强对流天气临近预报技术研究

强对流天气是严重危害人民生活的危险性天气,特别是对于空中飞行有重大影响。目前,国内外主要的临近预报技术包括利用雷达资料的雷暴识别和跟踪技术、利用卫星资料的强降水估计,概率预报技术、概念模型和数值模式预报技术等。本文重点介绍近年来发展起来的强对流天气临近预报方法和主要业务系统,分析了临近预报技术中存在的主要问题并对未来发展趋势进行了展望。     

八十年代美国在边界层过程研究方面的重点任务

边界层过程对天气、气候、污染等问题的影响很大,近十年来日益受到重视。据了解,目前在美国,无论是日常的天气数值预报模式,或是中小尺度天气的数值模拟,以及长期预报和气候方面,都或多或少地考虑了边界层的作用。下面是美国大气科学委员会组织的边界层专门小组的专家提供的报告摘要。     

天气图分析中的有关问题(上)

天气图的分析目前仍是气象台中、短期预报的基础工作。其分析质量的好坏,将直接或间接影响预报的成败。在1983年全省气象台的预报、服务和填图工作互检中,天气图分析的意见最多,有的不符合规范要求,有的对天气学原理注意不够,有的对青藏高原对天气的影响和西北区地方性天气气候特征不甚了解。今就互检中提出的一些问题,从分析技术的角度谈些意见。     

一维积云模式初始参数优化的研究

福建省人工增雨指挥系统在预报积云降水和评估增雨效果中曾采用一维时变积云模式。关于该模式初始场的确定 ,考虑到不同天气类型对模式初始参数的影响 ,并采用了以确定敏感参数为主 ,综合考虑其他影响参数为辅的方法。经分类调试 ,证明了一维模式初始场确实与天气类型有关 ,并得到旱期降水预报率大于 75%和可预报积云云顶高度的结果。通过对模拟云和实测云高度的线性回归分析 ,以及经拟合敏感参数初始扰动温度与平均地面最高气温 ,均存在较好的相关。     

非线性判别函数中预报因子的逐步筛选方案

本文针对天气分类预报中采用非线性判别函数所遇到的问题,提出了一个非线性判别函数中预报因子的逐步筛选方案,取得了较为满意的结果.这对目前天气分类预报中常用的线性判别分析方法是一个改进.     

河南“75.8"大暴雨的中尺度集合预报试验

发生在河南的"75.8"特大暴雨是我国历史上影响最大、受灾程度最严重的一次灾害性天气过程.其造成的人员伤亡与唐山地震相当,造成的经济损失近百亿元,我国气象学家对此展开过大量的研究,其可预报性问题一直都受关注.尝试采用近年来在预报理论与实践中提出的中尺度集合预报技术,以GRAPES中尺度有限区模式作为试验模式工具,针对此次过程展开两组试验.试验1主要着眼于对暴雨有较大影响的积云对流参数化方案,分别从对流激发和大尺度环境场相互作用的角度出发,对其中一些经验性参数在合理取值范围内给予调整,使其在一定程度上表征模式的不确定性,来构建集合成员.试验结果表明:对流参数化方案中不同的参数对降水的影响作用各不相同,空间上对于降水落区的影响不是很大,但是对降水强度的改善却很明显,集合平均对强暴雨中心的体现有积极作用,平均后的暴雨区最大降水量预报为90mm/24h,比"确定性"预报(控制试验)值70mm/24h改善了约30%,最佳的单个成员的暴雨区最大降水量预报值(120mm/24h)比控制试验预报(70mm/24h)提高了70%;时间上看,不同的参数会影响到积云对流的激发,使得降水发生的时间有所不同,进而影响后续降水的发展.试验2利用模式不同分辨率和不同物理参数化方案的组合来构造集合成员,进行中尺度集合预报试验,试验结果表明:简单的集合平均能在一定程度上改善降水强度,与高分辨率模式预报结果比较,暴雨中心降水量约提高了20%～30%.可见:集合预报能在一定程度上减弱模式不确定性的影响;对流参数化方案和经验性参数的差异、模式分辨率的差异确实对模拟结果有一定的影响.     

城市空气污染天气统计短期预报方法

近几年,苏联许多城市普遍采用空气污染天气统计预报方法制作城市空气污染短期预报。开展此类预报是很有必要的。因为通过预报,使我们有可能对城市空气中的污染状况作出总的估计,以便估计污染的危险程度,从而采取措施防止污染。同时,有必要对每一种污染物造成的空气污染进行定量预报。目前,根据大气扩散模式,计算点源污染浓度的方法研究得比较多。但此类计算方法局限在有限的点源范围内使用,且密切依赖于污染源参数及排放物资料的准确性。上述资料,目前在大城市条件下还得不到。大气扩散与湍流参数的不可预报性,是目前这方法中不可克服的困难。鉴于高浓度污染与气象条件之间存在相当密切的关系,因而有可能从气象角度来解决空气污染定量预报的问题。最近,有人尝试根据预报的气象参     

赤峰市冬季降雪预报专家系统

降雪天气,特别是中雪以上的降雪天气,对赤峰市农牧业生产、交通运输及人民生活都有很大影响,所以做好冬季降雪预报是我们非常关注的问题。 目前,制作天气预报的一般思路是:先从天气图上确定未来影响本地区的天气系统,并估计其发展趋势,初步判定将出现哪     

利用天气雷达判断强对流天气和作短时预报的一种客观方法

本文用逐步回归和逐步判别方法,以天气雷达回波参数和气象因子为预报因子,建立了判断强对流天气和作短时预报的方程,并对它们进行了分析讨论、比较和检验。结果表明,这是判断和预报强对流天气的一种有效方法,尤其是逐步判别法不仅能预报强对流天气的有无,还能预报其强度等级。     

青岛地区冰雹天气的短期预报

本文以“山东冰雹预报研究”一文中所总结出的影响我省降雹天气的环流形势及天气分型为基础,再结合青岛十一年(1978—1988年)冰雹天气资料,对青岛冰雹天气的短期预报问题做了初步探讨,现总结如下。 一、青岛冰雹的短期预报     

一维积云模式初始参优化的研究

福建省人工增雨指挥系统在预报积云降水和评估坪雨效果中曾采用一维时变积云模式。关于该模式初始场的确定，考虑到不同天气类型对模式初始参数的影响，并采用了以确定敏感参数为主，综合考虑其他影响参数为辅的方法。经分类调试，证明了一维模式初始场确实与天气类型有关，并得到早期降水预报率大于75％和可预报积云云顶高度的结果。通过对模拟云和实测云高度的线性回归分析，以及经拟合敏感参数初始扰动温度与平均地面最高气温，均存在较好的相关。     

数值天气预报和气候预测可预报性研究的若干动力学方法

简要回顾了数值天气预报和气候预测可预报性研究的若干动力学方法,包括用于研究第一类可预报性问题的线性奇异向量（LSV）和条件非线性最优初始扰动（CNOP-I）方法,以及Lyapunov指数和非线性局部Lyapunov指数方法。前两种方法用于研究预报或预测的预报误差问题,可以用于估计天气预报和气候预测的最大预报误差,而且根据导致最大预报误差的初始误差结构的信息,这两种方法可以用于确定预报或预测的初值敏感区。应该指出的是,LSV是基于线性化模式,对于描述非线性大气和海洋的运动具有局限性。因而,对于非线性模式,应该选择使用CNOP-I估计最大预报误差。Lyapunov指数和非线性局部Lyapunov指数可以用于研究第一类可预报性问题中的预报时限问题,前者是基于线性模式,不能解释非线性对预报时限的影响,而非线性局部Lyapunov指数方法则考虑了非线性的影响,能够较好地估计实际天气和气候的预报时限。第二类可预报性问题的研究方法相对较少,本文仅介绍了由我国科学家提出的关于模式参数扰动的条件非线性最优参数扰动（CNOP-P）方法,该方法可以用于寻找到对预报有最大影响的参数扰动,并可以进一步确定哪些参数最应该利用观测资料进行校准。另一方面,通过对比CNOP-I和CNOP-P对预报误差的影响,可以判断导致预报不确定性的主要误差因子,进而指导人们着力改进模式或者初始场。     

极端天气指数在强对流天气中的应用及检验

数值预报特别是集合预报技术大大提高了对极端天气的预报能力,目前对于温度、风、降水等要素,欧洲中心基于集合预报产品计算的极端指数产品为其极端性提供了定量化依据。但目前尚没有应用于业务预报的强对流天气极端指数产品,本文统计了与强对流天气密切相关的物理量,并计算了其极端天气指数,统计了极端天气指数在不同强对流天气中的阈值分布。结果表明,极端天气指数与强对流天气有密切的关系,且不同类型的强对流天气极端指数的分布和阈值具有各自的特点。基于上述结果,利用极端指数和模式降水资料,使用支持向量机方法,建立了不同类型强对流天气的客观预报方法,为业务预报极端强对流天气提供客观支持产品。     

广西人工影响天气模式预报系统

在国家气象中心自主研发的双参数云降水方案与GRAPES中尺度数值模式耦合建立的人工影响天气条件判别的模式预报系统基础上,进行本地化改进建立广西人工影响天气模式预报系统.该系统能够提供广西及其附近区域多种云物理量24小时的预报产品,为人影作业预警指挥提供重要的参考依据.     

高空基本影响天气系统定量化自动分析研究

为了满足数值预报产品等多种参考信息不断丰富情况下,高时空分辨率精细化预报的具体需求,针对气象业务中通用的MICAPS格点文件数据格式,在等值线分析进行高空天气系统分析的基础上,从高空天气系统的定义出发,使用矢量分析方法,建立了确定数据场内任意预报点影响系统判识、计算考察点到影响系统距离、影响系统强度、系统移动变化、急流强度等不同定量化参数的算法.使用Visual Basic语言,针对中国北方沙尘暴和南方强冷空气活动高空基本影响天气系统,进行了定量参数自动分析试验,结果表明具有较好的分析效果.这一算法具有良好的业务适用性,为建立自动预报系统、提高业务预报自动化水平提供了算法基础.     

基于WRF模式的海面湍流通量参数化方案的研究

中尺度数值模拟结果特别是高影响天气的精细预报对近地层动量和热量通量极为敏感,因此近地层湍流通量参数化方案一直是大气科学研究中一个十分重要的课题.以TOGA-COARE观测试验资料为基础,本文将湍流通量参数化方案模块从天气研究预报(WRF)模式中提取出来,与最新研发的湍流通量参数化方案(即LGLC方案)进行对比测试分析....     

中尺度模式风电场风速短期预报能力研究

本文利用内蒙古乌兰察布风电场2009 年观测记录和WRF 数值模式预报,研究了中尺度数值天气模式对风电场风速的短期预报能力。研究表明:不同数值模式参数化方案的预报能力没有实质性的区别,对于不同时效的风场预报各种方案的预报能力不尽相同。在天气演变较为剧烈时,模式预报技巧相对较差。风电场周边主要天气系统对预报准确度有很大影响。就乌兰察布风电场而言,WRF 模式2009 年日平均预报相对误差仅为11.78%,且误差大于20%的日数占研究总天数不超过15%,具有较高的预报技巧。当蒙古气旋、东北气旋剧烈发展或风速迅速减小时风速的预报误差较大。     

利用雷达探测资料制作华东地区强对流天气短时预报的几个问题

强对流天气的短时预报是目前迫切需要解决的气象问题之一。天气雷达是探测和研究强对流天气的有效工具,利用天气雷达探测资料制作强对流天气的短时预报,需要进行两方面的工作:一是建立一套有效的通信和资料处理系统,以便迅速收集和整理雷达     

用独立参数条件概率法做汕头机场雷暴预报

雷暴是影响飞机飞行安全的危险天气之一,做好雷暴的预报,是保障飞行安全的工作重点。汕头机场对雷暴的预报,目前仍以预报员的经验为主,还没有一种客观定量的方法。 本文采用文献［１］、［２］的独立参数条件概率公式,挑选５个与雷暴生成、发展有密切相关的参数,建立一套适用于雷暴预报的客观、定量预报方法。１　资料的选取及其处理 雷达回波资料：选用１９８０～１９８６年４～９月的雷达回波资料９４个样本,其中５３个为雷雨天气,４１个为阵雨。 探空资料：取与雷达回波资料相对应的当天０８时（或２０时）探空资料,求取５００…     

福建强天气短时潜势预报方法研究

利用2003—2007年中尺度数值模式MM5及探空资料计算的物理量,选取与强对流天气相关性好的热力、动力、能量参数作为预报因子,通过对各参数的空间分布特征和数值与强对流天气落区进行诊断统计分析,及通过参数的搭配,并在考虑因子季节变化特征的基础上,建立强对流诊断预报方程,从而制作福建省未来0～12小时、0～6小时有否出现强对流天气及落区的潜势预报。并用此法回报了2003—2007年3—9月和检验了2008年3—9月的强对流天气。结果表明3—6月潜势预报技巧比7—9月的更高,区域性预报技巧比非区域性的更高,2008年检验结果是0～6小时的预报技巧比0～12小时的低。此法对冰雹、雷雨大风等强对流天气的临近监测预警有较好的指示意义。