气象资料稀少地区的客观分析方法

1 引言 天气图自动分析系统实时地接受来自于欧亚范围内的大量离散点观测资料,将这些不规则分布的离散点资料采用高斯加权函数等方法插值到事先规定好的矩形网格点上,根据网格点资料绘制天气图。但对于高原、海洋等资料稀     

利用插值法建立历史旱涝格点资料的可行性

主要利用《中国近五百年旱涝分布图集》等历史文献旱涝等级资料,采用气候学分析中常用的插值方法,建立中国东部地区(106°—122°E、25°—41°N)历史时期旱涝等级格点场资料,试图从大尺度的时空变化上,分析比较插值前后资料的结构和特征方面的异同,以说明采用格点资料对中国东部地区进行古气候分析的可行性。采用普通Kriging插值法,对1470—2000年中国东部地区旱涝等级资料进行空间插值。通过交叉验证,分析了站点实际值与估算值间的平均绝对误差,说明采用Kriging插值法将站点旱涝等级资料网格化是可行的;在获取插值结果后,采用数理统计分析方法,比较了插值前站点资料与插值后网格点资料的要素场时空特征,其时间变化趋势的一致性及空间分布的无漂移,进一步说明采用该插值方法是可行的。     

人机交互系统的网格设计和计算方法

文中介绍了机交互处理系统中用于客观分析和图形低处理矩形网格的设计与开发,实现了经纬度坐标向网格坐标和屏幕坐标的目标转换以及离散点资料向网格点的自动插值。计算机自动设计的网格,其范围和格距的大小具有可变性,为资料的经处理、天气图的填绘１、图形图象的缩放与漫游等提供了便利。     

基于国家气象观测站逐日降水格点数据的交叉检验误差分析

利用2006-2008年2 403个国家气象观测站地面雨量计的逐日降水量资料,采用与网格点最近的观测站有、无降水确定该网格点有、无降水和Barnes插值方案确定网格点降水大小的混合插值方案,得到全国空间分辨率为0.1°×0.1°（约10km×10km）的逐日降水量格点数据,在此基础上通过交叉检验方法统计格点数据的误差,...     

气象卫星资料在天气预报分析业务中的应用

对TOVS和云导风非常规反演资料进行了质量控制，并将控制后的反演场与常规观测资料以及T106分析场资料进行变分同化，得到合成分析场。结果表明：在合理的目标函数设计的基础上，合成分析场与仅用常规探空资料相比更接近于实况，弥补了实况资料的不足。运用MICAPS中特有的网格点绘图功能实现了机器自动绘制历史天气图工作。经检验误差较小，线条平滑。该方法为在实时天气图和历史图分析中使用非常规资料提供了一条新的途径，具有一定的实用价值。     

Cascade插值方法在GRAPES模式中的应用

基于半拉格朗日 (semi-Lagrangian) 方案的数值天气预报模式, 求解半拉格朗日轨迹上游点变量, 通常采用传统直线逐点拉格朗日多项式插值, 由已知模式格点 (欧拉网格点) 的数值插值获得。对于三维空间上游点的插值, N阶精度需要O(N3) 运算量。N增大, 运算量将大幅增加, 特别耗费计算机机时, 而采用Cascade插值法 (降阶插值法) 则只需要O(N) 运算量。它的显著特点是:用曲线代替直线, 通过一系列中间过渡网格点, 在曲线上用一维拉格朗日插值, 使得相邻拉格朗日格点或中间过渡点的插值不再是孤立的, 而且可以重复使用某些中间结果, 达到减少运算量的目的。将这种方法合理应用于GRAPES模式, 并根据模式的特点, 对Cascade插值过程中独立变量的距离分段计算, 从而有利于实现并行计算。计算结果表明Cascade插值法与传统直线逐点插值法相比, 计算效率平均提高约30%, 同时不降低精度。     

对天气图上记录的判断和使用

天气图是我国各级气象台天气予报服务的主要工具。要正确、在观地分析好一张天气图,首先是要正确使用记录、鉴别和校正错误记录,这对于辽阔的高原、沙漠和海洋等记录稀少地区尤其重要。往往因为在一个记录的判断使用上的差异,造成对天气系统和环流形势分析的极大不同,直接影响予报和服务的质量及效果,甚至造成严重事故。     

西藏高原的水汽通道

在西藏高原,气象观测站极其稀少,西部地区几乎没有。这样,利用对气象要素的分析和计算来认识高原的水汽通道就有一定的局限和困难。由于气象卫星云图资料在高原天气分析和预报中的应用,西藏高原的水汽通道逐渐被认识和揭示。 本文使用拉萨气象台卫星云图接收组1972—1980     

常规资料获取中尺度信息的一种简便方案

基于Ｂａｒｎｅｓ滤波原理，利用低通滤场的连续性特征，设计了一种从观测资料中提取中尺度气象信息的简便方案。利用该方案，可独立地获得观测站网和规则网格点上的中尺度气象信息，为基层气象台站进行中分析提供了方便。该方案与过去方案相比，具有计算量小，速度快，程序设计简单，计算精度高等优点，尤其适合基层台站使用。     

几种数值插值方法的试验比较

该文首先引进３种精度较高的边界条件，借助于Ｓｐｌｉｎｅ函数，近似计算离散网格上的一阶空间微商，并通过数值试验进行比较，然后用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ、Ｓｐｌｉｎｅ和Ｈｅｒｍｉｔｅ方法对不同相对位置的插值点作插值计算，并给出一套较为简单适用的Ｈｅｒｍｉｔｅ方案计算公式。结果表明，这３类插值方法都能达到一定的精度，但其中以取周期性边界条件，用Ｈｅｒｍｉｔｅ方法算得的插值函数最为精确，其误差约为采用二阶或三     

沿海丘陵地区面雨量估算插值方法试验比较

本文以温州地区为代表,对各种插值方法进行试验得出华东沿海丘陵地区最优的面雨量估算插值方法。根据影响的天气系统,将温州地区的降水性质分为冷空气、倒槽、西南低涡、静止锋、台风、副高边缘对流等典型降水类型。通过对近10a历史天气图和温州地区90个雨量观测站日降水量资料分析,选定该地区的各类天气过程的典型代表过程,再以各个过程中最具代表性的日降水作为试验资料。以目前研究应用得最多的反距离法、克里格法、样条插值法对各日降水在不同站密度等级条件下分别插值。根据制定的评价标准分析各插值方法对面雨量估算的适用性,从而系统、客观地得出华东沿海丘陵地区面雨量估算的最优插值方法及其对测站密度的要求。     

NCEP/NCAR再分析温度资料在农业气象中的应用可行性

为探讨NCEP/NCAR再分析温度网格资料在农业气象研究中的应用价值,以北京、南京、广州、昆明、郑州和三亚6个气象台站的实测地面气象资料为依据,证明了NCEP/NCAR再分析温度网格资料的可靠性。进一步用Cressman插值、双线性二次插值、抛物线二次插值以及先抛物线插值后线性插值等4种插值方法,用NCEP/NCAR再分析温度网格资料对上述6站的地面日平均气温进行了插值计算,并对不同插值方法的结果作了比较。结果表明,站点纬度较高时(30°N以北),应用双线性二次内插法插值效果较好,精度略低;站点纬度较低时(30°N以南),应用Cressman插值法插值效果好,精度也高。这可能是较高纬度缺测资料较多造成的。利用NCEP/NCAR再分析网格温度插值资料分析两系法杂交水稻在泰国的制种气候适应性证明该资料在农业气象研究中是可以应用的。     

南宁市气象站拟迁站新站址对比观测资料分析

采用差值统计方法,对南宁市气象观测站、田东县气象观测站、邕宁县气象观测站、五合区域自动气象站2011年1到12月同期资料及南宁市气象观测站1991至2010年20年月平均值资料进行对比分析,以为南宁市气象观测站的观测资料序列延续和台站迁站提供参考.     

HUBEX区域资料同化系统

介绍HUBEX区域资料同化系统。这个系统采用6 h周期的间歇资料同化方法, 利用全球粗网格分析场资料, 形成冷启动的初估场和同化模式的边界条件。系统还包括资料质量控制、σ面最优插值客观分析、张弛逼近 (Nudging) 初值化、中尺度同化模式预报和后处理等部分, 对来自全球通讯系统、HUBEX加密观测的资料和国家卫星气象中心的导风资料进行同化。最后, 用1998年6月24~28日长江流域的暴雨过程对这个资料同化系统进行测试。     

地球静止卫星云图象点定位方法之比较

在假定ＧＭＳ－４地球静止卫星所发定位网格数据的精度满足要求的基础上，通过数学原理分析、改变二维插值顺序、比较插值结果与实际分布等手段，对比分析了利用线性和非线性插值方法给每一个象点定位的结果，发现非线性插值所得结果明显优于线性插值，更加符合实际情况。线性插值的误差在经度方向上较小。可以忽略，但是在纬度方向的误差，即经度误差极为明显。在星下点的左上部，误差由东南向西北迅速增大，有相当一部分地区内经度     

Windows环境下离散点气象要素等值线绘图软件的设计与实现

介绍了用三角网法绘制非规则网格点等值线的基本原理和计算方法及实现过程，并以此方法移植开发了Windows平台下离散点等值线绘图软件，该软件可在东北地区测站要素等值线绘制中使用。     

基于ANUSPLIN的京津冀区域逐日气温格点数据集建立方法研究

为建立一个高精度、高空间分辨率的逐日气温格点数据集,满足公共气象服务对于精确信息及实时信息的需要,利用2018年6—8月京津冀区域以及临近省区共3 974个国家级及区域气象观测站质控后的逐日气温资料,采用ANUSPLIN软件对逐日气温数据进行空间内插,得到了京津冀区域逐日气温格点数据集（0.01°×0.01°）,并分别利用反距离权重插值法、普通克里金插值法、样条函数法对逐日气温数据进行空间插值,采用相关系数（Corr）、平均绝对误差（MAE）、平均相对误差（MRE）等作为评估指标来检验插值精度。结果表明：1）ANUSPLIN软件满足了空间插值对精度及曲面平滑度的要求,能直观体现京津冀区域气温由北向南递增的空间分布特征;2）4种插值方法中,基于ANUSPLIN软件的插值结果最优,相关系数平均达0.97,其样本误差在1 ℃之内占比为90.59%,MAE为0.46 ℃,MRE为1.81%;3）插值误差较大的区域位于冀北高原、燕山丘陵及太行山脉一带,高海拔、低站点密度等是造成插值误差的主要原因。基于ANUSPLIN插值方法建立的逐日气温格点数据集具有分辨率高、空间插值误差小的优势,ANUSPLIN对气温的空间分布具有较好的预测能力。     

基于球面阴阳网格数值计算研究进展

对球面阴阳网格的转换关系、优缺点及边界数据插值交换方法的相关知识进行了较为详细介绍。同时对应用球面阴阳网格的3种数值计算方法进行了回顾总结,包括优化的Schwarz方法、CIP-CSLR平流数值计算方法、多离散矩有限体积法。针对优化的Schwarz方法,从浅水方程组的离散入手,讨论了其在求解球面椭圆型问题的优势;而对CIP-CSLR平流数值计算方法和多离散矩有限体积法,主要从如何在网格单元内构造插值函数的角度对其进行分析。最后对开发全球非静力阴阳网格模式进行展望。     

定点观测气候序列的均一性研究

文章分析了气候资料产生非均一性的原因，介绍了近年来国内、外气候资料均一性研究的方法以及一些国家利用这些研究方法对本国或区域气候序列均一性问题的研究成果。对我国气象观测站观测站址、仪器变化等因素进行了总结，并介绍了我国气象资料均一性检验的一些结论，讨论了与气象资料均一性研究相关的一些问题。     

站点气温格点化方法在贵州区域的研究与应用

利用2019年1—12月国家气象信息中心实况格点资料、贵州地面观测站资料以及ECMWF 2 m气温起报场资料,讨论了相同插值方案下站点数对空间分布的反演效果以及相同测站数下不同插值方案的表现,同时对国家气象信息中心实况格点场进行检验,并对本地建立的气温格点分析场进行初步评估。结果表明：相同的插值方案下,站数越多越能反映要素场的实际分布状态;基于贵州特殊地形,在相同站数下双线性插值法优于邻域法;通过对国家气象信息中心实况格点分析场评估,日最高、最低气温在贵州区域均存在明显误差,其平均绝对误差分别为1.6℃与1.1℃左右,平均RMSE分别达2.2℃与1.6℃。采用Cressman方案对离散观测资料重建的本地化气温格点分析场进行评估,其最高、最低气温平均绝对误差降至0.2℃与0.1℃左右,大幅度降低了与测站观测值的差异,基本可以代替国家气象信息中心下发的气温格点分析场,并将为今后贵州省业务或研究工作中格点预报的客观订正提供新的更符合实际的参考。