领域,日益广泛、深入,在气象预报(包括不同尺度的天气预报和各种专业气象预报)的应用,主要反映在以下几个方面: 1.气象资料或气象场的分析和处理; 2.天气、气候规律的分析研究; 3.气象预报(包括大范围和单站的长、中、短期天气预报,以及超长期、超短期预报等);     

不同时间尺度下气候变化基本特征的探索

气候物理量的序列是非平稳的,多层次的,奇异突变的。本文利用子波变换的方法研究一个（长度为１３４年的北半球）气温距平序列的突变点数目随变换尺度的变化,得到该数目随变换尺度减小呈幂律增加的结论,即若以突变点数为测度,上述距平序列是一个标度律为１．２的自相似集。温度突变点数随变换尺度的变化曲线在双对数坐标中的行为与魔鬼楼梯相似,本文称之为“气候魔鬼楼梯”。该楼梯的本征分辨率序列近似以等比（比值在１．６～１．７之间）延伸,与Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ数相邻元素之比（黄金分割比）１．６１８近似。将子波变换曲面的槽脊线投影在变换尺度和时间构成的平面上,得到极值线分岔图,据此图分析分岔沿变换尺度发生的速度     

苏联长期天气预报的物理统计综合方法

1964年以来,苏联地球物理观象总台动力气象室深入研究了长期预报的物理统计方法,并从1970年起作出业务预报。它的工作代表了苏联物理统计预报方法的现状和动向,现综述如下。一、基本原理和信息来源物理统计方法是统计预报方法的发展。近十几年尤金等人在统计预报的基础上致力于加强其物理内容,并引进现代数理统计理论,形成了物理统计综合方法。它的基本原理是:从表征大气物理现象相互联系的信息系统中,挑选出符合一定要求的良好的预报关系,对因子和预报量的自然正交分解系数按统计方法建立预报方程并求解,再对预报结果检验评定以改进方法。     

关于不同时效的天气预报定义

关于nowcasting一词的译法,在国内各种气象书刊上确是出现过许多种。我完全同意本刊今年第6期文靖子同志文章中的意见,不译“短时预报”、“超短期预报”、“临近预报”、“实况监测”和“现时广播”等,而译“现时预报”较妥。 经与有关专家讨论后,我们气象出版社在编辑加工由K.A.Browning主编、周凤仙等翻译的专题讨论会论文选集“Nowcasting”译稿时,就译为“现时预报”(理由已在该选集的“译者的话”中说明了,这里不重述了)。另外,气象出版社正在组织编写的《大气科学辞典》中,也拟采用这个译名。这样译是否恰当还要听听更多同志的意见才能确定。 目前,各气象书刊上对不同时效天气预报的定义也不尽相同。这对著(译)者、编辑和读者都带来了一些麻烦,确实急需统一。怎么统一?我认为1983年世界气象组织第八届基本系统委员会通过的定义,应该作为统一的标准。这个定义(1983年7月出版的WMO No.617) 是:     

美国国家气象局对数值天气预报产品解释的统计方法

目前,动力天气预报模式解决了复杂的方程组去预报每日环流形势。然而,对于一些用户和特殊的工程项目,诸如云高、能见度、降水性质及其量级、雹暴、温度以及风这样的天气要素是很重要的,但应用当前的数值模式不能直接预报,或者预报准确率不高。那么,对数值预报产品的解释即为天气预报。预报员考虑模式预报是凭自己的认识或经验做出的主观预报。对于这方面,客观预     

第三次全国动力统计天气预报学术会议

中国气象学会动力气象与数值预报专业委员会,于1986年3月14日至18日在杭州召开了第三次全国动力统计天气预报学术会议,交流了近年来在概率统计和动力统计方面的研究和应用成果。 会议表明,近年来我国天气预报业务工作中应用了众多的统计方法,国家MOS业务系统已开始建立,地方MOS已在大多数省市自治区应用,部队也在建立适合军事需要的MOS预报方案。因此,统计方法已成为我国业务气象预报的基本方法之一。     

第四讲 中期物理-统计天气预报

各种时间尺度和空间尺度的天气现象和过程都具有其不同程度的随机性.从四十年代开始,统计气象学得到蓬勃发展,作为它的一个重要分支——统计天气预报方法也应运而起,五十年代后期,在台站预报业务中得到广泛应用,为台站技术人员所熟悉.统计预报就是依据现在和过去观测到的天气事实,利用和构思一些公式、图型、表格或算法,给出未来各个时刻某种天气事件将要发生的概率,或者某种天气要素的期望值.在统计预报中,既要根据不同的预报对象选取合适的数字模型来分析寻找内在的统计规律或进行统计推断,又要十分注意选择有物理意义的因子.     

概率统计方法在中期天气预报中的应用

近二十年来,由于概率论、数理统计的一些分支的发展,以及电子计算机的推广使用,使概率统计方法在气象学中的应用日益广泛深入。本讲仅对中期天气预报中常用的资料处理方法及概率统计方法作一简单介绍。     

用相关优势概率统计作旬天气预报

近年来,我们使用相关优势既率统计作旬天气预报。此法制作简单,使用方便,试用中效果较好。具体作法:1.样本资料处理:将临海县气象站1961—1980共20年资料中的基本气象要素(如月、旬(?)、R、Rt、日照、蒸发及部份高空资料,如500mb 副高面积指数距平等)和预报对象 y 都由小到大分成大体相等的六级。(见表一、表二)     

湖南省不同时间尺度SPI干旱特征研究

选取湖南省97个国家气象观测站1961—2016逐月降水资料,采用统计方法,构建了湖南省的月、季、年尺度的标准化降水指数(SPI),并利用SPI指数分析了湖南省不同时间尺度干旱特征。结果表明:湖南省多年平均年尺度干旱发生站次为30.7站,多年平均季尺度干旱发生站次为30.5站,多年平均月尺度干旱发生站次为30.7站,三者相差很小;无论是年尺度、季尺度还是月尺度的湖南省SPI干旱指数都存在较为明显的年代际变化,都存在明显的干—湿—干—湿变化;总体来说年、季、月尺度湖南省都可以分为全省一致旱涝分布型、南北反向旱涝分布型,且前两个模态解释方差超过60%,能够代表不同时间尺度干旱的主要空间分布特征;对比分析不同时间尺度下的典型干湿年,能够发现湖南省2002年为全省一致湿润年、1997年为北旱南涝年、1969年和1998年为北涝南旱年。研究结果能够为湖南干旱的防灾减灾提供依据。