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。     

模式与雷达外推结果融合在山东半岛降水预报中的应用初探

利用中国气象局模式格点化预报3 h降水数据以及山东省的灾害天气短时临近预报预警业务系统(Severe weather auto-matic nowcast system,简称SWAN)提供的降水估计产品,基于动态融合算法改进权重分配方式,对山东半岛2016—2018年9个降水实例20个时刻点的预报结果进行融合,结果表明:融合后的结果可达到弥补雷达外推漏报、减小模式误报,调整模式极值位置,提高SWAN极值强度的效果;定量评分表明:融合结果在偏差评分和TS评分上总体更优。     

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。     

努力将海洋环境预报中心建设成为国家一流的业务中心

国家海洋环境预报中心经过40年的发展,为我国海洋经济发展、国防建设、海洋管理和防灾减灾等提供了卓有成效的海洋环境预报服务和技术支持.本文主要阐述了在未来几年中将从预报业务系统能力建设、预报业务支撑系统能力建设、强化区域海洋预报系统能力建设等方面开展工作和研究,将预报中心建设成为国家一流的业务中心,并力争在10年内挤身世界先进行列.     

海面风场的数值预报业务模式

海面风场的业务数值预报，经过六年的运行和不断改进，目前已建立了包括资料处理、客观分析、大气模式和边界展模式在内的数值预报业务化系统，它能提供１５°～４５°Ｎ、１ｈ５°～１４１°Ｅ海域内１°×１°经纬网格点上的７２小时的预报风场，该风场除为日常业务预报提供参考外，还为海浪和海冰业务模式提供强迫场。本文主要介绍大气模式和边界层模式的概况以及系统的运行结果。     

有限区域海面风场数值模式的建立

目前,国内外大尺度天气预报数值模式已经取得很大成就,如在预报地面气旋系统的移动和发展等方面。然而,这些模式的铅直分辨率一般不高,通常不包括边界层的动力过程,因而,在预报海面风场上,数值天气预报模式还没有令人满意的效果。目前所用的边界层预报模式尽管具有较高的水平分辨率和垂直分辨率,但要求大量的计算和资料,很难用于日常业务预报;另一种边界层诊断模式,用到的风场数据是气象工作者从天气形势(大尺度)分析中,通过差值等方法获得的,缺乏针对性,而且精度较低(WMO,1988;WMO,1990)。 作者认为,适于海洋要素预报的风场模式应是定位于有限区域,或称中尺度模式,并根据台站的具体资料来源和工作状况力争建立一套适于海洋要素预报的中尺度风场数值模式。鉴于以上,作者建立了一个适于海洋要素预报的有限区域海面风场数值模式。模式采用符合动力及热力学条件的简化方程组对大尺度风场进行加密,通过数值模拟得到适于海洋要素预报的有限区域海面风场。并将该模式运用于渤海这一有限区域,获得了良好的效果,说明该模式对海洋要素预报具有很好的应用前景。     

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。     

平潭海域精细化三维温盐流业务化数值预报系统

根据平潭附近海域实际需求和地理区位特点,研发了三维温、盐、流高分辨率业务化数值预报系统,对该系统采用的模式、配置、预报结果验证和业务化运行等情况进行了详细介绍。该系统基于ROMS海流模式,采用正交曲线网格和网格嵌套技术;建立了包含数据预处理、温盐流预报和预报产品后处理等子程序的业务化数值预报系统。结果表明:模式预报产品具有较高精度,整个业务流程运行在30 min之内,系统运行稳定,达到业务化预报的要求。     

欧洲中期预报中心机构及其活动(Ⅱ)

这个部门负责人是Burridge（英）,其下设立由Hollingsworth（爱尔兰）领导的分析组和由Sommeria（法）领导的预报模式组。其中分析组又分为客观分析班（班长Pailleux,法）诊断分析班（班长,Arpl,德）,数值试验班（班长,Tibaldi,意）;预报模式班又分为力学班（班长Simmons,美）和物理过程班（班长,Tiedxke,德）（见图5）。各组共由约20名左右的研究人员所组成,这些组构成中心的中枢。该部门的任务是预报分析系统的改进、评价,新系统的开发、检验、评价及引入业务模式,中心的预报水平即中心的未来可以说取决于这个部门。     

中尺度数值预报模式(MM5)在海面风场预报中的应用

本文简要介绍了在工作站上运行有限区域海面风场数值预报业务化系统的情况。该系统以MM5V3作为主要框架,选定了积云对流和边界层参数化方案,准备了三种侧边界方案,以确保有限区域海面风场数值预报业务化的运行。半年多的准业务运行表明,系统运行稳定,海面风场预报效果较好,除能直接给有关业务单位参考外,还提供给有关海洋数值预报模式使用。     

一个用于西北太平洋台风路径客观预报的业务模式

根据美国国家飓风中心纽曼等人发展的大西洋飓风路径HURRAN模式的思想,我们建立了一个适用于西北太平洋的台风路径客观预报“相似法模式”。依靠四十年台风路径历史资料进行业务试验,结果表明该模式具有可允许的误差范围,且操作简便、计算迅速、效果稳定、可作为西北太平洋台风路径客观预报的一个业务模式投入实际使用。     

500百帕候平均流场中长期预报初探

候平均环流场的预报对于要素及天气过程,特别是大型天气过程预报有重要参考价值。本文利用30年北半球500hPa候平均高度资料,按照大气环流年际变化规律,确定大气活动关键区,然后对这些关键区域的平均高度进行自然正交分解,并对主要成分进行分析研究,建立预报主成分的迥归方程,用以对未来3至5候的环流场进行试验性预报。     

积云参数化的台风移动预报模式的试验

一、引 言 日本气象厅使用在业务上的台风移动预报模式是Ookochi于1978年研制的。这个模式有两个缺点,即移动性的多嵌套网格系统和规定的加热场。这样,多嵌套网格系统很难与积云参数化相配置,并且难以一次模拟较多的台风,规定的加热场不能真实地描述对流加热情 况。因此,我们研制了一个含有积云参数化的简单的系统模式。为了检验这个模式的性能,使之作为一个业务预报模式,我们进行了实时资料的试验,由新模式所作出的预报将详细地与以前使用的多嵌套网格系统所作出的预报进行比较。     

美国飓风暴潮预报

美国国家天气局已发展了一种飓风暴潮模式,即SLOSH模式,用其计算飓风暴潮,给定风暴资料,做为输入参数。这个数值模式把动力海岸线、由风暴引起的洪水漫滩、次网格特征具体化,如障碍物、障碍物之间的缺口、海水沿可变宽度河道的一维流动。SLOSH模式已被用于墨西哥湾沿岸美国的大部分地区和大西洋海岸常遭飓风袭击的区域。本文提供了模式使用的情况和对于飓风暴潮预报的某些局限性。SLOSH模式应用的一些特例取自1985年Elena飓风。 SLOSH模式除了用于实时风暴潮预报外,还广泛用于飓风防汛疏散计划。这个模式用几百个假想的飓风进行运算,是依据区域气候学来选择所计算的飓风,对每个预想的风暴,模式计算出淹水范围,把这些淹水类型结合起来,可帮助确定一个区域遭飓风袭击的程度。同时,模式计算的风,可帮助规划人员确定疏散时路线,是否由于大风而阻塞。联邦和地方政府机构把这些息信与人口研究和道路能力估计结合起来,制定出一种综合的疏散计划。这种计划的成果之一是“疏散时间”——当飓风来临时沿海地区为了安全疏散需要提前撤离的时间。     

数值天气预报的发展远景(摘要)

一、引 言 自从35年以前做出最早的数值预报以来,数值天气预报取得了很大进步。这些进步的取得,不仅是由于有更好,更实用的模式,而且也由于在这个时期内,气象观测站的数量大大增加,这些进步可以从许多方面看出来;例如,更准确的短期预报产品,实用的预报方法在时效上的大量延伸,以及预报种类的显著增加。 大气的可预报性是有限的。近期,Lorenz(1982),Leith(1981),Katnay和Dalche1986)对全球预报误差的增长进行了研究。这些研究指出,可预报性取决于尺度;行星尺度比短期天气尺度的可预报性大。研究还指出,由于模式的改进,可使预报时限增加几天,初始误差的每一次减半又可使预报时限增加两天,因此,有用的预报技术的进一步发展,还是存在着很大潜力的。这种发展可能是逐步的,并且取决于以下几个方面的进展:     

山东省城镇天气预报质量评估检验

根据中国气象局全国城镇天气业务产品检验评估报告和山东省预报质量评估系统检验结果,对2007年1月—2015年2月山东省城镇天气预报质量进行了总结分析。结果表明:(1)山东省晴雨(雪)和气温预报准确率、提高幅度均高于全国平均,降水预报准确率低于全国平均,技巧评分处于全国平均水平。(2)山东省内晴雨(雪)、最高气温、最低气温预报准确率最高的区域分别是鲁南、鲁西北和半岛,降水预报准确率半岛和鲁南明显高于鲁中和鲁西北地区。(3)山东省晴雨(雪)预报正确率夏季最低,冬季最高;气温预报准确率春季最低,最高气温预报准确率秋季最高,最低气温预报准确率夏季最高。(4)各市气象台预报相对省气象台指导预报有正的订正技巧,晴雨(雪)预报技巧评分鲁中地区相对偏低。     

美国国家天气局风暴潮专家来华访问

应国家海洋局海洋环境预报中心邀请,美国国家天气局风暴潮专家Jelesnianski和陈杰博士1985年12月8-23日来华讲学和访问。来华期间,先后访问了国家海洋局南海分局、国家海洋局第二海洋研究所、国家海洋局东海分局、国家海洋局第一海洋研究所、中国科学院海洋研究所和国家海洋局海洋环境预报中心。在这期间共做了七次报告。重点报告了他们建立的如下两个风暴潮模式。即SPLSAH(Special Program to List Amplitudesof Surges from Harricanes)模式和SLOSH(Sea,Lake and Overland Surgesfrom Hurricanes)模式。先后有近 200人听了他们的报告。外宾在各地访问期间,受到各单位热情友好的接待。接待单位的领导分别会见了两位专家并进行了亲切友好的谈话。外     

东海区域大风中期客观预报系统

本文利用欧洲中心中期数值预报产品,应用天气学分型推理预报,物理量分析诊断预报,相似预报和“MOS”方程预报四种方法,并将各种预报结果进行综合集成,做出东海区域大风的中期预报,业务应用表明,该系统对中期大风天气过程具有一定的预报能力。     

数值天气预报的发展远景

一、引 言 自从35年以前做出最早的数值预报以来,数值天气预报取得了很大的进步。这些进步的取得,不仅是由于更好、更实用的模式,而且也由于在这个时期内,气象观测站的数量大 大增加。这些进步可以从许多方面看出来:例如,更准确的短期预报产品,实用的预报方法在时效上的小量延伸,以及预报种类的显著增加。 大气的可预报性是有限的。近期,Lorenz(1982),Leith(1981),Kalnay和Dalcher (1986)对全球预报误差的增长进行了研究。这些研究指出,可预报性取决于尺度;行星尺度比短期天气尺度的可预报性大。研究还指出,由于模式的改进,可使预报时限增加几天,初始误差的每一次减半又可使预报时限增加两天,因此,有用的预报技术的进一步发展,还是存在着很大潜力的。这种发展可能是逐步的,并且取决于以下几个方面的进展: