美国“区域观测和预报服务计划(PROFS)”考察报告(Ⅰ)

本文介绍美国区域观测和预报服务计划(PROFS)的设计思想、系统结构、预报试验与评价。PROFS依靠试验和移植先进的科技成果改进天气预报和服务,它综合先进的探测手段、计算机网络和人机相互作用能力来发展业务上可行的预报方法,并且在预报试验中评价整个系统。PROFS是当今世界上最先进的局地强风暴监视和甚短期预报系统,它的经验将为我们设计和建设“珠江三角洲中尺度试验基地”提供借鉴。      

珠江三角洲灾害性天气监测预报系统研究(下)

3.准业务试验及其评价 珠江三角洲灾害性天气监测预报系统1989年进行了预试验,1990年进行了准业务试验。准业务试验共44天分三阶段进行:①4月1—20日为局地强风暴监测预报试验;②5月20日至6月10日为前汛期暴雨监测预报试验;③8月26—29日(9016台风影响)为热带气旋监测预报试验。试验区以广州为中心东西长260公里(112—114.5°E),南北宽160公里(22—23.5°N),面积41600平方公里。      

论Amk预报方程及新的湿空气动力学方程组

作者对推导的Amk预报方程各项的物理意义进行详细讨论后指出:Amk预报方程完全可以代替涡度方程,用于不同纬度地区天气系统发生、发展及移动的研究和预报。其优越性在于: 1、可以认为:引起天气系统发生发展的平流动力条件,是A_mk预报方程中产生项、释放项、水汽凝结速率项和效率因子变化项均为0时的特例。 2、将动力、热力的宏观物理过程同云雨凝结速率的微物理过程结合起来,有利于探讨它们间的关系。 3、给出了台风等天气系统的判据。 4、用A_mk预报方程和运动方程等组成的湿空气动力学方程组进行数值积分,可望提高对低纬天气系统的发生、发展和移动的预报效果,为台风和暴雨数值预报提供了一个新的模式。      

《北京气象中心论文集》征订启事

一、新成果和科学实验 1.气象业务现代化建设的技术进展; 2.新产品或新科研成果介绍及其推广应用; 3.中尺度天气系统实验基地的实验计划及其实施方案; 4.数值实验的理论、模式和方法。 二、天气分析和预报 1.台风、暴雨、大风等灾害性天气过程的分析探讨,短期预报方法和经验; 2.动力、天气、统计相结合的中期预报力法、模式和预报经验; 3.临近预报(0—2小时)及甚短期预报     

基于天气分型和物理量诊断西北地区东部雷暴预报方法研究

利用2008—2013年西北地区东部169个气象观测站的天气实况资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料计算的对流参数对西北地区东部雷暴日进行了天气分型,并应用分型统计的参数阈值对2013年西北地区东部雷暴日进行了试预报。结果表明:2008—2013年西北地区东部雷暴日集中出现在5—9月,占雷暴总日数的85.9%;雷暴日发生的天气形势可分为低涡型、低槽型、西北气流型和西南气流型4种。引入天气型强度指数,研究4种雷暴天气型的自动识别方法,通过天气分型检验表明,天气型自动识别方法可准确的识别雷暴发生的天气形势,且漏报较少。在天气型识别的基础上,进一步进行雷暴物理量诊断表明,消空效果明显。2008—2012年西北地区东部雷暴日回代预报的TS评分为54.1%,漏报雷暴日为4 d;2013年雷暴日试预报的TS评分为51.8%,漏报雷暴日为10 d;雷暴日回代预报与试预报的TS评分均超过气候概率,预报效果较理想,可为西北地区东部雷暴天气预报研究提供参考。     

强弱天气尺度强迫下广东短时强降水时空特征分析

利用2010—2019年广东区域自动站逐时雨量定义短时强降水日,采用500 hPa和700 hPa广东区域日平均垂直速度来客观衡量天气尺度强迫,并对年均和强/弱天气尺度强迫下的短时强降水进行时空分布特征分析,结果表明：广东区域的短时强降水主要发生在4—9月,发生频次具有准双峰的日变化;粤西是短时强降水最频发区;茂名山区的短时强降水主要发生在白天,弱天气尺度强迫下占比达80%以上;频发次中心位于珠江三角洲,持续1小时以上的短时强降水占该地发生频次75%。强天气尺度强迫下短时强降水4—6月最多,弱天气尺度强迫下则7月达到峰值。弱天气尺度强迫下,仅历时1小时的短时强降水在粤北河源-梅州北部山区、粤东莲花山脉附近有次中心;历时2小时及以上的相对集中在粤西、珠江三角洲北部和粤东惠州-汕尾一带;3月肇庆-云浮和珠江口附近弱天气尺度个例占比高;7月粤北占比高;早晨07时在粤西阳江沿海有孤立的高频中心。     

一次局地短时强降水的成因和预报误差分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和多普勒天气雷达资料,对2016年8月6—8日潍坊一次强对流天气的成因和预报误差进行了分析,结果表明：1）500 hPa冷涡底部低槽、850 hPa低涡切变线和地面倒槽是主要影响天气系统, 数值预报对此次天气过程的影响系统预报偏差大,而预报员对数值预报依赖程度高是此次预报失误的主要原因;2）850 hPa以下强的水汽辐合是强降水发生的重要条件,低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雨产生的动力机制,位势不稳定因中高层的冷空气入侵下沉得以加强;3）列车效应和强回波维持少动是造成短时强降水的重要回波特征,逆风区的发展和移动对于判断强降水的落区有指示作用,多普勒雷达反演风场中的中尺度辐合线是导致局地强降水发生的直接原因;4）风廓线雷达水平风场可以连续地反映降水过程中风场垂直结构及其变化,降水发生前探测高度明显升高,中高层冷空气侵入时间与强降水的时段相对应。     

灾害天气的识别和自动预警

使用CINRAD/SB新一代天气雷达基本数据资料,设计了一套简单的强降水、强对流天气的自动预警系统。以反射率强度和直径监测和预报暴雨系统,用垂直液态水含量监测和预报大风和冰雹系统,当系统监测到这几类灾害天气时,发出声音报警,提示预报员跟踪预报。从对2005年几次暴雨、大风、冰雹过程进行回报和对2006年灾害天气过程进行预报应用来看,利用多普勒雷达资料,可以对灾害性天气过程进行有效地识别和预警。反射率大于30dbz的直径在20km以上时,有利于出现强降水过程;垂直液态水含量大于18kgm-2,直径在10km以上,有利于18m.s-1以上大风出现;垂直液态水含量大于38kgm-2,直径在10km以上,有利于冰雹出现。     

大连地区暴雪预报业务系统

阐述了系统的主要设计思想及技术方法,分析了大连地区暴雪的气候特征;针对暴雪生成的物理机制给出暴雪的几种天气类型,论述了天气类型和物理条件;综述了系统的运行方式、功能及模拟预报流程。     

珠三角地区前汛期强对流潜势预报方法研究

利用2004—2006年前汛期探空资料计算的物理量,选取与强对流天气相关性好的大气温湿类(整层比湿积分IntegralQ)、层结稳定度类(K指数)、动力类(潜在下冲气流指数MDPI)、热力动力综合类(瑞士第一雷暴指数SWISS00)作为预报因子,通过对各指数的空间分布特征和数值进行二值Logistic回归分析,得到各指数的参数估算值,建立强对流诊断预报方程,得到前汛期强对流潜势预报因子P,从而制作珠江三角洲(以下简称珠三角)地区未来12小时出现强对流天气的潜势预报。并用此法回报2003—2006年3—6月前汛期的强对流天气。结果表明,P值大于0.9的准确率可达77.5%,P值小于0.5出现强天气的概率仅为3.8%。由于资料有限,对2007年3—4月发生的7次强对流的经验检验效果不明显,但P值小于0.5时不发生强对流的经验检验效果明显。此法对珠三角地区的短时强降水和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。     

大边地区暴雪预报业务系统

阐述了系统的主要设计思想及技术方法,分析了太连地区暴雪的气候特征;针对暴雪生成的物理机制给出暴雪的几种天气类型,论述了天气类型和物理条件;综述了系统的运行方式、功能及模拟预报流程。     

河套地区冰雹天气的分析与预报

利用河套地区1980—2004年降雹天气实况资料,分析了河套地区25年降雹天气发生的时空规律及特点。结合河套地区降雹天气发生的环流背景及主要天气系统,归纳总结出其短期预报的着眼点,为短时强对流天气的预报提供了依据。     

1984年《气象》选题计划

一、理论研究和科学试验 1.天气、气候的科研成果和新的探测事实,数值试验的理论和方法; 2.中小尺度天气系统及强对流天气的理论研究和实验方法; 3.海气相互关系的理论研究及其在天气、气候分析上的应用; 4.为建立数值中期天气预报业务的科研成果; 5.其它有关科研成果的介绍和报道。 二、天气分析和预报 1.数值天气预报模式的改进、检验及其产品的应用; 2.台风、暴雨、大风、冰雹等灾害性天气的分析预报方法和经验; 3.1983年我国重大异常天气的分析总结; 4.卫星资料、雷达资料在天气分析预报中的应用; 5.开展短时预报(0—12小时)的方法和经验; 6.我国大范围旱涝及低温冷害的成因分析和长期预报方法。     

基于天气形势分型的珠江三角洲强对流潜势预报方法

珠江三角洲出现强对流的机制有多种情况,不同天气形势下引起的强对流,其出现时各项强对流指数必然存在一定的差异。本文对强对流的触发机制进行天气形势分型(冷空气影响触发、西南暖湿气流触发、后汛期副高边缘影响,台风影响等),利用广州热带海洋研究所中尺度模式GRAPES的输出资料,计算出不同天气形势下强对流发生前1h当地各层的涉及水汽条件、不稳定能量、动力条件等强对流指数,对强对流指数阈值进行选取和验证,统计出珠江三角洲不同天气形势下短时强降水和雷雨大风出现时的强对流指数阈值,并建立相应的潜势预报系统,分别通过一次典型的雷雨大风和一次短时强降水天气过程验证,表明该系统提供的强对流分型潜势预报概率产品可以较好的指示出强对流发生的时间和位置以及强对流出现的类型,预报与实况观测比较一致。     

基于T639对流参数的内蒙古强对流天气潜势预报方法初探

统计内蒙古地区2011—2014年汛期短时强降水、冰雹、大风强对流天气的基础上,利用T6391°×1°逐3 h的数值模式产品计算物理量,选取与强对流天气相关性较好的敏感对流参数作为预报因子,通过权重分析建立未来0~12 h强对流天气及落区的潜势预报方程,并确定判别不同强对流天气的阈值。通过对2013年8月进行的预报试验结果表明:发生强对流天气的平均TS评分为0.35;不发生强对流天气的平均TS评分为0.51;3种强对流天气预报中对冰雹预报效果不理想,但对大风及短时强降水预报效果好。     

咸阳地区大风天气特征及智能网格大风预报订正

利用2014—2019年咸阳地区13个地面气象观测自动站风场数据、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、西安探空资料及多普勒雷达产品、陕西智能网格逐小时格点化预报风场产品,对2014—2019年发生在咸阳地区的大风天气过程进行统计及分型处理,对比2017—2019年大风过程中陕西智能网格预报风场产品与实况风场差异,提炼出基于陕西智能网格预报风场产品的订正指标,利用2020年大风个例进行检验评估来验证订正指标的可靠性。结果表明：发生在咸阳地区的大风分为系统性大风和雷雨大风,其中系统性大风包括高压后部偏东大风和冷锋后部偏北大风,雷雨大风分为高空冷槽型、西风槽型、副高影响型、冷涡后部型以及低涡型;陕西智能网格预报可提前72 h准确预报出2类系统性大风天气过程,提前12 h预报的平均风速最大值与实况最大风速之间差值最小,可参考该预报时次的结果增加4 m/s进行订正,检验得到6级以上风速预报准确率提高约1831%左右;对于雷雨大风,最大小时增幅在2 m/s以上对雷雨大风的发生时段预报有一定的指示意义,结合25百分位的实况极大风速阈值、陕西智能网格预报极大风速阈值,与各个环境参量和雷达产品参数进行概率匹配,订正预报可在一定程度上提高此类大风极大风速预报准确率。     

相似预报法在关中西部强对流预报中的应用和检验

相似预报方法是一种基于历史相似个例的预报方法,在综合考虑天气发生的环境场和气候场的条件下,可实现高时空分辨率强对流天气的客观预报。利用2016—2019年5—9月宝鸡市自动气象监测站逐小时观测资料及ECMWF细网格0.25°×0.25°模式预报资料,应用相似预报方法对宝鸡市2020—2021年5—9月短时暴雨和雷暴大风天气进行预报和检验。结果表明：短时暴雨平均预报成功率和预报成功指数分别为0.852和0.304,14—20时预报效果最好;雷暴大风平均预报成功率和预报成功指数分别为0.837和0.254,20—02时预报效果最好;两类强天气漏报率均低于0.33,空报率均在0.75以下;相较配料法,相似预报法对两类强天气的预报准确率和预报成功指数均有较大提升,且空报率和漏报率也明显降低,能够较好地预报出短时暴雨和雷暴大风未来24 h的对流潜势,在宝鸡地区表现出更高的适用性。     

重庆市永川区非汛期大风天气特征分析及预报方法

为了提高非汛期(1—4月与10—12月)大风预报技巧,降低大风灾害影响,文中以重庆市永川区大风天气为例,采用常规气象资料,分析2006—2017年非汛期永川区大风过程的时空分布特征、环流形势和大风类型,并总结大风天气的预报方法。结果表明:1)大风主要集中在永川区中部偏北一带,城区最多;除2012年外均有发生;1月未出现,4月发生次数最多;一天中以后半夜为大风高发期。2)主要环流类型为冷锋后偏北大风型、热低压大风型、高低压系统间梯度风型,其中冷锋后偏北大风型占主导。3)各类型地面系统差别较大,冷锋后偏北大风型冷高压强度在1 022.5 hPa以上,热低压大风型低压强度在1 002.5 hPa以下,高低压系统间梯度风型气压差强度在10 hPa以上。4)各类型前期气温大多较常年同期偏高,其中冷锋后偏北大风型与强降温关系最紧密,冷空气主要以西北路径影响四川和重庆地区,通过预报强降温天气及降温强度来预报永川区大风具有一定的指示意义。最后总结的大风预报方法和流程,在2018年的2例大风过程预报应用效果较好。     

基于聚类天气分型的KNN方法在风预报中的应用

以模式识别和相似预报思想为基础, 建立基于自组织神经网络 (SOM) 的聚类天气分型和交叉验证的K最近邻域非参数估计仿真模型 (KNN)。该模型首先以自组织神经网络技术对西北地区的高空流场和高度场进行聚类分型, 针对不同天气形势下的历史样本, 通过交叉检验, 分别寻求各类天气型下的最佳K组合。为了验证聚类天气分型对KNN方法的影响, 使用2003—2006年冬半年T213数值预报产品和宁夏日最大风速资料, 同时建立了宁夏冬半年日最大风速≥6 m/s天气分型和未分型的KNN预报模型, 并对2007年1—5月进行了预报试验, 预报评估结果表明:天气分型后的预报模型总体上降低了预报空报率, 提高了预报准确率, 特别是某些类天气型, 提高幅度更大, 为分类相似预报开拓了思路。     

713雷达探测降水系统的能力

利用天气雷达可以警戒和探测一定范围内降水天气系统的发生、发展和演变情况,预计降水强度和影响时间等。目前布网天气雷达(如713或843型)的设计探测范围为400—600公里,而实际上却不一定能探测到这么远,其原因是多方面的。天气雷达的实际探测能力,将直接关系到它在预报中的使用价值和布网的设计。 本文根据1980年长江下游雷达协作片