盛夏数值预报模式对副高预报性能检验及其释用

利用１９９８年６～８月Ｔ１０６和ＥＣＭＷＦ数值预报产品,对副高预报能力和产品质量进行了全面检验;通过对数值预报产品加工处理后获取的有关参数和特征量进行综合分析,在业务预报中对重大天气预报实例进行释用。结果表明,ＥＣＭＷＦ对副高增衰进退的运动趋势预报能力较强,对中期重大天气过程和雨区预报有重要指导意义。Ｔ１０６９６小时预报基本可信,１２０小时以后预报能力锐减,是模式改进的重点     

夏季西北太平洋副热带高压指数

利用在特定区域上平均的夏季（6、7、8月）平均850hPa位势高度异常,我们定义了两种指数,分别用来描述夏季北太平洋副热带高压在东西方向和南北方向上的偏移。对于东西向指数,平均的区域为副高的西侧（110°-150°E,10°-30°N）;对于南北向指数,平均的区域为副高的西北侧（120°-150°E,30°-40°N）。发现这两种指数是相互独立的。基于南北向指数的合成分析结果与以往的研究结果吻合得相当好。在年际时间尺度上,将这两种指数与国家气候中心公布的副高指数进行了比较,发现尽管有一些微弱的差别,本文定义的指数与国家气候中心的副高指数大致具有相似的年际变化,因而本文的指数与国家气候中心的指数也对应着相似的环流和降水型。进而,对本文的指数与国家气候中心的指数对应的环流（降水）型之间的不同进行了分析,表明本文的指数比国家气候中心的指数能够更好地描述对应的环流和降水型。一个重要的结果是,不论根据本文指数,还是根据国家气候中心指数,东西向指数（或西伸指数）都比南北向指数（或北界指数）对应着更显著的降水异常,特别是在东亚地区和菲律宾海。 这两种指数还可以用来描述副高在夏季里的季节推进,即,北移和东退。副高在7月中旬迅速北移和东退。发现在副高平均处于偏北或偏东的夏季里,北移     

岳阳市ECMWF数值模式降水预报检验与释用

该文应用TS评分、预报偏差（BIAS）等方法,对ECMWF模式预报的2015年12月—2018年12月岳阳市降水场资料,开展晴雨和分级降水检验。晴雨预报检验结果表明：ECMWF模式对岳阳市晴雨预报性能总体较稳定,年际变化幅度较小;晴雨预报准确率季节差异大,冬季最高,秋季次之,夏季最低;从逐月晴雨预报检验来看,12月份最高,8月最低;晴雨预报还存在明显的日变化规律,对夜间的预报能力明显优于白天;空间上总体呈北高南低的空间分布特征。分级降水预报检验结果表明：小雨量级降水预报评分明显高于其他量级降水,中雨次之,大雨及以上量级评分较低且无明显规律;小、中、大雨3个量级任一时效的空报率整体上比漏报率大,小雨量级表现得尤为明显,说明小雨量级的空报更为严重。针对小雨降水预报空报率高的现象,该文对岳阳市ECMWF模式预报降水量1.2 mm以下消空处理后进行了预报释用,结果表明：冬季订正空间较小,夏季各时效可适度订正;春季和秋季可视情况适度订正,订正后可以有效提升预报技巧,但增加了一定漏报风险。     

月尺度西太平洋副热带高压指数的重建与应用

针对目前国家气候中心业务监测中使用的月时间尺度西太平洋副热带高压指数存在的问题,利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,对西太平洋副热带高压面积指数、强度指数、脊线指数和西伸脊点4种指数重新进行定义和计算,重建了1951—2010年逐月历史时间序列。面积指数、强度指数采用真实的面积和体积进行定义和计算,脊线指数则同时利用500 hPa高度场和纬向风切变线进行定义,且不仅仅局限于588 dagpm等值线,充分考虑了西太平洋副热带地区高压系统对我国夏季降水的影响作用。选取其中两个相对独立的指数——脊线指数与西伸脊点,通过对这两个指数的9种组合类型的构建,最大程度上涵盖了我国东部夏季降水各种雨型的分布特征。     

近百年四季西太平洋副热带高压的变化

文中设计了一种根据网格点高度值拟合副热带高压强度、西界、北界 3种指数的方法。根据这个方法 ,利用重建的 1880～ 195 0年 5 0 0hPa月平均高度序列 ,计算了 195 1年之前 70a的副热带高压指数 ,与 195 1～ 1999年的实测指数合成一个 12 0a的序列 ,研究了西太平洋副热带高压的年际与年代际变率。     

几种数值天气预报产品的释用分析

本文总结了几种数值天气预报的使用效果。结果表明，欧洲中心的大尺度环流形势预报较好，特别是北支系统以及华北低涡横切系统；日本一般性降水预报有较高参考价值，明显高于经验预报，但是，强对流天气仍是漏报最多的现象；中国对夏季的突发性天气及暴雨有参考价值MM5的过程预报较好，雨带位置比较准确。     

太平洋副热带高压及南亚高压在NCEP/NCAR和ECMWF再分析资料中的对比研究

利用NCEP/NCAR和ECMWF 1961～2000年北半球逐月平均的500 hPa和100 hPa高度场再分析资料对影响我国天气、气候的重要系统--北半球西太平洋副热带高压以及南亚高压做了对比研究,发现两者在不同的再分析资料中虽然具有一定的相似性,但也存在着明显的区别.在1980年以前两者存在较大差异.NCEP/NCAR再分析资料分析出的副高明显偏弱,而其所反映的副高的变化在幅度和强度上均大于ECMWF再分析资料的结果.进一步分析发现,NCEP/NCAR再分析资料所得出的副高的年代际变化可能是不真实的.在1969年、1979～1991年间,NCEP/NCAR再分析资料中的南亚高压中心强度明显比ECMWF的强,特别是1992～1995年间,NCEP/NCAR再分析资料中的南亚高压中心强度更强且中心范围更大.此外,NCEP/NCAR再分析资料所反映的南亚高压的变化在幅度和强度上也都大于ECMWF再分析资料的结果.     

动力延伸预报产品释用方法的研究

目前以数值形势预报为基础的动力产品释用方法主要有模式输出统计法（ＭＯＳ）和完全预报方法（ＰＰＭ）。由这两种方法建立的预报方程缺乏明确的物理意义,所以文中提出了一种动力与统计相结合的方法。该方法从大尺度大气动力学方程组出发,推导出月降水距平百分率与月环流场的关系,从而建立了月降水距平百分率预报方程,随后利用月动力延伸预报的５００ｈＰａ高度场和实际降水场资料反演出月降水距平百分率预报方程的系数。该方程经过独立样本检验,表明这种方法对利用动力延伸集合预报的环流形势作月降水距平预报具有一定的能力。     

数值预报产品释用若干问题的初步分析

本文就数值预报模式产品在业务预报 中的释用预报方法进行了 初步分析，提出了数值预报产品检验的一套方法；分析了数值预报产品的季节适用性问题； 就 预报对象和预报着眼点作了进一步分析，在此基础上，提出了汛期和非汛期主要预报对象的 释用预报思路，并列出了相应的释用预报方法。在去冬今春的业务应用中，取得了明显成效 。     

1998年副热带高压中期数值预报产品的误差分析

通过统计和动力学分析结果的验证,可以得到:(1)欧洲中期数值预报产品是预报副高中期活动的重要依据,并且预报值的平移订正不可能对预报准确率有多大的改进。(2)不考虑天文潮汐可能是1998年欧洲中期数值预报产生较大误差的重要原因。(3)进一步分析找到二条判断欧洲中期数值预报因不考虑天文潮汐将发生较大误差的指标: ① 当交点月奇异点月下点 54.7 线与当日20时500 hPa的 50～150 E 范围内副热带急流槽线相重合,并与等温线夹角 α>60 °时,那末若以奇异点后0～2天作为初日,欧洲中期数值预报120 E 588线北界预报将出现连续三天大于等于2个纬距的连续性错误(7/9),反之,将不出现连续性错误(13/13);② 在不满足上述情况下,如果54.7 跋咄ü至迅备咧涞脱骨保?则在交点月奇异点当日出现离散性错误(5/7),反之,将不出现错误(6/6)。(4)1999～2000年汛期实际应用结果基本上证实了上述二个指标。     

利用ECMWF产品对庆阳极端气温释用效果分析

利用CMSVM的回归方法,用2003～2007年的欧洲数值预报格点资料和庆阳市8个自动站极端气温资料建立最高最低气温预报模型.2008年业务运行效果检验评估表明:5 d最高、最低气温综合平均预报准确率达到64%和71%,对实时业务有较好的指导作用.最高、最低气温准确率随着预报时效的延长效果降低,最低比最高气温的预报准确率高.最低气温预报效果春夏季好于秋冬季,最高气温相反.最高、最低气温绝对误差和平均误差都随预报时效的延长增大,最高比最低气温平均绝对误差大,二者的平均误差接近,均为正值,预报值具有偏高的倾向.对9月明显变化过程的评估表明,最高最低气温预报与实况演变的趋势相似.     

2007年3-5月T213与ECMWF及日本模式中期预报性能检验

我国3—5月冷空气活动频繁,温度变化剧烈,且沙尘天气频发。为检验数值模式的预报效果,积累预报经验,对T213模式96小时预报产品进行检验分析,并与ECMWF及日本模式的预报结果进行对比分析。结果表明:T213、ECMWF及日本模式的中期预报性能均较好。相对地,ECMWF在对中高纬度大型环流的调整及副热带高压主体的预报方面,日本模式在对850hPa温度的预报方面能力稍强。另外,选取2007年5月8—10日发生在我国的一次沙尘天气个例,分析发现T213与ECMWF模式对于引发此次沙尘天气的地面强风的中期预报指示意义较好,日本模式稍差。     

线性准地转模型中基本流和辐射冷却对感热加热强迫的副热带高压形态的影响

通过求取定常线性准地转位涡模式的数值解,研究了感热型垂直非均匀分布的冷、热源强迫所激发的副热带环流的结构特征,讨论了副热带背景风场和洋面辐射冷却对洋面副热带高压"三角形偏心"结构形成的重要作用。结果表明,基本流对感热加热强迫的副热带环流有重要影响,当基本流为常数时,感热加热强迫的气旋和反气旋主要集中在对流层中下层,且地面系统远强于中高层。当基本流为非常数时,其经向切变能改变气旋和反气旋中心的经向位置,使它移至0风速所在纬度附近;其垂直变化加强了中高层气旋和反气旋,中心位于对流层上层,与南亚高压的位置基本一致。研究结果还表明,在大洋东部洋面辐射冷却与副热带地区背景风场的共同作用下,形成了洋面副热带高压特有的"三角形偏心"结构。副热带高纬度的西风使感热强迫的洋面副热带高压东移,低纬度的东风使其西移,形成东北—西南走向的"平行四边形"结构,且中心位于大洋西部。大洋东部强洋面辐射冷却激发的洋面反气旋加强了大洋东部的副热带高压,使其中心东移至大洋东部,从而表现出东北—西南走向的"三角形偏心"结构。     

台风活动对ECMWF副高中期活动预报能力的影响

本文通过统计分析发现 :欧洲中心中期数值预报 ( ECMWF)产品可作为预报副高中期活动的重要依据。然而 ,对台风环流的处理失当可能是导致欧洲中心数值预报产品 12 0°E588线北界 72小时预报产生大于 5个纬距严重错误的主要原因 ( 2 2 / 38)。当台风进入关键区 ,即进入近海和大陆区时 ,以当日分析场作为初始场的欧洲中心中期数值预报产品 12 0°E588线北界 72小时预报基本都发生大于 2个纬距的错误 ( 14/ 19)。反之 ,则很少发生错误。当台风生成或消亡时 ,以当日分析场作为初始场的欧洲中心数值预报产品 12 0°E588线北界 72小时预报也将发生大于 2个纬距的错误 ( 2 3/ 2 8)。但是台风活动对 130°E588线北界预报影响不大。     

ECMWF业务预报模式地面气温预报的不一致性特征研究

为探讨ECMWF业务预报模式(以下简称ECMWF)的地面气温预报不一致性问题,本文利用2015年12月1日—2016年11月30日业务预报中常用的地面气温预报数据,研究ECMWF地面气温预报产品在不同季节里的不一致性指数分布及变化特征。结果表明:各个季节不一致性指数有不同的特点,冬季不一致性指数最大,大值区主要分布在除华南和青藏高原外的大部分区域;而夏季不一致性指数最小,在青藏高原地区不一致性指数相对较大;春、秋两季不一致性指数大小均处于冬、夏季之间。此外,研究还发现冬季地面气温预报不一致性指数单日变化较大,而夏季较小。夏季不同起报时间的地面气温预报比较稳定。     

夏季东北冷涡与副高、鄂海阻高的遥相关关系

利用1958-1997年每年的6月、7月和8月,共120个月NCAR/NCEP再分析月平均500 hPa位势高度格点资料,在全球范围内用一点相关法计算了东北冷涡与西太平洋副热带高压、鄂霍次克海阻塞高压之间的遥相关关系,结果表明,在夏季,东北冷涡与鄂海阻高之间有较好的负相关关系,是互为生消的;西太平洋副热带高压与鄂海阻高之间有较好的负相关关系,是互相制约的;东北冷涡与西太平洋副热带高压之间虽然也有负相关关系,但显著性不是很好.     

季尺度副热带高压中心内降水分析

利用10年NCEP/NCAR逐日再分析资料和GPCP-1DD降水资料,依据频次分析,研究了季节尺度副热带高压（副高）中心内降水分布的特点。研究结果表明：副高中心内四季均存在降水,其中夏季副高中心降水频次为40%—80%,而其他季节副高中心降水频次不超过50%;季平均副高中心降水率冬季约1—2 mm/d、夏季不超过4 mm/d,它对局地总降水的贡献变化在30%—90%,其中,夏季的贡献基本为50%—90%,其他季节的多数区域贡献一般不超过40%。统计表明,夏季副高中心上升运动频次变化范围为25%—75%,其他季节上升运动频次在25%以下。研究结果还发现夏季西太平洋副高中心频次约30%出现在中国东部大陆,相应的降水频次及上升运动频次分别为25%和15%,从而形成夏季中国东部一种独特的降水天气形势,即500 hPa副高控制下的降水。另外,文中还指出副高中心内降水有一半以上出现在500 hPa存在上升运动的情况下,而半数以下的降水出现时,500 hPa存在下沉运动,前者降水可能为深厚性质,而后者则可能表明为浅薄降水。     

南亚高压和西太副高位置与中国盛夏降水异常

用全国160站降水资料及ECMWF逐月再分析资料,采用合成分析方法,讨论了年际变化尺度上南亚高压与西太副高纬向位置异常与盛夏降水的关系。结果表明,当南亚高压与西太副高纬向异常重叠(分离)时,长江中下游流域存在异常上升(下沉)运动,江南的广大地区存在异常下沉(上升)运动。且当两个高压纬向异常重叠时,来自北印度洋及西太平洋的水汽,在长江中下游流域异常辐合,降水偏多。此时,江南地区水汽通量异常辐散,降水偏少。当两个高压纬向异常分离时,水汽主要来自北印度洋的西南风输送,长江流域降水偏少,江南地区降水偏多。     

2007年6-8月T213与ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2007年6—8月T213模式进行天气学检验,并与欧洲中心ECMWF模式及日本模式进行了比较。结果表明:3种模式对亚洲中高纬环流形势的调整演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对各系统及要素的预报误差最小,最接近实况,日本模式和T213模式稍差,稳定性不如ECMWF模式,特别是T213模式对0709号台风圣帕路径及强度的预报与实况相差较大,而ECMWF模式及日本模式预报较为准确。     

ECMWF模式对东北半球气象要素场 预报能力的检验

利用ECMWF模式逐日分析场(0场)序列和7d预报场序列,使用气候学方法客观检验ECMWF模式对东北半球的预报能力,主要结果如下:1)模式对不同要素场的预报能力呈现出明显的季节性差异,夏季特别是7月预报能力最弱.2)总体来说,850 hPa温度场、500 hPa高度场与0场相关最好,850 hPa湿度场与0场相关最弱;随着预报时效的增加,预报能力总体减弱.3)大陆上温度场预报总体较0场偏高,而在赤道低纬地区偏低,模式对赤道附近温度场变率预报能力弱于中高纬地区,这一特征在其它要素预报中也有不同程度的体现.4) 500 hPa位势高度预报场与0场的差值表现出清楚的起源于里海并向东北传播经贝加尔湖、鄂霍次克海转向东南至日本东部海域的波列,这一现象在500 hPa风场差值图中也有清楚的表现.5)纬向风预报能力强于经向风,30°N附近存在纬向风与0场相关系数高值带.6)总体来说,模式对高层的预报能力优于低层,但模式对700 hPa风场的预报存在显著差异.