北京降水相态判别指标及检验

为提高降水相态预报准确率,以北京南郊观象台为代表站,选取1951年1月至2011年4月逐日20时至20时出现的雨夹雪日数,统计分析其月变化特征;再选取2000-2011年10月-4月08时和20时出现的雨、雨夹雪、雪个例,使用与降水个例对应时次的地面及高空常规观测数据,统计分析各层常用气象要素在各降水相态判别中的作用,并找出主要影响因子及降水相态判别指标;应用多元回归方法,建立降水相态统计预报方程,并对方程及判别指标进行检验。结果表明：雨和雪的温度、露点平均值在低层（地面到850 hPa）有明显差异,但随着高度增加其差异逐渐减小;因雨和雪的温度露点差平均值各层差异均很小,使用温度露点差很难区分降水相态;经过对2011年11月至2012年3月出现的降水相态进行检验可知,总结出的地面温度和露点判别指标以及降水相态统计预报方程均有一定的参考价值,可为今后做降水相态预报服务提供参考依据。     

江淮地区不同相态降水日数变化特征

基于1960—2013年106个地面气象站观测数据,对江淮地区雨、雪、雨夹雪及冻雨4种相态降水日数气候特征、月际分布、年际变化、长期趋势以及各相态降水日数与纬度、海拔高度之间关系等方面进行探讨,结果表明:江淮地区全年降雨日数为各相态降水日数之最多,空间分布上呈南多北少的分布特点,雪日数空间分布与雨日数相反,为北多南少;雨夹雪和冻雨日数主要表现为纬向差异,东部沿海少于西部内陆;在近54a中,各相态降水日数区域平均值均呈减少趋势,其中雨、雪、雨夹雪减少趋势显著;从各站点降水日数变化趋势的空间分布看,虽然各相态降水日数普遍以减少趋势为主,但冻雨显著减少的站点最少;除降雨主要出现在3—8月,其他相态的降水出现较多的时段为11月至翌年3月;4种相态降水日数中,降雪和冻雨日数与海拔高度关系最为密切,呈显著正相关,其次为雨夹雪。     

风廓线雷达对降水相态变化的观测分析

利用北京延庆风廓线雷达资料对2012年11月3日地面由降雨转为降雪的过程进行宏观和微观结构分析。结果显示:风廓线雷达的强度和速度产品能够很好地监测、诊断降雨到降雪相态变化的持续时间。降雨发生前,风廓线雷达反射率、信噪比、谱宽等因子均表现为不连续特征;地面降雨发生时,800~1000 m高度上出现明显的反射亮带;随着亮带的消失,地面降雨转变为降雪。地面降雨阶段,回波功率密度谱图呈现分层结构,1300 m以上表现为固态粒子特征,700 m以下为液态粒子,分层的高度与温度存在密切的关系,一般在274~275 K的环境内为融化层,融化层功率谱密度变化最为明显。另外,北京近3年层状云降水条件下.降雨和降雪阶段的垂直径向速度和信噪比数据统计表明,降雨发生时径向速度的范围一般在3~6 m·s~(-1)之间,信噪比在15~25 dB;而降雪发生时垂直径向速度值较小,在0~1.5 m·s~(-1),信噪比在3~15 dB之间。     

一次晚春降水相态变化特征及成因

应用常规观测资料、自动站资料、雷达资料及1°×1°NCEP再分析资料,对2013年4月19日河北省一次晚春回流降水相态变化特征及成因进行了分析。结果表明:河北中南部地区相继受东西2股冷空气影响,前期东路冷空气从850 hPa以下入侵,之后西路冷空气随700 hPa高空槽东移加剧了中南部地区的降温,使大范围降水出现相态变化;地面温度对本次降水过程的雨雪相变指示性不大,但地面气压的变化早于地面温度,对预报具有一定的指示意义;700 hPa低空急流对中空暖层的形成起决定作用,当暖层消失,降水相态完全转为降雪,925 hPa上-2℃温度特征线与降雪区对应较好,通过温度的垂直结构来辨别相态更为可靠;雷达回波的0℃层亮带出现高度在4.7 km左右,其高度的快速降低与降水相态转变时间一致。     

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。     

五营近30a温度和降水变化特征

利用五营林业气象站1971～2000年气象观测资料,使用线性趋势分析和距平分析方法,对五营近30a温度和降水进行分析,得出五营的温度上升明显,降水量略有增加。     

近50年福建气温、降水变化的统计特征

近５０年福建气温呈下降趋势，全省年平均气温变化率为－０．０１１４℃。年＾－＾１，即大约１０年下降０．１１℃，气温下降趋势势沿海大于内陆，冬春季大于夏季，８０年代秋季则呈上升趋势。降水量丰水期方要在５０年代，枯水期在６０年代，８０年代以来春雨（２－４月）显著增多，雨季（５－６月）降水量显著减少。     

冬季稳定性降水相态预报研究进展

冬季降水无论对地面的生产生活还是对高空飞机航行都可能造成严重灾害,降水相态预报的准确性决定了冬季降水预报的成功,该文系统回顾了近几十年降水相态预报取得的成果。降水相态预报方法大致分为3类：第1类是基于观测或数值天气预报建立的指标以及回归方程,其中某些方法高度依赖数值天气预报模式准确率;第2类是基于数值天气预报模式的微物理方案法和集合预报法;第3类是基于观测和数值预报产品的人工智能预报法。近年来降水相态模式预报产品准确率不断提高,成为降水相态预报中一个重要的产品支撑。但如何将降水相态形成机制的微物理研究成果用于改善数值预报模式降水相态预报的技巧,以及如何利用人工智能等技术提高降水相态预报的准确率等方面还需要不断努力。     

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。     

阿勒泰地区冬季降水异常的概念模型及预测模型

在普查及分析各因子物理意义的基础上,建立了阿勒泰冬季降水异常的概念模型及预测模型.结果表明冬季500hPa高度场上欧亚中高纬地区乌拉尔山至西亚为槽,欧洲、贝加尔湖为脊,位于青藏高原以北的中纬度西风偏强,位于青藏高原以南的副热带西风以及中高纬度西风偏弱,西太副高西伸北挺明显,里海槽弱以及LaNina事件的当年或结束年、El Nino事件的开始年或当年时,阿勒泰冬季降水易偏多,反之易偏少.     

陕焦化甲醇生产项目雷击风险评估

为了使人工增雨更有针对性,需要在作业方案制定阶段就对未来影响天气系统有一个明确的判断,需要总结出一套适合山西省进行人工增雨作业的天气概念模型。为此,普查了1991年-2000年欧亚范围高空及地面天气图,筛选出影响山西省并产生降水的天气系统,加以分析归纳,建立了4种有利于山西省人工增雨作业的天气概念模型,即西风槽型、东北冷涡型、切变线型及副高型,并分别给出了未来12h～24h影响山西省的警戒区及最佳人工增雨作业区。     

夏旱期间人工增雨有利天气形势短期预报概模

利用常规资料,通过对有利于人工增雨作业天气型中的两类优势型(T、R型)进行分析发现:在台风型(T)情况下,有利于人工增雨作业的前一天形势是500 hPa副热带高压呈带状分布,脊线位于30°N以北,西脊点在110°E或以西,中低层在120°E附近存在台风倒槽(或存在低压环流),地面处东南气流中;在弱流场型(R)下,其前一天天气形势是中低层有足够水汽输入条件或存在中尺度低值系统,对应地面存在静止锋或为均压场。以此为依据建立了短期(24 h)预报概模。结果表明:预报概模在实际业务应用中效果尚好。     

近6年陕甘宁三省5—9月短时强降水统计特征

利用2005—2010年5—9月加密自动气象站1 h降水资料对陕甘宁三省不同强度短时强降水时空分布特征、天气学概念模型以及物理量特征进行研究,结果表明:短时强降水在陕甘宁三省存在4个活跃区和3个不活跃区;7—8月是短时强降水的多发期,两大峰值出现在7月下旬和8月中旬,日变化呈双峰分布,1 h降水量≥30 mm的短时强降水具有夜间多发性;通过典型个例的综合分析,建立了低槽-副高型、低涡-远距离台风型、两高切变型3类短时强降水概念模型;从物理量场来看,3类短时强降水均具有丰富的水汽和不稳定层结 (能量)、高于发生冰雹的0℃层高度、较厚的暖云厚度,且均发生在弱风切变环境中;低槽-副高型最为典型,其抬升凝结高度最高,500 hPa与850 hPa假相当位温差Δθ_se、抬升指数,K指数,对流有效位能量值最低,短时强降水发生频次高,1 h降水量大多在25 mm以内。低涡-远距离台风型水汽条件最好,深厚湿区、次天气尺度Ω系统和较低的抬升凝结高度使短时强降水发生范围最广,强度更强。两高切变型降水强度最大、持续时间最短并具有突发性, 其Δθ_se、抬升指数、K指数、对流有效位能最高,0～3 km垂直风切变最强,对流性特征明显,特别是强天气威胁指数接近300,强降水发生的同时往往伴有雷暴。     

中国夏季降水的组合统计降尺度模型预测研究

现阶段的动力气候模式尚不能满足东亚区域气候预测的实际需求,这就需要动力和统计相结合的方法,将动力模式中具有较高预测技巧的大尺度环流信息应用到降水等气象要素的统计预测模型当中,以改善后者预测效果。本文中所介绍的组合统计降尺度模型,可将动力气候模式预测的大尺度环流变量和前期观测的外强迫信号作为预测因子来预测中国夏季降水异常。交叉检验结果显示,组合统计降尺度预测模型的距平相关系数较原始模式结果有较大提高。在实时夏季降水预测中,2013～2018年平均的预测技巧相对较高,趋势异常综合检验（PS）评分平均为71.5分,特别是2015～2018年平均的PS评分预测技巧达到72.7分,总体上高于业务模式原始预测和业务发布预测的技巧。该组合统计降尺度模型预测性能稳定,为我国季节预测业务提供了一种有效参考。     

降水相态分离单临界气温模型建立和检验

使用雪日直接界定法,建立了中国大陆长江以北地区（30°N以北）降水相态分离单临界气温统计模型,分东部季风区、西北干燥区和青藏高原区3个不同气候区独立样本建模,检验模型外推使用的可能性,并对单临界气温分离的雨夹雪偏差进行分析。结果表明:所有地区独立样本建立模型估算的单临界气温与根据天气现象记录确定的单临界气温相关性均达到0.05显著性水平,3个气候区独立建模能够估算出降水相态单临界气温的范围及区域特性;以东部季风区和青藏高原区为样本独立建模的估算结果好于西北干燥区;3个独立模型估算的单临界气温偏差绝对值不大于1℃的气象站都多于74%,估算的标准差偏差在-0.5~0.5℃之间的气象站数量占比77%,在-1.0~1.0℃之间的气象站数量占比90%;日平均气温低于单临界气温的雨夹雪日数和降水量与实际降雪日和降雪量的比率北部略小、南部较大,东部季风区的南部雨夹雪界定的雪日和雪量比率均超过100%;使用统计模型确定不同区域雨夹雪中界定的雪日和雪量比率分布也具有可行性。     

An Experiment of a Statistical Downscaling Forecast Model for Summer Precipitation over China

A combination of the optimal subset regression (OSR) approach, the coupled general circulation model of the National Climate Center (NCC-CGCM) and precipitation observations from 160 stations over China is used to construct a statistical downscaling forecast model for precipitation in summer. Retroactive forecasts are performed to assess the skill of statistical downscaling during the period from 2003 to 2009. The results show a poor simulation for summer precipitation by the NCC- CGCM for China, and the average spatial anomaly correlation coefficient (ACC) is 0.01 in the forecast period. The forecast skill can be improved by OSR statistical downscaling, and the OSR forecast performs better than the NCC-CGCM in most years except 2003. The spatial ACC is more than 0.2 in the years 2008 and 2009, which proves to be relatively skillful. Moreover, the statistical downscaling forecast performs relatively well for the main rain belt of the summer precipitation in some years, including 2005, 2006, 2008, and 2009. However, the forecast skill of statistical downscaling is restricted to some extent by the relatively low skill of the NCC- CGCM.     

基于DERF的SD方法预测月降水和极端降水日数

针对动力气候模式对区域或更小空间尺度内的日降水预测技巧偏低的问题,应用最优子集回归 (OSR) 方法对国家气候中心业务化的月动力气候模式 (DERF) 输出的高度场、风场和海平面气压场进行降尺度处理用于降水预测,旨在提高预测准确率。1982—2006年交叉检验结果表明：OSR方法能显著提高降水预测技巧,其中11~40 d改善效果最为显著。在此基础上,应用一步法和两步法两种统计降尺度方法预测极端降水日数,交叉检验结果表明:两种方法均优于随机预测,冬季两步法预测技巧略高于一步法,夏季一步法略优于两步法。综合认为OSR,OSR结合随机天气发生器 (WG) 两种统计降尺度方法对月尺度降水或极端降水日数的预测均具有较高的技巧,可作为短期气候预测的重要参考信息。     

广西气温、降水异常的统计特征

利用世界气象组织划分气候异常的标准, 统计了广西８６站１９６１—１９９８年的气温和降水资料, 得出了广西近４０ａ气温、降水异常的时空分布特征, 发现异常的出现以局部性较多, 全区性较少, ９０ 年代的４ 月、７ 月、９月、１０月月平均气温异常较频繁, 月降水量异常较多的是１ 月、３月、６ 月、７ 月     

聊城市近30年来降水变化特征及趋势分析

利用1971-2000年聊城市8个气象站降水资料，分析了自然降水的宏观特征与变化趋势，并分别统计了各类天气系统对降水的影响；在此基础上进一步研究了各类降水云系的时空分布特征及与降水的关系。结果表明：聊城市30年来降水总体呈下降趋势，降水局地差异明显。近10年降水有所增加的主要原因是气旋活动增加、积云类对流性降水加强。