月平均气温集成预测方法研究

为了有效综合各种预测方法的预测结果,以陕西3个气候区域1999年7月至2010年6月月平均气温的集成预测为例,利用3种预测方法和国家气候中心业务产品月平均气温预测结果历史评分建立二类6种动态客观集成预测方法进行对比研究,结果表明：（1）各种集成预测方法年评分平均值均高于参加集成的任何一个成员,6种集成预测方法评分平均值比4个成员评分平均值高4.6,比同期陕西发布的业务产品高5.1;各种集成预测方法预测与实况距平符号一致率至少高于其中3个成员,6种集成预测方法预测与实况距平符号一致率平均值比4个成员平均值高4.7%,比陕西业务产品高5.1%。（2）3个气候区域中,榆林集成预测效果最好。6种集成预测方法评分平均值比4个成员评分平均值高5.7,比陕西业务产品高5.7;预测与实况距平符号一致率比4个成员高6.9%,比陕西业务产品高7.3%。（3）第二类集成预测方法预测技巧高于第一类,全年评分平均值高0.5,预测与实况距平符号一致率高0.7%。其中Z_（23）全年评分平均值比4个成员评分平均值高5.1,比陕西业务产品高5.7,预测与实况距平符号一致率比4个成员高6.0%,比陕西业务产品高7.6%,推荐首先选择使用。     

用数据预报产品作河南省78月分片大到暴雨预报

利用Ｔ４２数值预报产品的客观分析和物理量预告资料，采用逐步回归分析法和预测误差平方和最小准则两种选取回归自变量的方法，对河南省１０片大－暴雨预报进行客观、定量对比分析，并结合日本降水量预告传真图和天气学方法投入１９９４年和１９９５年７、３月业务试验。     

国家级极端高温短期气候预测系统的研制及应用

目前,国家级旬、月极端高温预测的业务工作尚未展开,国家级极端高温短期气候预测系统的研制为中国高温预测业务提供了一个有效平台.该系统以百分位相对阈值和35°C、38°C绝对阈值作为高温阈值指标,应用月动力预测模式、动力预测与统计降尺度相结合、物理统计相似三种不同的方法,预测未来1～40天的旬、月极端高温发生概率及高温日数,定期滚动发布预测产品.并以相关系数为衡量指标,应用交叉检验方法对三种方法的预测效果进行分析,结果表明不同方法高相关区的空间分布存在差异,在进行高温预测时,应综合各方法高相关区的预测结果给出综合预测意见.对2007年7月极端高温预测个例分析表明三种方法均有一定的预测技巧.     

国家气候中心多模式解释应用集成预测

多模式集合和降尺度技术是提升模式预测能力的有效工具。该文对国家气候中心多模式解释应用集成预测 (MODES) 技术与业务应用现状进行了综合介绍。MODES采用欧洲中期天气预报中心、东京气候中心、美国国家环境预报中心和中国气象局国家气候中心4个气候业务季节预测模式输出场,利用EOF迭代、变形的典型相关分析、最优子集回归和高相关回归集成4种统计降尺度方法以及等权平均、经典超级集合等集成方法进行全国月及季节降水和气温预测。目前对MODES进行了夏季回报检验和约1年的实时业务应用。回报检验和业务应用表明,MODES对气温有较好的预测能力 (月预测平均PS评分为76),对降水有一定预测技巧 (月预测平均PS评分为68),具有短期气候预测业务应用价值。     

“全国预报预测业务系统建设(新疆气候中心)”项目

正一、立项背景2014年中国气象局"省级客观化气候预测业务建设(一期)"实现了MODES1.0版本在全国推广业务应用,需加强动力学框架下的多因子综合动力一统计季节尺度气候预测客观业务系统建设。2014年我国的国家级和省级少数业务单位开展了月内强降温过程准业务预测。新疆季节预测技术的本地化应用以及强冷空气延伸期预测技术研究是新疆     

中国区域月气候预测方法和预测能力评估

利用我国台站降水和温度观测资料,评估了BCC_AGCM1.0月动力延伸预报的回算和预测、国家气候中心月气候预测业务统计方法、持续性预报以及业务发布预报对中国区域月气候要素的预测能力。结果表明,业务发布月平均温度和降水预测的技巧平均低于动力方法和统计方法的预测结果。温度的持续性预报和最优气候值统计方法预报技巧高于其它统计预报方法,考虑了综合相似特征的统计方法对降水预测有相对的优势。动力延伸预报的三种超前预报时间的预测结果总体高于统计方法,在月气候预测能力上具有明显优势。月尺度预测动力和统计方法评估的年际变化特征表明月降水和温度的可预报性一般在El Nio状态下较高,而在La Nia发生时偏低。     

延伸期过程预报预测技术及应用

对自主研发的低频图方法和低频波方法、延伸期过程预测客观检验指标(Zs和Cs评分)、月内重要过程与趋势预测系统(MAPFS 2.1)及其推广应用情况做了介绍。对近4年(2013—2016年)上海地区汛期延伸期强降水过程业务预测和近2年(2015—2016年)冬季延伸期强降温过程业务预测进行了客观检验。结果显示,汛期强降水过程、冬半年强降温过程(强冷空气过程)预测准确率分别为67.3%和43.2%,Zs/Cs评分分别为0.153/0.130、0.139/0.09。低频图方法对各年汛期最强降水过程均给出了较好的预测,说明预测方法具有一定的预测潜力。基于MJO(Madden-Julian Oscillation)活动的上海汛期逐候降水趋势预测方法2年(2014—2015年)的预测结果Ps评分平均达到58分,为汛期延伸期强降水过程预测和入梅、出梅延伸期预测提供了较有价值的预测背景信息。     

基于月动力延伸预报最优信息的中国降水降尺度预测模型

利用国家气候中心月动力延伸预报结果、NCEP/NCAR再分析资料和中国160个站观测资料,通过计算两次相关的方法,获取最优预报信息作为建立降尺度预测模型的预测因子,提取的最优预测因子同时满足既是观测环流要素场影响降水的关键区域,又是模式要素场预报的高技巧区域两个条件.结合挑选出的最优预测因子,利用最优子集回归建立月平均降水的降尺度预测模型.文中设计了消除预测因子和预测量的线性趋势值后建立预测模型(方案1)和直接利用原始资料建立预测模型(方案2)两种方案.经过独立样本检验,发现这两种方案建立的预测模型都能够提高月尺度降水预测,方案1对月尺度降水预测的距平相关系数平均可达0.35.利用该方案对超前时间分别为0、5、10 d的月动力延伸预报产品进行月降水的降尺度预测表明,模式初值信息不仅影响月动力延伸预报结果,也影响降尺度应用效果,利用超前时间为0和5 d的月动力延伸预报结果进行降水降尺度预测可在业务中参考.此外,降尺度预测模型中选取的预测因子不仪在统计上是显著的,同时也具有清楚的物理意义.     

青海省月降水、气温的动力模式解释应用及其效果检验

利用月动力延伸预报500hPa高度场资料、青海省36站实况降水、气温等资料,研究对不同月份及不同季节降水分别有重大影响的大尺度预测因子。并选取稳定高相关、物理意义明确、彼此间独立的影响因子,通过多次试验选择适合的统计降尺度方法,建立青海省月降水、气温的动力降尺度解释应用预测模型。按国家气候中心业务评分标准,用独立样本对模型预测效果进行检验,通过与近6年实际预报评分比较,模式降尺度应用后预测评分大部分超过业务评分,其中降水预测评分最高达84％,最低为67％。月平均气温降尺度解释应用评分最高达84％,最低也达到67％,平均评分虽不及业务评分高,仍是比较客观的预报方法,在短期气候预测中有实用价值。     

用数值预报产品作河南省7～8月分片大到暴雨预报

利用Ｔ４２数值预报产品的客观分析和物理量预告资料，采用逐步回归分析法和预测误差平方和最小准则两种选取回归自变量的方法，对河南省１０片大～暴雨预报进行客观、定量化对比分析，并结合日本降水量预告传真图和天气学方法投入１９９４年和１９９５年７、８月业务试验。试验结果说明：用数值预报人机交互作河南省汛雨分片预报具有较好的效果。     

月尺度降水的客观预测方法研究

从短期气候预测业务的实际出发,提出了一个以单站作为预报量的客观预测模型,分析了利用该模型制作预测产品的目的、实现途径以及流程设计。在气候预测业务中,利用该模型制作气候预测产品,能在实际业务中实现动态优化,方便地更换因子,降低业务工作强度。通过实例,详细说明了利用该模型制作月尺度降水产品的全过程,其中包括标准化预测模型数据文件的结构,动态建模过程及在动态建模过程中输出的各项参数的含义,把动态建模过程中的输出参数用于改进模拟质量,以及如何把试报结果分站Ps评分用于业务决策等。针对月动力延伸预报产品样本较少的情况,文中还进行了交叉预报试验。该模型作为气候预测业务工具,具有使用简单、预测质量稳定的特点。     

湛江降水量的径向基神经网络预测模型

以湛江地区50年来的月降水量为时间序列，利用高斯径向基函数，选择输人窗口（时滞）大小为6,建立了一种智能型的径向基函数神经网络预测系统，并分别对1991—2000年和2001-2003年的月降水量进行了测试预报和独立样本预测。结果显示，该模型预测效果明显优于传统的线性自回归预测模型，各月平均的平均绝对误差（MAE）和均方误差（RMSE）达到41．8和55．7。虽然该模型对降水量的预报还存在量级偏小的系统性偏差，但它完全有可能为本地区短期气候预测提供一种客观、自动的业务预报方法。     

重庆市动力气候模式产品降尺度应用检验评估分析

应用多种动力气候模式降尺度解释应用技术,经过2004~2008年的回算检验和2009年以来的业务应用,结果表明其对重庆市区域的月平均气温和降水量有较好的预测能力,MOS和PP两大类方法中,分别用逐步回归、相似离度和最短距离相似等建模方法,用车比雪夫多项式,涡度,动态区域,EOF和R方程等5种不同构建因子方案得出的预测结果Ps评分(中国气象局预测业务定量评分标准)显示,重庆市动力气候模式解释应用方法的预测能力超过了中国气象局的目标考核要求(降水≥60%,温度≥65%)。月降水量预测最佳方案是PP-回归-涡度和PP-回归-区域,月气温预测最佳方案是MOS-回归-涡度和MOS-回归-车氏。降水和气温预测效果最好月和最差月平均Ps评分差值分别达到14.5%和21.8%,表明预测效果存在明显的月际差异。由2006年3月个例分析可见,降尺度解释应用技术对月尺度气温降水正负距平空间分布形态有较好的预测能力。      

上合青岛峰会期间延伸期气候趋势预测与检验

利用青岛1961—2017年5—6月逐日降水量、平均气温和大雾等气象资料,采用年代际气候背景分析、相似分析结合数值模式客观预报方法,于2018年5月制作了上合青岛峰会期间包括月尺度在内的延伸期气候趋势预测。主要预测结论为:5月中旬至6月上旬降水偏多,延伸期(主要时段6月上旬)降水正常略少;气温正常略高。根据中国气象局印发的《月、季气候预测质量检验业务规定》检验,降水延伸期气候趋势预测评分为67~100分。峰会期间天气过程预测采用韵律法,对开幕式日(6月9日)前后有一次冷空气或降水过程的预报把握较好,为决策气象服务争取了主动。对大雾趋势预测也进行了尝试,采用统计分析、环流形势分析与海雾数值模式预报相结合方法,对10d内预测较准确;对延伸期(6月上旬)趋势预测出现偏差。     

短期气候预测评估方法和业务初估

根据短期气候预测业务目前的基本现状,提出了短期气候业务预测效果评估的几种参数。使用这些参数对国家气候中心气候预测室近20多年来全国范围月、季、年几种主要预测业务的降水距平百分率和平均气温距平的预测效果进行了初步评估。结果表明,月尺度预报中,温度预报好于降水预报;年度降水预报以对春季预报为最好;汛期降水预报水平有明显提高。     

青岛上合峰会期间延伸期气候趋势预测与检验

利用青岛1961—2017年5—6月逐日降水量、平均气温和大雾等气象资料,采用年代际气候背景分析、相似分析结合数值模式客观预报方法,于2018年5月制作了上合青岛峰会期间包括月尺度在内的延伸期气候趋势预测。主要预测结论为：5月中旬至6月上旬降水偏多,延伸期（主要时段6月上旬）降水正常略少;气温正常略高。根据中国气象局印发的《月、季气候预测质量检验业务规定》检验,降水延伸期气候趋势预测评分为67～100分。峰会期间天气过程预测采用韵律法,对开幕式日(6月9日)前后有一次冷空气或降水过程的预报把握较好,为决策气象服务争取了主动。对大雾趋势预测也进行了尝试,采用统计分析、环流形势分析与海雾数值模式预报相结合方法,对10 d内预测较准确;对延伸期（6月上旬）趋势预测出现偏差。     

我国现有短期气候业务预测方法综述

对我国短期气候业务预测方法的综合分析表明 :我国现有的短期气候业务预测经验和统计方法仍是主要的 ;物理因子和前兆强信号结合天气气候学分析的概念预测模型方法在业务预测中发挥重要作用 ;动力模式预测方法在业务预测中取得一定效果 .随着动力模式的进一步发展 ,短期气候业务预测将逐步走向以动力模式客观预报为指导预报的新阶段     

阿克苏地区中长期天气预报业务服务系统简介

该业务系统集成了"阿克苏地区气候变化特征及气温客观定量预报方法研究"课题中的成果,运用数据库技术,新增了多种时间尺度的气温、降水趋势预报、天气过程日、特殊项目预测等领域方便有效的客观定量的6类预报方法.自2001年投入中长期业务服务以来,增强了中长期业务的自动化水平,为阿克苏地区中长期天气预报业务提供了良好的工作平台.     

辽宁省近10年短期气候预测质量评估检验

参考了现阶段国内外的短期气候预测质量评估办法,根据短期气候预测业务的发展需要,提出了一种新的短期气候预测质量评估办法,并对近10年（1994年以结果表明：新办法的指导思想、评分原理以及预报评分规则和标准等方面均优于来）辽宁省短期气候预测资料进行客观评定,把原办法的评定结论与之对比分析。原办法,更符合实际,客观性更强,突出了气候预测的趋势性,提高了异常事件趋势的预测能力,能更好地反映当前短期气候预测业务水平。在绝大多数情况下,新办法评定的月、季、年尺度气候预测质量较原办法有明显提高,其中,全年降水预测质量平均提高4％,平均气温预测质量平均提高9％,所以新办法客观地评定更有利于促进短期气候预测质量和服务水平的提高。     

权重分布法集成预报试验

该工作提出了以历史预报评估参数为权重的权重分布客观集成预报方法 ,用该方法对 6种汛期预报方法 1 984～ 1 998年和 8个单位 1 995～ 1 998年的汛期预报进行了集成预报试验 .结果表明 ,经权重分布集成预报以后预测水平有明显提高 ,而且效果相对稳定 .权重分布集成预报方法指导思想明确 ,可行性强 ,可用于实际业务预报