1979-2012年中国探空温度资料中非均一性问题的检验与分析

利用加拿大环境部气候研究中心研发的PMTred(penalized maximum t test)非均一性检验方法,以ERA-interim资料作为参考序列,以中国各探空台站详细的元数据信息为主要断点判断依据,对1979-2012年中国125个探空台站7个标准等压面月平均探空温度资料进行了非均一性检验、订正,并结合详细的元数据信息分析了造成中国探空温度序列非均一问题的主要原因。研究表明,中国探空温度资料中存在由于人为因素造成的断点,整套探空资料中非均一的台站数和断点数所占的百分比呈低层少、高层多的趋势。各标准等压面上月平均温度序列非均一的探空台站平均订正幅度也随着高度的升高而增大,并且订正量为负值在整套订正资料中所占的比例较高,说明中国的探空月平均温度原始观测资料存在系统性偏高的问题。订正后200 hPa的温度变化趋势接近0,以200 hPa为转折点,100 hPa的降温趋势较订正前明显减弱,100 hPa以下为升温趋势,300-700 hPa的增温趋势加强。1979-2012年中国探空月平均温度资料的非均一问题主要来源于2000-2001年探测系统的升级(包括辐射误差订正方法的变化),其次是2002年之后观测仪器的换型。这两次连续的元数据变化均造成了之后中国探空月平均温度出现了系统性的降低,这也是造成订正前后温度变化趋势存在差异的主要原因。     

探空资料中的人为误差对中国温度长期变化趋势的影响

利用1958～2005年探空温度序列, 通过质量控制、均一化处理和序列缺测率分析, 探讨了探空资料中人为误差对中国高空气温变化趋势的影响。中国探空温度序列存在明显的间断点, 72%的序列包含2～4个间断点。相应的订正总体上降低了1958年以来平流层低层降温和对流层升温趋势, 如700 hPa和100 hPa平均趋势值分别降低0.12 K/10 a和0.04 K/10 a。缺测率是气温区域平均趋势估算的重要参数, 30%作为最大缺测率是中国探空温度序列适宜的取样标准。提高取样标准 (台站数减少) 使1958～2005年间对流层上层和平流层下层的降温趋势减弱。中国高空气温变化趋势与全球或北半球大体一致, 但也有不同特点: 500 hPa以下大气趋于升温, 以上则趋于降温, 最大降温趋势位于对流上部的300 hPa, 而且各气候区间区域差异性十分明显。     

中国历史探空资料部分等压面位势高度订正

对中国高空探测历史资料进行静力学检查发现,1963年前900,800,80 hPa和60 hPa位势高度记录错误率异常偏高,20世纪70年代中期个别站250 hPa和70 hPa位势高度记录错误率也异常偏高。通过对中国高空观测规范历史沿革的分析和资料验证,指出受当时计算条件所限,这些等压面上的位势高度是在其他规定等压面的位势高度查表计算完成后,利用时间高度曲线通过人工插值估算获得,主观因素影响较大,易产生较大误差,因而错误率异常偏高。该文提出依据静力学原理重新计算这些等压面位势高度记录的订正方案,并进行效果检验。结果表明:该方案能够比较精确地还原台站观测时对位势高度的正确计算,错误资料订正后,相关高度静力学余差序列趋向均一,订正方案合理、有效。     

1979—2012年中国探空相对湿度资料的非均一性检验与订正

利用加拿大环境部气候研究中心研发的PMTred非均一性检验方法,以ERA interim资料作为参考序列,应用中国区域各探空台站详细的元数据信息为主要断点判断依据,对1979—2012年我国125个探空台站各标准等压面月平均探空相对湿度资料进行了非均一性检验和订正。并结合详细的元数据信息分析了造成我国探空相对湿度序列非均一问题形成的主要原因及对资料的影响程度。结果表明：仪器换型、探测系统资料整理计算方式变化以及辐射订正方法改变和探测系统升级等是造成这一时段中国区域月平均探空相对湿度资料不均一的主要原因。其中,2002年以后的L波段雷达 电子探空仪换型造成了相对湿度资料非常明显的不连续问题,这主要是由于早期59 701型探空仪穿云挂水,造成探测到的相对湿度资料明显偏湿。两个观测时次相对湿度序列不均一的台站数和断点数随高度的增加而增加。各标准等压面上月平均相对湿度序列不均一的探空台站平均订正幅度也随着高度的升高而增大,并且订正量为负值的比例在整套订正资料中所占的比例较高,说明我国的探空月平均相对湿度原始观测资料有明显高估的问题。1979—2012年以来,从全国的情况来看,订正前全国850~300 hPa 5个标准等压面全部为相对湿度降低趋势。但是订正后,850~300 hPa这5个标准等压面在1979—2012年相对湿度的变化趋势均不显著。     

探空资料产品在县站天气预报中的应用

天气变化除受天气系统影响外,与大气的湿度、稳定度、高低空冷暖平流和垂直风场配置关系密切,这些信息可从探空资料中提取,该文通过探空资料信息处理生成的产品"埃玛图、风随高度变化图、高空风变温剖面图、高空风极坐标分析图"对威宁站天气预报作浅析。     

3种方法对中国探空温度资料均一性检验对比分析

利用美国国家气候数据研究中心开发的Pairwise均一性检验订正方法,加拿大环境研究中心开发的PMFT方法和PMT方法,结合20世纪再分析资料和详细的元数据信息对1951-2008年中国123个探空台站的温度资料进行均一性检验和订正。结果表明：3种方法对中国探空温度资料订正幅度和订正前后的趋势变化存在差异。产生差异的主要原因,一方面是由于Pairwise方法设计的问题,导致对中国大部分台站同时改变辐射误差订正方法和系统升级造成的断点检测能力较弱;另一方面是由于PMFT方法未使用参考序列,不能去除气候变化本身的变化趋势,导致PMFT方法在断点判断上存在漏判的现象。而PMT方法结合20世纪再分析资料的客观判断方法较适合中国探空资料的均一性检验和订正,其订正结果表明,利用该方法得到的中国探空温度数据的统计学特征在低层小于全球尺度探空温度的订正结果,而在高层基本和全球探空数据的订正尺度相当。两个间断点和0.0-0.2℃的订正量所占的比例最大。从全国的来看,对流层为增温趋势,这种增温趋势随高度的增加逐渐减弱,至对流层顶100 hPa转为弱的降温趋势。     

探空资料在汕头强降水预报中的应用

着重对汕头多场强降水的探空资料在天气预报方面的应用方面作初浅分析,以提高探空资料在预报中的利用.     

中国区域再分析湿度资料与均一化探空湿度资料的对比分析

利用1980—2010年中国98个探空站均一化月平均温度和温度露点差资料(OBS)和NCEP/NCAR(NCEP)、ERAInterim(ERA)、JRA-25(JRA)3种再分析月平均比湿资料,使用相似分析、趋势分析等方法对中国区域4种资料高空比湿进行了对比分析。结果表明:(1)从空间分布特征分析,JRA比湿与OBS比湿的空间分布相似系数最大。(2)3种再分析资料比湿普遍大于OBS比湿,除个别站点个别层次外,JRA和OBS比湿更加接近;再分析比湿和OBS比湿的相对偏差随高度增加而增大,且冬春季大于夏季。(3)从长期变化趋势分析,在对流层低层,JRA和0BS比湿较接近,在对流层中高层ERA和OBS比湿较接近。     

探空资料在地面云观测中的应用

云的观测在地面观测中非常重要,为了提高地面人工观测云的准确性,利用气象台站的探空资料,对相应时段的地面观测数据中的低、中、高三族云进行校对应用,增加目测云的准确性,减少因人为因素而造成的观测误差;并阐明探空资料应用于地面云观测中的可行性。     

NWP模式中纬向平均环流系统误差的动力诊断

证明了模式在预报时段的纬向平均环流误差，是由于在预报时段内模式大气和真实大气中西风加速过程的不同造成的。又由于原始方程的无加速定理中各强迫因子具有良好的线性迭加性，因此能够清楚地将造成模式系统误差的动力因子分解开来。通过对Ｔ４２Ｌ９模式的分析，说明原始方程的无加速定理可以作为分析模式系统误差的良好手段。动力诊断分析结果表明，模式对纬向平均环流分布具有较好的预报能力，但在各缔带也存在明显的误差。通过无加速定理的分解分析，本文研究了这些误差的成因及改善模式的可能途径。     

INFLUENCE OF DIFFERENT-SCALE ERRORS INTERACTIONS ON ANALYSIS AND FORECAST OF REGIONAL NWP MODEL

In the previous study, the influences of introducing larger- and smaller-scale errors on the background error covariances estimated at the given scales were investigated, respectively. This study used the covariances obtained in the previous study in the data assimilation and model forecast system based on three-dimensional variational method and the Weather Research and Forecasting model. In this study, analyses and forecasts from this system with different covariances for a period of one month were compared, and the causes for differing results were presented. The variations of analysis increments with different-scale errors are consistent with those of variances and correlations of background errors that were reported in the previous paper. In particular, the introduction of smaller-scale errors leads to greater amplitudes in analysis increments for medium-scale wind at the heights of both high- and low-level jets. Temperature and humidity analysis increments are greater at the corresponding scales at the middle- and upper-levels. These analysis increments could improve the intensity of the jet-convection system that includes jets at different levels and the coupling between them that is associated with latent heat release. These changes in analyses will contribute to more accurate wind and temperature forecasts in the corresponding areas. When smaller-scale errors are included, humidity analysis increments are significantly enhanced at large scales and lower levels, to moisten southern analyses. Thus, dry bias can be corrected, which will improve humidity forecasts. Moreover, the inclusion of larger- (smaller-) scale errors will be beneficial for the accuracy of forecasts of heavy (light) precipitation at large (small) scales because of the amplification (diminution) of the intensity and area in precipitation forecasts.     

气象数据回归分析中的若干问题及其对策

本文对回归分析在气象应用中存在的若干问题进行了讨论,分析了有些失误的主要原因。采用诊断方法可以发现这些问题,然后分别采用不同的对策,初步使用这些对策后,实际预报正确性和稳定性都有明显的提高。     

中国降水测量误差的研究

20世纪 ,国际上许多国家对降水测量进行了对比试验工作 ,以研究降水测量中的误差大小与分布。由于各个国家降水测量仪器的型式、尺寸以及安装高度不同 ,试验对比的降水测量误差的大小也就不同。为了弄清中国降水测量误差的大小 ,中国气象局选择了 30个基准基本站 ,建立标准雨量站网进行试验对比。本文介绍了中国标准雨量站网的设置以及对比资料的获取情况 ,对比分析了中国降水测量的随机误差、沾湿与蒸发误差、风场变形误差。经 30个标准雨量站 7a 2 90 0 0多次的 1台坑式雨量器、2台台站雨量器的对比观测 ,给出了中国降水量测量误差的大小、降水测量中的随机误差与系统误差的分布情况。经分析 ,对于收集口口径为 2 0cm ,安装高度为 70cm的台站普通雨量器 ,每次测量随机误差累计平均值为 0 .0mm ,沾湿误差为 0 .2mm ,蒸发误差为 0 .0mm ,降雨风场变形误差为 0 .19mm ,降雪为 0 .32mm。降雨测量的平均相对误差约为 4 .34%～ 15 .2 8% ,降雪测量的平均相对误差约为 6 .17%～ 39.99%。     

东北地区低温气象资料共享服务系统的技术实现

该文介绍了"东北地区低温气象资料共享服务系统"的主要实现技术,介绍了数据库技术、存储技术和Web技术在气象资料共享中的运用和实现,认为由现代网络和计算机技术构建的系统可以实现高效、可靠的专题气象资料共享服务.     

NECP FNL资料解码及数据格式转换

随着精细化预报和数值预报的发展,对分辨率高且内容丰富的资料需求越来越大.美国环境预报中心的NECP FNL资料的分辨率较高,并且融合了大量的观测和卫星反演资料,广泛用于数值模式和天气气候分析研究.利用GrADS对FNL全球分析资料进行解码,并且并将解码资料的数据格式转换为Micaps第四类数据格式.同时,用程序实现按照...     

SOME PROBLEMS AND TREATMENT IN THE REGRESSION ANALYSIS OF METEOROLOGICAL DATA

In this paper,some problems of regression analysis in the meteorological application are discussed andmain reasons for statistical inference failures are analysed.We may find the failure problems with diagnos-tic method and solve them by different treatment.It has been proved that the treatment make the accuracyand stability of forecasting improved greatly.     

利用探空资料计算云层对辐射的影响

本文对两次江淮流域的梅雨天气过程作了辐射特征分析。着重考虑了云层对太阳辐射和大气长波辐射的影响。计算时假设云层随高度的分布由大气的湿度决定,方案考虑了大气中云层随高度的分布,所得结果能反映实际大气中各种云的辐射特征。     

华南暴雨试验资料的集成处理及显示

在华南暴雨试验中,采用了多种先进的探测系统,不同探测系统采用测量原理不同,资料的时空分辨率及探测精度有差异,为资料的集成带来一定的难度。针对华南暴雨试验的资料,提出多种资料集成和显示方案。多种探测资料的集成处理包括了对资料的预处理、反演、坐标归一化等,并在其基础上建立了互联网上的气象数据动态查询、站网雷达基数据的处理显示系统,利用可以管理和分析大型多维动态复杂数据集的微机可视化系统PC-Vis5D,实现了单部雷达资料、中尺度数值模式输出结果与观测真实数据的动态集成分析显示。     

DIAGNOSIS OF NWP SYSTEMATIC FORECAST ERRORS IN ZONAL MEAN CIRCULATION

It is proved in this paper that NWP systematic forecast errors in the zonal mean circulation aredue to the difference in westerly acceleration process during the forecasting period between model andreal atmospheres.Those forcing factors which evoke the zonal mean wind variation can be split into various linearterms according to the non-acceleration theorem in a primitive equation system,By applying this tech-nique to the diagnosis of the forecast produets of the T42L9 model in January 1992 and in July 1992,it is indicated that the model has the ability to forecast the zonal mean wind to a reasonable extent,but there are still some errors in several places,especially in the upper troposphere and lower strato-sphere in the mid-latitude region as well as near the surface.The results of analysis by employing thisscheme reveal the reason responsible for the systematic forecast errors of the zonal mean wind in themodel and the possible way of improving it.It is also shown that non-acceleration theorem can be used as an efficient tool to diagnose thephysical processes of NWP models.