牛顿松弛方法的初值化与试验比较

本文采用一个有限区域数值预报模式，在平衡风和实测风初值的基础上引进和试验了牛顿松弛方法，并同单纯的平衡风初值及实测风初值作了比较，结果发现方法对初始场及总体预报结果均有明显改进。     

物理初值化在台风数值天气预报中的应用试验

根据P.R.Julian(1984)的物理初值化方法,利用有限区数值预报模式,针对台风系统的预报做了物理初值化试验。结果表明,物理初值化不但可以改善台风、低压和副高区域的初始流场形势以及初始降水率,而且可以改善台风强度的发展变化过程和路径的预报,是一种有效可行的方法。     

风场预报客观释用的方法

文章介绍了数值预报提供的风场格点资料在客观预报软件中的释用方法,主要从资料处理、天气系统判断、涡旋度判断、急流判断、地面锋区判断及稳定度判断等方面作了详细阐述。为风场预报的客观释用作了较好的总结,在业务科研开发中具有一定的实用价值。     

初值形成方法对降水数值预报的影响

北欧有限区域模式ＨＩＲＬＡＭ被应用于中国的暴雨个例以探讨初值形成方法对有限区域模式定量降水数值预报的影响,对两种初值形成方案进行了对比,一种是由ＨＩＲＬＡＭ自己的数值同化系统提供初值,另一种是直接内插ＥＣＭＷＦ全球模式的相应分析场,与这两种方案对应的数值试验分别是控制试验（ＣＯＮＬ）和对比试验（ＣＯＭＰ）,将ＣＯＮＬ和ＣＯＭＰ的降水预报与观测值比较,结果表明：（１）当为ＣＯＭＰ提供初值的ＥＣＭＷＦ     

风场预报的客观释用方法

本文介绍了数值预报提供的风场格点资料在客观预报软件中的释用方法,主要从资料处理、天气系统判断、涡旋度判断、急流判断、地面锋区判断及稳定度判断等方面作了详细阐述.为风场预报的客观释用作了较好的总结,在业务科研开发中具有一定的实用价值.     

风场预报的客观释用方法

本文介绍了数值预报提供的风场格点资料在客观预报软件中的释用方法,主要从资料处理、天气系统判断、涡旋度判断、急流判断、地面锋区判断及稳定度判断等方面作了详细阐述。为风场预报的客观释用作了较好的总结,在业务科研开发中具有一定的实用价值。     

非线性平流方程计算稳定性对初值的依赖性研究

对一维平流方程向前差格式的一个计算不稳定特例进行了讨论，给出了四个命题，并得出结论：在一定的条件下，可以对初值稍加改变，使其在x轴一侧分布而达到计算稳定，从而改进并修正了已有的相关结论。     

澳大利亚气象局热带分析预报系统的动力张弛逼近初值化方案

澳大利亚气象局热带分析预报系统的动力张弛逼近初值化方案Ｄａｖｉｄｓｏｎ．Ｎ．ＥＰｕｒｉ．Ｋ．１引言近年来中纬度地区的数值天气预报能力在稳定提高，然而低纬度地区的预报改善甚少。其主要原因归因于如下几个方面：１）低纬度数值预报对于参数化对流加热的四维结构...     

一种新型的中尺度暴雨集合预报初值扰动方法研究

提出一种针对对流不稳定构造具有中尺度运动特征的集合预报扰动初值的新方法--异物理模态法, 介绍了异物理模态法产生初值扰动区域和扰动振幅的数学处理方案, 即由不同对流参数化方案预报离差获得集合预报初值扰动区域、扰动结构和扰动振幅的数学处理过程. 利用美国PSU/NCAR的MM5中尺度模式, 对一次典型暴雨进行异物理模态法初值扰动集合预报试验, 详细分析了扰动初值的结构和集合预报结果. 结果表明, 该方法产生的初值扰动场具有合理的中尺度环流结构, 可以反映对流敏感区域的对流不稳定的预报不确定性, 集合预报结果可以明显改善控制预报.     

物理初值化与短时强对流降水数值模拟研究

ADAS(ARPS Data Assim ilation System)云综合分析采用的是一种物理初值化技术。本文以ARPS(Advanced Regional Pred iction System)云综合分析为基础,设计了一组非常规资料的应用试验,应用ARPS模式对一次典型的短时强降水个例进行了数值模拟研究。结果表明:(1)在ADAS云分析中引入雷达及卫星资料可对湿度场的水平、垂直结构有一定的调整,改善了与对流降水有重要关系的高湿区的分析;(2)引入雷达和卫星资料的云综合分析,可以明显改善强降水发生时间相对迟缓以及模拟前期降水量偏少和降水覆盖面积偏小的现象,使模拟降水场与实际观测较为接近;(3)物理初值化能有效提取非常规资料中的云微物理信息,提高了模式初值质量,从而明显改善模式对强对流降水系统的短时模拟效果。     

数值天气预报中的不一致性问题综述

近年来随着数值天气预报的不断发展,数值天气预报中出现了一个新的值得注意的问题:预报不一致性,即连续多次预报中,前后两次预报所做出的预报结果之间差异较大的现象。本文较系统地概述了这一问题,总结了预报不一致性的概念、定量分析方法、产生的可能原因及其与预报误差的关系等方面的研究成果。目前预报不一致性的定量分析方法还较少,其适用性和客观性等还需进一步研究。在预报不一致性产生的原因方面,现有的研究仅限于理论上的简要分析,初始误差和模式误差在预报不一致性形成过程中的具体作用等尚不清楚。最后阐述了在预报不一致性研究中存在的一些问题及可能的研究方向。     

克拉玛依大风数值预报中的重力波拖曳方案应用研究

新疆克拉玛依地区位于背风坡,长期受翻山气流形成的局地大风影响。该地区日常大风预报业务主要依托克拉玛依气象局的精细化数值预报系统,为进一步完善该系统的预报效果,本文开展了重力波拖曳参数化方案应用试验,对比分析了三组试验方案:不开启重力波拖曳、只开启外层区域重力波拖曳以及两重嵌套设置下均开启重力波拖曳的结果。试验结果表明:在克拉玛依大风预报个例中,对于山区地形背风坡处的克拉玛依站,不启动重力波拖曳会导致风速偏大和起风时间较早;开启外层重力波拖曳方案可以延迟克拉玛依站起风时间,两重区域均开启可以进一步延迟该站的起风时间,使起风时间更接近实况;对于非山区地形背风坡处的站点,在内层开启重力波拖曳会导致一定的负效果;对内层区域的统计检验结果表明不开启重力波拖曳,会使地形复杂区域风场预报存在一定的正偏差,在外层开启重力波拖曳会使正偏差有一定改善,而两重嵌套均开启重力波拖曳方案会导致非地形陡峭区域的负偏差增加。综合全区域内大风预报检验结果表明,只在外层开启重力波拖曳会获得最小的误差和较好的预报效果。     

A forecast error correction method in numerical weather prediction by using recent multiple-time evolution data

The initial value error and the imperfect numerical model are usually considered as error sources of numerical weather prediction (NWP). By using past multi-time observations and model output, this study proposes a method to estimate imperfect numerical model error. This method can be inversely estimated through expressing the model error as a Lagrange interpolation polynomial, while the coefficients of polynomial are determined by past model performance. However, for practical application in the full NWP model, it is necessary to determine the following criteria: (1) the length of past data sufficient for estimation of the model errors, (2) a proper method of estimating the term "model integration with the exact solution" when solving the inverse problem, and (3) the extent to which this scheme is sensitive to the observational errors. In this study, such issues are resolved using a simple linear model, and an advection-diffusion model is applied to discuss the sensitivity of the method to an artificial error source. The results indicate that the forecast errors can be largely reduced using the proposed method if the proper length of past data is chosen. To address the three problems, it is determined that (1) a few data limited by the order of the corrector can be used, (2) trapezoidal approximation can be employed to estimate the "term" in this study; however, a more accurate method should be explored for an operational NWP model, and (3) the correction is sensitive to observational error.     

Estimation of Winds at Different Isobaric Levels Based on the Observed Winds at 850 hPa Level Using Double Fourier Series

ＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆＷｉｎｄｓａｔＤｉｆｆｅｒｅｎｔlｓｏｂａｒｉｃＬｅｖｅｌｓＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＯｂｓｅｒｖｅｄ　Ｗｉｎｄｓａｔ８５０ｈＰａＬｅｖｅｌＵｓｉｎｇＤｏｕｂｌｅＦｏｕｒｉｅｒＳｅｒｉｅｓＳ．Ｎ．ＢａｖａｄｅｋａｒａｎｄＲ．Ｍ．Ｋｈ?..     

中国数值天气预报的自主创新发展

数值天气预报是天气预报业务和防灾、减灾的核心科技。中国数值天气预报研究和业务应用一直受到高度重视,在理论、方法和数值模式研究方面取得了有广泛国际影响的研究成果。在回顾新中国数值天气预报自主创新研究成果的基础上,重点对GRAPES(Global Regional Assimilation and PrEdiction System)半隐式半拉格朗日格点模式与物理过程的研发和业务应用的状况以及所取得的重要科学进展进行了综述。近年来,通过自主研发建立了中国数值天气预报业务体系—GRAPES体系。首次以自主技术实现了从区域3—10 km到全球25—50 km分辨率的确定性预报和集合预报系统,并在模式动力框架、四维变分同化和卫星资料同化技术等方面有所突破,建立了大气化学数值天气预报、台风数值预报和海浪预报等系统。自主研发的数值天气预报体系的建立是长期坚持既定科学技术方向以及研究和业务紧密结合、经验不断积累的结果,是中国自主发展数值天气预报技术的重要起点。     

数字滤波初始化(DFI)在高水平分辨率模式中的应用

数字滤波初始化应用的前提假设之一是不平衡重力惯性波在频率谱上与有天气意义的波动不重叠。随着水平分辨率的不断提高,数值模式能够解析的重力波具有波长更短、频率更高的性质,模式中有天气意义的波动与高频噪声的界线更加模糊,因此,数字滤波初始化在高分辨率模式中的应用性能尚未明确。以一次深对流过程为例,在3 km水平分辨率条件下采用不同滤波参数配置进行数字滤波初始化试验,试图对高水平分辨率预报初始场中高频噪声特征、如何区分具有天气意义的高频信号和虚假噪声、数字滤波初始化在数值预报模式(WRF)高水平分辨率条件下的应用性能等一系列相关问题给出初步的认识。试验结果表明,在针对高分辨率模式进行数字滤波初始化时,原有应用于低分辨率模式的初始化配置参数已不适用,必须根据高分辨率噪声的特点重新设计相应的滤波方案。即使在"无噪声"状态下,有天气意义的信息在模式中也具有与虚假高频噪声一致的表现形式,即大的地面气压变化倾向。数字滤波初始化的确能对特定切断频率的高频振荡进行滤波,但无法区分其性质究竟是具有天气意义的高频信号,还仅仅只是虚假的高频噪声。如果要达到滤除初始场中高频噪声的理想效果、并且消除积分过程中的高频振荡,必须延长滤波时间窗,但这是以增加额外的积分时间、以及有可能损害气象上有意义的波动为代价的。滤波效果越显著,滤波结果对初始场的改变越大,这两个方面实质上是有冲突的,因此,在应用数字滤波初始化时必须在滤波效果可接受和保证预报性能两方面之间进行妥协。最后就数字滤波初始化在高分辨率有限区域数值模式中的可能应用提出了具体的建议。     

A Model Study of Three-Dimensional Wind Field Analysis from Dual-Doppler Radar Data

ＡＭｏｄｅｌＳｔｕｄｙｏｆＴｈｒｅｅ－ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＷｉｎｄＦｉｅｌｄＡｎａｌｙｓｉｓｆｒｏｍＤｕａｌ－ＤｏｐｐｌｅｒＲａｄａｒＤａｔａＫｏｎｇＦａｎｙｏｕ（孔凡铀）；ＭａｏＪｉｅｔａｉ（毛节泰）（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ...     

Numerical Weather Prediction in China in the New Century ——Progress, Problems and Prospects

This paper summarizes the recent progress of numerical weather prediction(NWP)research since the last review was published.The new generation NWP system named GRAPES(the Global and Regional Assimila- tion and Prediction System),which consists of variational or sequential data assimilation and nonhydrostatic prediction model with options of configuration for either global or regional domains,is briefly introduced, with stress on their scientific design and preliminary results during pre-operational implementation.In ad- dition to the development of GRAPES,the achievements in new methodologies of data assimilation,new improvements of model physics such as parameterization of clouds and planetary boundary layer,mesoscale ensemble prediction system and numerical prediction of air quality are presented.The scientific issues which should be emphasized for the future are discussed finally.     

2013年汛期华中区域业务数值模式降水预报检验

为充分了解华中区域中尺度业务数值预报模式更新为WRF后的预报性能,对该模式2013年汛期24 h和48 h的累积降水预报产品,采用TS评分、预报正确率、漏报率、空报率、偏差及ETS评分等统计量对其进行了较详细的评估。结果表明：从日平均降水率分布来看,24 h预报的降水中心位置和强度与实况更接近,48 h的预报明显偏大、偏强;汛期总体降水检验表明,该模式的降水预报以偏大为主,随着降水量级的增大,TS和ETS评分逐渐减小,且ETS评分逐渐靠近TS;逐月降水检验结果发现,该区域汛期月晴雨预报正确率与雨日率呈正相关;通过梅雨期WRF与GRAPES_Meso的预报对比检验可见,两个模式都表现出了较好的预报性能。值得指出的是,随着降水量级的增大,WRF模式降水预报优势逐渐显现。总的来说,该模式的降水预报产品具有一定的参考价值。     

关于发展人工影响天气数值模式的一些问题

人工影响天气的学科基础是中小尺度天气动力学与云降水物理学,需要将天气-动力-云降水物理耦合为一体。考虑到目前将天气动力学性质的基础数值模式用于人工影响天气中的问题,从数值模式动力方程、模式分辨率、云物理过程、数值求解方案、初边值条件等方面系统地探索了发展人工影响天气数值模式中一些需要重点解决、且不可忽视的特色问题,并举例对相关问题提出了解决思路和方法。期望提出的问题有助于构思更适合于人工影响天气数值模式,使数值模式功能真正向满足人工影响天气的要求靠近一步。