基于多尺度混合滤波的GRAPES_3Dvar及其在实际暴雨预报中的应用分析

为提高暴雨的数值模拟和预报效果,在生成初值的同化分析中保证中小尺度信息的引入十分重要。为改善GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)区域三维变分同化系统对中小尺度信息的引入,本文利用气候态背景误差样本估计变量误差的水平协相关尺度,进而利用三个不同水平特征尺度的递归滤波器对统计结果予以拟合,以替代原有单一尺度的递归滤波方案。利用新方案对2015年6月1—2日江汉平原的暴雨过程进行同化和预报,研究结果表明:新方案的功率谱衰减较慢,通过单点试验和分析场分析发现,新同化方案引入了更多的α中尺度信息;在暴雨个例的预报中发现,利用新同化方案后湿度场、散度场和涡度场在分析场和预报场中更加接近实际情况,降水预报技巧明显提高。通过能量谱分析发现,新方案与原方案相比反映出更多的α中尺度信息;新方案对江汉平原地区暴雨预报具有正效果,在α中尺度内出现了低层辐合、高层辐散及湿度增加等有利于降水的要素。在暴雨个例的基础上,本文进行16d的批量试验,结果显示新方案对降水的预报技巧明显提高,与个例结果一致。     

GRAPES-3DVar高阶递归滤波方案及其初步试验

背景误差协方差矩阵B及其逆的求解是三维变分同化研究的核心问题之一.在GRAPES区域三维变分同化系统(GRAPES-3Dvar)中背景误差协方差矩阵的水平变换部分,假定各向同性并进行递归滤波运算.原有方案中采用一阶递归滤波器,但收敛不够迅速,每次循环同化时需滤波10次才能使目标函数收敛.根据Purser等2003年的研...     

加密探空资料在华南暴雨数值预报的应用试验

应用逐时同化预报系统CHAF进行加密探空资料同化试验,比较了同化加密探空资料与仅同化常规探空资料所得同化分析场和模式预报结果的差异.同化加密探空资料所得分析场水汽的均方根误差减小,水汽条件和大气环流形势与实况更接近.以加密同化探空资料所得分析场为模式初始场进行预报,雨区的分布和降水量级都较控制试验有改善.分析模式预报改...     

数值预报产品在一次台风登陆暴雨天气过程中的预报能力分析

通过EC、T213预报产品对2003年7号台风"伊布都"登陆的天气形势演变的预报效果进行分析,以期更好地利用数值预报产品,做出更加准确的天气预报.     

一次特大暴雨过程高分辨率集合预报试验的检验和评估

针对2018年4月22日发生在湖北西部山地的一次特大暴雨过程,采用降尺度方案和显式对流参数化方案模式,开展了高分辨率对流许可尺度(3 km)的集合预报试验,并对全球集合预报(GEFS)和对流尺度集合预报(SSEF)的降水预报进行了对比评估,结果表明:(1)SSEF集合平均的雨量和落区预报均优于GEFS。(2)SSEF各成员的降水离散度分布更合理,因而具有更优的降水区间预报,其“离散度-误差关系”更优,能更好地给出预报误差的分布及其可能的大小。(3)SSEF的概率预报在所有空间尺度上均优于GEFS,且在短历时强降水上的优势更加明显。由此可见,针对此类山地暴雨过程,对流尺度集合预报相对于全球集合预报具有巨大的改进潜力。     

数值预报产品在桂林暴雨预报中的应用研究

利用1998～2002年4～7月间欧洲、日本，2002年5～7月我国数值预报产品进行统计分析，总结出以数值预报产品为主的暴雨预报模式指标。这一模式指标，为日常预报工作中以天气学预报为主转向以数值预报为主莫定良好基础，也为预报员提供客观简捷的预报方法。通过一年的试报探索和一年的实际业务应用，其预报准确率较为理想。     

不同随机物理扰动方案在一次暴雨集合预报中的对比研究

针对2018年4月22日发生在湖北西部山地的一次特大暴雨过程,采用降尺度方案和显式对流参数化方案模式,开展了高分辨率对流许可尺度(3 km)的集合预报试验,并对全球集合预报(GEFS)和对流尺度集合预报(SSEF)的降水预报进行了对比评估,结果表明：(1)SSEF集合平均的雨量和落区预报均优于GEFS。(2)SSEF各成员的降水离散度分布更合理,因而具有更优的降水区间预报,其“离散度-误差关系”更优,能更好地给出预报误差的分布及其可能的大小。(3)SSEF的概率预报在所有空间尺度上均优于GEFS,且在短历时强降水上的优势更加明显。由此可见,针对此类山地暴雨过程,对流尺度集合预报相对于全球集合预报具有巨大的改进潜力。

     

一次特大暴雨的集合预报试验

利用NCEP 1°×1°再分析资料,采用WRFV2.2模式对2008年6月12-13日的一次广西特大暴雨天气过程进行了包括积云对流参数化方案、边界层参数化方案、陆面过程参数化方案的集合预报试验.结果表明:模拟降水对WRF模式不同的物理过程表现出不同的敏感性,对积云对流参数化方案最敏感,降水离散度最大;对陆面过程参数化方...     

强降水预报思路引导系统

数值预报是提高日常天气预报准确率的最有效手段和技术,本系统能帮助预报员在较短的时间内对所关心的天气系统确立正确的预报思路。     

KNN方法在贵州晴雨预报中的试验

使用2003—2007年T213数值预报产品和贵州省08-08时日降水量资料,建立了贵州省9个站的KNN晴雨预报模型,并对2008年进行了预报试验。在搜索K邻近域的过程中,与传统的KNN方法相比,求取了不同类别的K值,即K+、K-,使该方法选择的最邻近域中的K值取得更为合理。通过对历史资料的反复交叉验证求取了最优的K+、K-值组合。最后对2008年贵州省9个站进行预报试验并评估。预报评估结果表明:KNN方法总体上降低了预报空报率,提高了晴雨预报的TS评分和预报准确率,特别是对24h和48h,KNN方法在对贵州降水预报的数值预报解释应用中有一定的效果。     

贵州省暴雨BP神经元网络预报方法

引入人工智能方法，应用BP神经元网络技术，结合数值预报产品、动力诊断产品和当地预报经验指标，构造了贵州省期暴雨落区预报的人工神经元网络模型，实现了全省各大－暴雨落区的逐日概率预报，为业务预报提供了客观预报指导产品。     

单站气象要素资料在本地大--暴雨预报中的应用

作为常规经验预报手段的单站气象要素资料及预报工具图,在现代天气预报流程中往往被忽视了。其实在定点预报中,单站气象要素资料有着不可替代的作用。在此提出用微机自动处理资料并生成相应预报工具图表的方法,并且对压、温、湿日变化在大—暴雨预报中的作用进行研究。     

贵州南部山区一次大暴雨的数值模拟

利用WRF模式,对2008年5月27日夜间贵州南部山区大暴雨天气进行了数值模拟。复杂地形条件下,数值模拟有一定难度。本次数值模拟能够反映此次大暴雨的降水区域、降水特征和降水强度。在此基础上,利用高分辨率的数值结果,对该暴雨过程的中尺度气旋及地形对降水的作用进行了分析,结果表明：中β尺度气旋是造成此次局地暴雨的直接系统;气旋在结构上表现出中低层强烈的辐合和正涡度柱的耦合,出现了伸展到对流层顶的深厚强上升运动;造成大暴雨的辐合线生成在贵州西部地形梯度较大地方,辐合线上发展起来的中尺度气旋在850 hPa和地面上表现为生成在一个开口向南的喇叭口地形上,由于喇叭口地形对气流的辐合和抬升作用,水汽辐合和上升运动在该地达到最强,无疑对降水的落区和强度有重要影响。     

山西省暴雨落点落区预报业务系统研究

在用“聚类分析”、“加权压能场和湿斜压”以及“灰色预测”等方法制作山西省汛期暴雨落点落区预报时，同时用“湿辐合”方法进行计算，并采用“湿辐合”与“聚类分析”暴雨落点落区叠合集成，“湿辐合”与“加权压能场湿斜压”暴雨落点落区叠合集成，以及“湿辐合”与“灰色预测”等方法叠合集成，客观地确定出预报量可能出现的落点或落区。经过历史资料回代运算和2001年实时运行表明，此方法预报效果良好。     

新世纪初我国数值天气预报的科技创新研究

概要介绍最近5年在国家科技攻关项目“中国气象数值预报系统科技创新研究”框架内所取得的主要成果，重点是卫星等遥感资料在变分同化中的应用，高分辨非静力数值预报模式的发展，全球资料同化与中期数值天气预报系统的发展，数值天气预报系统的模块化与并行计算，数值天气预报新技术的研究等，并扼要介绍我国新一代数值天气预报系统的业务应用试验。最后，对我国数值天气预报的进一步发展做了讨论。     

结构分析法在突发区域性暴雨预报中的应用

用结构分析方法分析了2006年6月3日西安突发性暴雨探空信息的大气垂直结构特征。结果表明:暴雨发生前和暴雨过程中垂直探空信息具有独特的结构特征,说明突发性的核心问题在于结构特征的转折性;大气的超低温、滚流方向等均是大气结构转折变化的先兆信息。揭示了突发灾害天气可预测性,为区域性暴雨的预测提供了一种新方法。     

西北东部一次大暴雨数值模拟及中尺度分析

2005年7月1-2日,西北东部出现一次造成严重灾害的大暴雨天气过程(本文简称为"050702"暴雨),利用NCEP(1°×1°)资料分析表明,副热带高压边缘偏南和西南气流北上,与西北冷空气在西北区东部形成辐合区造成了此次暴雨的发生,此次暴雨的水汽来源于中国南海和孟加拉湾.本文用非静力中尺度模式MM5V3.6成功模拟出此次过程,对暴雨中心冷暖平流、辐合层及水汽通量散度等暴雨因子的中尺度结构与强降水的关系进行了研究.结果表明:(1)降水强度和对流层中层冷平流有很好的相关,随着冷平流的增强,降水强度也迅速增大;暖平流对降水强度起到维持的作用;(2)在降水达最强时段,对流层中出现低层强辐合,高层辐散的结构;(3)在降水达最强时段,对流层中低层水汽辐合的达到最强,表明水汽通量散度场和降水有较好的对应关系.     

一次大暴雨过程的物理量诊断分析

本文利用2005年7月16日至18日的高空资料,对7月18日发生在广元的大暴雨天气过程进行了热力学和动力学诊断分析,结果表明:(1)在暴雨出现前,大气有一个能量聚集、湿层增厚的过程;(2)湿Q矢量辐合中心对应暴雨区,越接近强降水出现时间,诊断效果越好。