基于温特斯法的夏季气温预测模型建立及应用

介绍了温特斯法的基本理论及3个平滑方程的递推公式、初始值公式和预测模型公式，并依据其理论，采用VB6．0编程技术，设计了预测模型软件；同时，将夏季6、7、8月的月平均气温看作具有随机性、线性、季节性变化的时间序列，利用商丘、民权、柘城、永城4个代表站1961～1999年夏季气温样本资料，建立了预测模型。对2000～2002年夏季气温试报结果为，平均预测准确率92％，其中7月份100％，6月份92％，8月份83％。     

温特斯法在夏季温度预测中的应用

温特斯法可以对具有随机性、线性、季节性变化的时间序列进行预测,用温特斯法作了一次温度预测尝试。依据温特斯法的基本理论及3个平滑方程的递推公式、初始值公式和预测模型公式,将夏季6、7、8月的月平均温度看作具有随机性、线性、季节性变化的时间序列,应用温特斯法建立了河南省5个代表站夏季温度预测模型,并对2000~2004年夏季温度进行试报,得到了较好的预测结果,平均预测准确率(TS)为75%,此方法可作为预测气温的一种方法,在业务预报中应用。     

基于监测指数的贵州省4月气温预测模型及检验

基于1981~2019年贵州省4月气温与同期130项监测指数的相关分析建立了固定监测指数、最优监测指数、逐步回归的统计预测模型,并对1981~2020年预测模型回报结果进行检验。结果表明：在短期气候趋势预测业务中,按异常级进行预测可提高气候预测技巧。三种统计预测模型中逐步回归的预测效果最好,其次是最优监测指数,而固定监测指数效果最差。与省级和国家级预测产品相比,统计预测模型在近9年的回报效果表现出一定的优势。以7个最优指数建立的回归预测模型对2020年4月气温的回报Ps评分最高,较省级预报提高14.1分,相对国家指导预报提高66.7分。     

阿勒泰地区夏季降水概念模型及预测模型

在相关普查及分析各因子物理意义的基础上,建立阿勒泰地区夏季降水概念模型及预测模型,结果表明：夏季500hPa高度场,若极涡偏南、偏强,欧洲到里成海、贝湖到蒙古为脊区,西西伯利亚到巴湖为槽区,西太副高西伸北挺明显,北非副高东伸以及伊朗副高北挺明显,有ElNino或LaNina现象出现,加上前期5月降水量偏多,则该地区夏季降水易偏多,反之易偏少。     

基于C4.5算法的长江中下游地区夏季降水预测模型研究及应用

为了对长江中下游夏季降水进行短期气候预测,利用国家气候中心提供的74项环流指数和NOAA整编的西太平洋型WP指数、MEI指数、ENSO指数等多种全球环流指数资料,归纳整理了影响长江中下游夏季降水的34个前期春季因子,讨论了前期春季因子与夏季降水的关系,并利用这34个前期春季因子通过数据挖掘中的C4.5算法对1951—2013年(63 a)长江中下游夏季降水,建立判别降水偏多以及偏少的两类决策树预测模型,并分别得到5条和7条综合判别规则。随机选取80%左右历史年份数据作为模型的训练集,两模型的训练集准确率分别为94.12%和93.88%,剩余20%年份数据作为模型测试集,模型的测试预测准确率分别达91.67%和85.71%。模型预测应用也显示结果正确。模型研究和应用显示,基于C4.5算法的长江中下游夏季降水预测模型具有较高的预测准确率,模型构建合理有效,判别规则依据大数据理论,广泛考虑相关因子以及因子的排列组合,智能化选择关键因子,易于客观化、自动化实施,为长江流域汛期降水的短期气候预测提供了新的思路与方法。     

基于CART算法的夏季高温预测模型构建与应用

以夏季高温有效积温的多年平均值作为判断夏季高温炎热程度的标准,借助CART算法探究东亚夏季风指数,夏季印缅槽,夏季北大西洋涛动(NAO),赤道太平洋海温等多项气候因子与高温的关系,得到高温预测规则集,建立高温的预测模型。研究中选取1955—2012年福建漳州夏季的日最高气温等站点气温资料,通过计算58 a的夏季高温有效积温数值来判定夏季的炎热程度。将同一时期的多项气候因子数据作为输入变量输入,算法会随机选出其中46 a的数据得到10条分类规则集,建立的预测模型准确率达到91. 49%。用剩下的12 a数据进行检验,准确率达到91. 67%。研究结果较好地验证了高温预测模型的可行性和有效性,为灾害性天气模型的研究提供了新思路。     

宁夏夏季降水概念模型及预测模型

在相关普查及分析各因子物理意义的基础上，建立了宁夏夏季降水的概念模型和预测模型，结果表明：夏季500hPa高度场上欧亚中高纬地区为乌山脊、巴尔喀什湖至贝加尔湖地区为槽，赤道东太平洋海温低，印度低压弱，以及西太平洋副热带高压脊线位置偏北时，宁夏夏季易多雨，反之易少雨。     

温特方法在预测汛期温度中的应用

将汛期5～9月的月平均温度看作具有随机性、线性、季节性变化的时间序列,应用温特法建立遂宁、蓬溪、射洪三站汛期月温度预测模型,并对2004年～2006年5、6月温度进行预报检验,预报效果较好.     

温特方法在预测汛期温度中的应用

将汛期5~9月的月平均温度看作具有随机性、线性、季节性变化的时间序列,应用温特法建立遂宁、蓬溪、射洪三站汛期月温度预测模型,并对2004年~2006年5、6月温度进行预报检验,预报效果较好。     

山东夏季降水量场预测模型研究及预测试验

从预测山东夏季降水场的需要出发，用山东1961－2001年夏季降水资料，研究了山东夏季降水的基本分布型式及其与北半球500hPa月平均高度、大气环流特征量及北太平洋海温之间关系。结果表明：不同的分布型存在不同的前期预测强信号。以这些强信号为主要预报因子结合考虑降水趋势振荡，构建出山东夏季降水场预测模型，并进行了预测试验。     

ECC方法在中国夏季气温预测研究中的应用

以中国夏季气温为预测对象,选取东亚地区冬季500 h Pa高度场、海平面气压场、地表温度场和850 h Pa温度场为预测因子,采用1951~2009年去趋势处理后的资料,通过变形的典型相关分析(Barnett-Preisendorfer Canonical Correlation Analysis,BP-CCA)方法分别建立单因子预测模型,再利用集合典型相关分析(Ensemble Canonical Correlation,ECC)方法建立集合预测模型,对中国夏季气温进行基于交叉检验方法的预测试验,然后利用2010~2014年的资料对中国夏季气温进行独立样本检验。通过分析BP-CCA模态可知,一对BP-CCA模态的空间型在一定程度上可以反映预报因子场和对象场的遥相关特征。通过基于交叉检验方法的预测试验表明环流场和热力场均能为气温提供预测信息。ECC预测模型综合了各个预报因子的在不同地区的预报技巧,比单因子BP-CCA预测模型有更高、更稳定的预报技巧。独立样本检验表明ECC模型与单因子BP-CCA预测模型相比,对中国夏季气温有更高、更稳定的实际预测能力,对气温季节预测具有参考价值。     

基于动力统计方法对中国夏季温度模式误差订正的研究

利用气候趋势系数分析1983-2012年NCEP/NCAR温度逐日再分析资料和国家气候中心全球海气耦合模式(CGCM)逐月温度资料,得出近30年中国夏季观测温度和模式预报温度趋势变化特征。通过经验模态分解方法拟合并去除观测温度整体趋势得到无趋势温度资料,结合系统误差订正和最优多因子组合动力统计相结合两种不同的模式误差订正预测方法,分析了全球变暖对中国夏季温度预测的影响。结果表明:近30年来中国夏季大部分地区观测温度呈上升趋势,且通过了0.01显著性水平检验,而模式预报温度几乎无趋势变化,对全球变暖存在明显的模拟不足。为避免这种模式对观测气温整体趋势的模拟不足对预测效果的影响并得到最优的预测结果,利用经验模态分解方法拟合并去除观测温度的整体趋势,对观测温度的拟合趋势预测时采取先去除预测后再回加的方式在预测过程中避开模式结果模拟不足的问题。近10年独立样本回报预测结果表明,上述方法可以有效地提高预测效果,并解决直接预测出现的预测结果偏低的问题,说明了在对模式预报结果后处理过程中去除增温趋势的重要性。     

CFSv2模式对巴彦淖尔市夏季月气温和降水量预测能力的评估

基于美国环境预测中心的CFSv2模式输出的1984—2009年6—8月平均气温和降水量格点数据,以及巴彦淖尔市9个气象台站的气温和降水实况数据,评估该模式对巴彦淖尔市6—8月气温、降水的预测能力。结果表明:模式对气温气候平均态的模拟和实况分布存在差异,降水反映出东多西少的分布特征,但气候平均值明显偏小。模式预测气温明显高于实况,但能够较好地反映26a气温的变化趋势,两者年际变化相关显著;模式预测降水量平均仅为实况降水量的1/2,并且对>50mm月降水量的预测能力较差。Pc、Ps评分检验显示,6月评分高于7、8月,降水量高于气温,模式对降水量预测的Ps评分已达到业务考核标准,经量级订正后,可以业务应用。     

对流层顶气压与气温的年(代)际变率研究:冬季特征

利用NCEP／NCAR再分析月平均对流层顶气压、气温资料，研究了1979-2002年冬季全球对流层顶气压、气温的年际和年代际变率。选取了冬季对流层项变率最大的区域来定义气压指数、气温指数。通过分析得到：（1）全球对流层项气压、气温随纬度的增加而增高，但在整个热带地区和高纬度地区对流层顶气压、气温的分布较均匀。在分析时段内全球平均的对流层顶气压呈下降趋势，气温呈降低趋势。这些从全球资料得到的结果支持了已有的从部分探空资料所得到的结果。（2）对流层顶变率最大值出现在北半球的副热带地区，最小值出现在低纬度地区。气压指数和气温指数显示出准13a及准3～6a的周期。在1992年以前准3a的周期变化较强，1989年后准6a较强，显示出年际变化的年代际差异。对流层项气压与对流层顶气温在全球大部分地区都呈显著正相关，但在热带和副极地的部分地区相关较弱。对流层顶气压与对流层平均气温在全球大部分地区都呈显著负相关，但在极地地区有正相关关系，显示了对流层顶与对流层内部变化关系的复杂性。     

区域气候模式对中国夏季平均气温和降水的评估分析

使用国家气候中心全球海气耦合模式嵌套区域气候模式(RegCM-NCC)对1983-2002年中国夏季平均气温和降水进行了数值回报试验,并对2003-2007年夏季进行实时预报.从模式20年回报的平均状况来看,模式基本上能够反映出中国夏季气候的平均状况.使用国家气候中心气候预测室的业务预报评分(P)和距平相关系数(ACC)等五个评估参数对模式的回报和预报进行了评估分析,结果表明:该模式对我国夏季平均气温和降水具有一定的跨季度预报能力,部分地区有较好的预报效果.区域气候模式20年夏季平均气温的回报与实况在分布形态上较为相似,回报夏季降水量的分布形态与实况有一定的差异.近25年区域气候模式夏季平均气温预报P评分为67.9分,降水为67.6分.     

济源市夏季高温日数的气候特征及预测模型

统计分析了济源1971-2007年夏季的年、月、旬气温资料,发现高温日数多发生在6-7月份,年高温日数多为14-20天,且具有逐渐增多的趋势.利用小波方法分析济源高温日数发现,1971-1990年高温日数存在8 a左右的周期震荡,1990-2007年震荡周期有减小趋势,约为6 a左右.应用模糊马尔科夫模型对济源市高温日数进行预测,预测结果与实况吻合.     

数值预报产品在夏季持续高温预报中的释用

利用 1999～ 2 0 0 2年 6～ 8月 96～ 192h日本数值预报产品 85 0hPa气温与吉林省的日平均气温、阶段性高温及极端最高气温 (长春市 )资料 ,通过线性分析 ,找出了日本数值预报产品的 85 0hPa气温与吉林省地面日平均气温、阶段性高温及极端最高气温的对应关系 :吉林省 6～ 8月日平均气温在 96～ 192h的 85 0hPa日本数值预报长春站日平均值上加 6 6～ 4 1℃ ,6～ 8月的极端最高气温在相应的日本数值预报产品上加 9 3～ 13 0℃。     

河南夏季高温气候特征及500hPa环流型

对河南省40个代表站1961～2005年45年夏季大于等于35℃高温日数进行经验正交函数(EOF)展开分析。方差累积贡献率和空间分布特征显示,前3个典型场基本能反映河南夏季高温日数分布的主要特征,前3个模态的累积方差贡献率达85%,据此得出河南夏季大于等于35℃高温日数的时空分布类型:全省一致型、西北—东南差异型和西南—东北差异型。第1模态对应的时间系数序列的变化幅度最大,第2模态对应的时间系数序列的变化幅度比前一个时间序列要小,第1模态的时间系数演变显示,河南夏季高温日数平均呈减少的趋势,且存在2～4年、8～14年的周期变化,目前河南夏季高温日数正处于偏多的时段。应用逐日20:00500hPa ECMWF北半球格点资料,对1991～2005年15年河南典型的大面积持续高温下的环流形势进行普查、分类,分别求各种类型下的环流平均场,从而得到河南省高温的两种环流型,即贝加尔湖高压型和副热带高压型。