浙江区域台风暴雨多模式QPF融合技术应用试验

基于欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)台风路径集合预报逐12 h以及中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMA-MESO 3 km、CMA-MESO 10 km)、中国气象局上海数值预报模式系统(CMA-SH9)和浙江省中尺度数值预报业务系统(ZJWARMS)逐6 h预报资料,以2021年台风“烟花”“灿都”影响下浙江区域6 h暴雨(R≥25 mm)为研究对象,对台风降水多模式定量降水预报(quantitative precipitation forecast,QPF)融合技术在浙江台风暴雨预报中的应用效果进行评估。分析结果表明:(1)针对两次台风降水过程,4家区域模式对浙江暴雨预报过高估计,而台风降水多模式QPF融合技术能够有效提高浙江暴雨预报的公平技巧评分(equitable threat score,ETS)、降低暴雨空报率。(2)与台风“烟花”暴雨预报效果最佳的CMA-MESO 3 km相比,台风降水多模式QPF融合技术对暴雨和大暴雨的预报命中率(probability of detection,POD)分别提高18.80%和23.41%,ETS分别提高24.37%和25.76%;与台风“灿都”暴雨预报效果最佳的ZJWARMS相比,台风降水多模式QPF融合技术对暴雨和大暴雨的预报ETS分别提高23.08%和3.23%;且两次过程中该方法的暴雨预报POD和ETS均高于同期浙江业务应用的客观预报。(3)在各家区域模式的台风路径预报差异较大的情况下,采用台风降水多模式QPF融合技术能显著提高台风暴雨预报准确率。     

春晒期关键性降水过程预报专家系统

春晒期关键性降水天气过程是指≥10mm降水,该降水过程是盐业生产的重要灾害性天气之一,对于海盐生产有着极其重要的影响。因此,关键性降水天气过程预报准确率的高低、时效的长短,对完成全年生产任务起着举足轻重的作用,在此期间≥10mm降水过程预报至关重要。该专家系统研制主要目标是预报未来24小时大连复州湾盐场出现≥10mm降水过程,同时也注视了48小时和72小时的关键性降水天气过程的预报问题。我们普查1974～1988年3月到6月份高空三层(850、700、500hPa)天气图,≥10mm降水过程,确定出60个例子进行聚类,共分成4种类型。在广泛收集、汇总专家经验和科研成果、在降水成因、机制物理量场诊断分析基础上,结合数值预报产品的应用,建立了专家系统历史个例库、知识库、预报规则库,研究出了客观、定量易于使用的降水预报专家系统。     

台风环流降水的诊断分析

本文是应用天气动力学方法,对13个台风环流降水过程进行了诊断分析后,归纳出影响台风环流降水的天气系统和产生降水的物理因子,在此基础上,提出一些关于台风环流降水和暴雨预报的参考依据,在实际业务工作中,对提高台风环流降水预报水平是十分有意义的。     

基于次季节—季节(S2S)模式的中国东部夏季日降水预报评估

为理解次季节—季节(subseasonal to seasonal,S2S)模式的预报技巧,利用台站降水观测资料对中国气象局(China Meteorological Administration,CMA)、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)模式公共回报期1999—2010 年108°E 以东的中国大陆东部夏季日降水及极端降水预报展开评估。结果表明,ECMWF 预报整体表现最佳、NCEP 次之、CMA 相对较弱,各模式随预报时间的增长均呈现当观测偏湿(干)时预报倾向偏干(湿)的特点,在 S2S 时间尺度基本丧失预报技巧,具有很大的改进空间。极端降水临界阈值的界定方法会直接影响单个台站的评估结果,但对区域整体预报技巧影响不大。S2S 模式预报的均方根误差在观测降水量越多时往往越大;预报值与观测值的相关系数在所有(极端)降水事件中呈连续(振荡)衰减,甚至出现负相关;均方技巧评分在所研究降水事件较多的情况下表现更好。各模式在所有降水事件中的空报率要远高于漏报率,但在极端降水事件中恰好相反。降水预报检验指标在绝对极端降水分级检验中的表现逐级变差,各模式预报中基本不出现特大暴雨,CMA 对极端降水事件发生的预报准确率较低。     

1997年日本短期降水数值预报效果的检验

对1997年青岛市降水分布进行了初步统计,并对日本数值预报产品在青岛市天气预报中的应用效果进行了检验分析。结果显示,晴雨和小雨预报在青岛市的短期降水预报中有较好的参考价值。     

WRF模式物理参数化方案对一次局地大暴雨预报的影响研究

基于WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其3Dvar(3-Dimentional Variational)资料同化系统,采用36、12、4 km嵌套网格进行快速更新循环同化和不同的微物理及积云对流参数化方案对比试验,对2011年5月8日鲁中一次局地大暴雨过程进行了研究。结果表明,快速更新循环同化地面观测资料是影响模式降水落区预报准确性的关键因素,不同的微物理和积云对流参数化方案主要影响降水强度预报。采用不同的微物理参数化方案和积云对流参数化方案进行降水预报对比试验表明,LIN方案和WSM6(WRF Single-Moment 6-class)微物理参数化方案对降水预报均较好,LIN方案降水预报较WSM6方案略强。4 km网格预报使用K-F (Kain-Fritsch)积云对流参数化方案或不使用积云对流参数化方案,预报的降水均较好。4 km网格使用旧的K-F积云对流参数化方案,预报的近地层大气风场偏弱,导致大气动力抬升作用偏弱,从而造成模式降水预报偏弱。     

海温与鲁西南夏季降水分析及在长期预报中的应用

本文对北太平洋海温与鲁西南夏季降水关系进行相关分析建立１２个相关场，得出赤道海域，黑潮海域和北太平洋海域三大主要优势相关区。选出３５个预报因子进行主成份分析，应用前１０个合成主成份变量建立预报方程，收到了较好的预报效果。     

东营市夏季降水概率预报业务系统

分别从系统结构、系统程序设计、技术方法、预报流程和效果检验几个方面介绍了东营市夏季(6～9月)分县降水概率预报自动化系统。该系统简单、方便,客观性强、自动化程度高,适应目前预报业务技术改革的需要。     

不同 AMDAR资料同化时间窗对台风“摩羯”预报影响研究

2018年第14号台风“摩羯”对山东造成了大范围暴雨和大风天气,基于WRF（Weather Research and Forecasting）模式及其Hybrid-3DVAR混合同化预报系统,对Hybrid-3DVAR不同集合协方差比例和不同航空气象数据转发（aircraft meteorological data relay,以下简称AMDAR）资料同化时间窗对台风“摩羯”预报的影响进行了数值研究。结果表明：加大集合协方差比例对台风“摩羯”路径预报有较大影响和改进;当全部取来自集合体的流依赖误差协方差时,预报的台风路径最好,降水预报也最接近实况;AMDAR资料同化对于台风路径和降水预报也有正的改进作用,但加大集合协方差比例到100%时对台风路径预报影响更大;不同资料同化时间窗会影响同化的AMDAR资料数量,从而影响台风降水精细化预报;45 min同化时间窗的要素预报误差最小,对台风造成的强降水精细特征预报最接近实况;不同资料同化时间窗主要影响台风降水预报落区分布,对台风路径预报影响相对较小。     

概率匹配平均法在山东强降水预报中的应用

基于WRF集合预报系统开发了概率匹配平均降水产品,选取了山东省2014—2016年共13次强降水过程,检验评估了概率匹配平均法在山东省强降水预报中的综合表现。结果表明:对于不同的强降水过程,各预报产品的预报能力差异较大,尤其是对暴雨以上量级降水的预报存在较大偏差;概率匹配平均相对集合平均,对大雨以上量级降水预报有明显改善,较WRF确定性预报产品也有一定提高,对强降水预报具有一定指示意义;该方法的改进主要体现在对不同量级降水的调整上,尤其是强降水的落区,相对集合平均增大了强降水的范围和强度,但对整个区域的总降水量预报没有很好的改进作用。     

登陆热带气旋降水预报研究回顾与展望

重点围绕登陆热带气旋(LTC)降水预报研究进行了回顾和总结,指出针对LTC降水有三类预报技术:动力模式、统计方法和动力-统计结合的预报方法。以数值天气预报(NWP)模式为代表的预报技术对LTC降水的预报能力仍然非常有限。改进NWP模式预报误差的途径主要有两条:一是发展NWP模式;二是发展动力-统计结合的方法。分析表明,动力-统计相似预报是一项很有潜力的技术;针对现有研究中的不足,开展LTC降水动力-统计相似预报研究,探索减小数值模式LTC降水预报误差的有效方法,将是一个充满希望的研究领域和方向。     

WRF集合预报对济南暴雨过程的检验与分析

为了将WRF集合预报更好地应用于济南大城市精细化预报,提高暴雨预报准确率,利用2013—2014年汛期济南龟山观测站和市区及历城区36个区域自动观测站的降水资料,检验WRF集合预报24h确定性降水量对暴雨的TS评分、空报率、漏报率以及平均绝对误差和均方根误差,并且检验24h暴雨概率的可信度。2013年和2014年的空报率和漏报率均较高,2013年暴雨预报TS评分明显好于2014年。确定性预报24h降水量达到30mm以上,且天气形势和各物理量满足产生暴雨的条件时,可考虑预报暴雨;低层湿度大时确定性降水最易出现暴雨空报;24h暴雨概率预报对济南局地性较强的暴雨有较好的指示意义。     

用“MOS”方法作青岛市10mm 以上降水预报

前言近年来国内外的预报实践证明:模式输出统计预报方法是制作降水客观预报的一种有效方法.根据资料统计可以看出:青岛地区雨季大部分开始于6月下旬,所以本材料利用1982-1983年6月15日至8月31日的日本传真图数值预报资料来建立"0"、"1"权重回归晴雨"MOS"预报方程,然后根据该方程的预报因子为基础,作青岛市区10mm以上的降水预报.     

基于GIS技术的山东省短期定量降水预报制作平台开发

应用最新WEB,GIS技术,研究开发了山东省短期定量降水预报制作平台。该平台以多模式集成的山东省短期定量降水客观产品为初始场,提供了友好的人机交互界面,订正后的结果通过气象专网实现全省业务实时共享,为山东省短期定量降水预报业务提供了支撑。     

我国极地数值天气预报系统在南极长城站的应用与检验

选取2018年2月—2019年11月南极长城站气象台观测资料,对我国极地数值天气预报系统的风速、降水、气温和气压预报进行了检验。统计结果表明:预报风速误差呈正态分布,平均误差随预报风速增加有变大的趋势,短期预报好于长期预报,6级及以上大风时预报结果偏大的概率逐渐增大。预报降水量约是观测降水量的两倍,且在时间上和各降水量级上的误差分布特征一致,降水预报明显偏大。气温和气压的预报能够较好地反映天气形势变化,但存在明显的系统性偏差,其中气温的平均值偏小2.1℃,气压的平均值偏大2.4 hPa。     

黑潮海温场特征及其与汛期降水的关联

本文对黑潮海温场特征及其持续性作了统计分析,并发现黑潮海温场前期的异变是预报浙江西南片汛期降水较好的预报指标,它能提前半年以上的时间来预示汛期降水的多寡,对一些异常年份事先也能有较好地反映。     

第六次南极考察—长城站越冬气象考察报告

本文以中国第六次南极考察队在长城站观测到的气象资料与历史资料对照分析,介绍了长城站的天气特征,如气旋的来源、移动规律,海雾的特点,降水情况,特别是夏季的降水情况。较详细地介绍了1990年长城站的天气状况。 总结了长城站气压、风、气温、云、日照、降水及蒸发等项目的观测工作。对关城站的天气预报工作也作了总结,特别是极地气旋的预报和各天气要素的预报方法。并以1990年1月16日营救遇暴风雪的考察队员预报为实例,介绍了一次成功的预报。     

一次局地大暴雨的地面观测资料同化预报试验研究

基于WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其3DVAR(3-Dimentional Variational)资料同化系统,采用36 km、12 km、4 km三层嵌套网格进行逐3 h资料同化和快速更新循环预报,对2011年5月8日鲁中一次局地大暴雨过程进行了资料同化敏感性试验。试验结果表明,地面观测资料同化和快速更新循环对本次降水的预报起到了关键性作用。在快速更新循环预报时不同化地面观测资料,或同化全部观测资料进行冷启动预报,模式均不能预报出山东的降水。同化地面观测资料后,显著改进了模式降水落区预报。地面观测资料同化可以影响到700 hPa高度以上温压湿风要素的变化,从而改变了大气初始场的温湿结构,导致模式预报的700 h Pa附近高空大气湿度和热力不稳定增强,700 hPa以下低层风场更强,850 h Pa鲁中以南风速较无观测资料同化的偏强2～4 m·s-1,低层风场的动力作用触发高空的不稳定大气,降水出现在山东。     

两例相似路径台风降水差异的成因及预报分析

2016年超强台风"尼伯特"和"莫兰蒂"的路径极为相似,登陆福建北上途经太湖流域后入海的路径也几乎重合,但太湖流域出现的降水却迥然不同,前者仅造成了太湖流域个别测站的暴雨-大暴雨,后者则出现大范围暴雨-大暴雨。利用常规气象观测资料、多普勒雷达资料、中国气象局的台风最佳数据集及美国国家环境预报中心(NCEP)提供的再分析资料等,对两个台风登陆后的环流背景、台风结构特征等进行了对比分析。结果发现:"莫兰蒂"登陆后的低压环流结构保持良好,北上过程中与外围浅层冷空气的相互作用明显,海上水汽输送通道畅通,台风倒槽导致太湖流域大范围暴雨-大暴雨;"尼伯特"登陆后迅速减弱,环流结构出现"空心化",水汽输送弱,高层弱冷空气与台风残余低涡的叠加触发局地短时强降水,未能导致太湖流域大范围暴雨。从预报回顾看,模式对登陆台风北上过程中强度预报过强是导致"尼伯特"在太湖流域风雨预报过度的主要原因。3 d以上的中期台风降水预报中,经验概念模型与模式集合预报结果的相互印证,有利于得出比模式确定性降水预报更合理的预报结论。     

山东省2015年春季(2015年3—5月)数值预报产品检验

根据短期天气预报质量检验办法,对2015年3月—2015年5月T639,EC细网格、WRF-RUC,WRF确定性预报(En WRF)及不同集合百分位、上海区域模式(BCSH)以及T639-MOS在山东省陆地120站和沿海12个精细海区的降水、日最大风速以及日最高最低气温预报进行检验,分析了不同数值模式产品的预报能力。