“7·20”华北强暴雨集合预报的中期预报转折和不确定性分析

中央气象台主观预报和数值模式对2016年7月20日华北强暴雨过程的中期预报出现了一定的误差,本文利用ECMWF(简称EC)集合预报和T639集合预报等资料对"7·20"华北强暴雨过程的中期预报效果进行了分析,结果发现:(1)EC集合预报在7月16日前后对降雨区及强度的预报出现了明显转折,其因是大尺度影响天气系统的预报发生了转折性变化,7月16日20:00起报的环流形势集合平均场对比15日20:00起报场显示,在河套地区附近500hPa低槽发展更深,其下游华北高压脊也更强,形成了移动缓慢"东高西低"的环流型,黄河气旋及中低层西南涡北抬加强,导致降雨预报更接近于实况;(2)集合敏感性分析发现对降雨中期预报敏感的区域与转折前后预报的环流差异的分布型一致,引起降雨预报转折的影响系统也是降雨中期预报不确定性的来源;(3)对于降雨预报最敏感的环流系统是黄河气旋,集合成员预报的黄河气旋偏西偏北,强度越强,则预报的京津冀地区降水量越大。     

华东地区热带气旋汛频数异常时的环流分析

该文是为应用统计释用预报方法对影响华东地区的热带气旋（ATC）汛频数预报所做的前期研究工作。研究发现:（1）影响华东地区的热带气旋汛频数的局地性异常变化是汛平均环流半球性调整的结果;（2）汛平均环流中的大气长波既反映了月平均环流的特征又和汛频数的变化存在着较好的关系,特别在异常年,其天气系统和相关地区也比较稳定;（3） 利用影响华东地区的热带气旋汛频数和环流变化的关系建立了汛频数的统计预报方程。在短期气候数值形势预报准确的基础上,应用统计释用预报方法所得的准确率为70%左右,若能预报出汛平均环流的异常变化,则可确定ATC汛频数的特多年或特少年。     

榆林地区冬季连续降雪的分析与预报

通过对30年(1960年冬—1989年冬)榆林地区冬季(1月—2月)所出现的32次连续降雪过程(连续3天以上降雪)的分析,统计了连续降雪出现的气候概率。并根据其出现时500hPa大环流形势的不同,分为阻塞型(Ⅰ型)、移动性高脊型(Ⅱ型)、平直环流型(Ⅲ型)、北路锋区型(Ⅳ型)等4种典型形式。然后运用天气学方法给出在阻塞型和平直环流型下连续降雪过程开始和结束的预报方法。通过在实际中试用,取得较为满意的效果。最后给出在研究过程中的几点体会。     

月动力延伸预报产品的评估和解释应用

该文用3种客观评分方法对国家气候中心的月动力延伸预报结果（500 hPa位势高度场）进行了全面评估。结果表明,延伸预报环流的旬和月平均场预报准确率明显高于持续性预报,有一定的预报技巧和业务参考价值,但仍未达到可用于实际业务预报的技巧。对形势预报进一步分析发现,500 hPa的部分环流特征量模拟效果好,其预报技巧高于整个形势场的预报。根据已有的经验和研究成果,这些环流特征量和要素预报有较好的相关,可以直接在业务中应用。该方法为动力产品的解释应用提供了又一条途径。     

环流分型在万州暴雨预报方法中的应用

通过对万州区龙宝气象站1980～2005年188个暴雨个例资料的分析,将产生暴雨的天气形势划分为若干环流型,主要着眼于影响暴雨的物理量,筛选出预报指标和预报因子,使用统计预报方法,根据天气环流形势的分型,分别组建了5、6、7、8、9月及4月和10月的各月份每种环流型未来36小时万州区大到暴雨以上各暴雨量级预报方程.预报检验表明该预报方法是可信的,同时也表明客观划分环流型、筛选预报因子、恰当确定各暴雨量级与预报因子标准等级是预报方法的关键.     

美国国家气象中心的中期天气预报

引言美国国家气象中心发布第2～6天的5天预报已有多年。这些预报用的是平均环流法(Namias.1947)。这种方法使用物理-天气-统计法,预报高空环流及其高度距平,然后用这些流型预报地面温度和降水。50年代后期及60年代数值预报的进展不可避免地使气象科学的面貌发生了变化。这样,1970年通过主观修改逐日的数值预报方案代替了平均环流法。每天制作第3、4和第5天的这种预报。由于70年代数值预报水平的进一步提高,现已可将预报     

深圳地区空气污染潜势预报的研究

本文系统地介绍了目前深圳市气象台研制的深圳市空气污染潜势预报方法，本方法基于在污染源一定的情况下，未来空气污染状况主要取决于大气环流形势演变和局地相关的气象要素以及天气形势的思想，应用以统计加权法为主、数值预报为辅的方法，根据主观预报和数值预报给出的气象要素预报值和天气形势，制定相关因子的加权值表，最后通过非加权因子的修正，得出对未来24小时空气污染潜势预报，目前这一方法已经过业务上实践应用，取得了较好的效果。     

数字滤波方法在月尺度数值预报中的应用Ⅰ.初始场滤波的作用

本工作将数字滤波方法用于Ｔ４２Ｌ９谱模式的月预报实验。为了去除高频扰动误差的影响，保留对月预报有意义且可预报性较强的低频过程，用滤波器对观测资料的序列进行处理，得到１０天以上的低频分量作为初始场进行预报。结果说明，与不进行滤波的控制实验相比，误差增长明显减慢，预报效果在１０～２０天时段内提高最显著。进一步分析表明，延伸预报效果随时间的变化主要是由其中低频分量的预报效果决定的。初始场滤波后预报效果的提高也主要是由于其低频分量报得更好，而在此低频背景下新产生出来的高频扰动误差也相应较小，因而总体的预报效果好于控制实验。而如果在控制实验预报后提取低频分量进行检验，则对逐日预报的改进不明显。经过初始场滤波后对１～１０天至１～３０天平均场的预报也有较显著的提高。对旬平均预报改进最大的是在第二个１０天。对５００ｈＰａ环流形势的预报也更接近实际。本工作的结果说明，在中长期预报中如果能用适当的方法提取出低频过程的信息，则可望提高预报水平     

NCEP CFSv2对中国2015年夏季月尺度降水和环流预报分析

利用美国环境预报中心的第二代气候预报系统(NCEP CFSv2)提供的1982~2010年历史回报资料和2015年6~8月预报产品、NCEP CFSR再分析资料及中国地面观测降水资料,评估了NCEP CFSv2对2015年(厄尔尼诺发展年)中国夏季月降水和环流形势的预报能力,并分析了影响模式预报技巧高低的可能因子。结果表明:1)模式对降水的预报技巧较低且表现出明显的月变化(7月最高,8月次之,6月最低),但总体水平都不高。预报技巧明显依赖于提前时间的长短。2)CFSv2对影响我国夏季降水的500h Pa关键区环流异常空间模态表现出较高的预报技巧。对全东亚区域,模式基本都可提前5~9天(7月9天,6月6天,8月5天)较为准确的预报出未来一个月高度异常空间模态。3)通过对比分析发现,CFSv2环流预报中选取12个集合成员(滑动3天)可以得到较稳定的预报结果。4)在2015年夏季月尺度环流异常模态预报中,东亚全区的环流预报水平很大程度上取决于中高纬地区的预报。CFSv2对中高纬环流月预报技巧(6~8月都能从提前4天开始就基本稳定维持在较高水平)比热带地区更高更稳定。      

数字滤波方法在月尺度数值预报中的应用 I. 初始场滤波的作用

本工作将数字滤波方法用于T42L9谱模式的月预报实验。为了去除高频扰动误差的影响，保留对月预报有意义且可预报性较强的低频过程，用滤波器对观测资料的序列进行处理，得到10天以上的低频分量作为初始场进行预报。结果说明，与不进行滤波的控制实验相比，误差增长明显减慢，预报效果在10～20天时段内提高最显著。进一步分析表明，延伸预报效果随时间的变化主要是由其中低频分量的预报效果决定的。初始场滤波后预报效果的提高也主要是由于其低频分量报得更好，而在此低频背景下新产生出来的高频扰动误差也相应较小，因而总体的预报效果好于控制实验。而如果在控制实验预报后提取低频分量进行检验，则对逐日预报的改进不明显。经过初始场滤波后对1～10天至1～30天平均场的预报也有较显著的提高。对旬平均预报改进最大的是在第二个10天。对500 hPa环流形势的预报也更接近实际。本工作的结果说明，在中长期预报中如果能用适当的方法提取出低频过程的信息，则可望提高预报水平。     

ECMWF、T106 产品在春季寒潮预报中的释用

本文从德阳春季(3～4月)发生寒潮的环流形势特点入手，应用ECMWF、T106数值预报产品，分析环流形势及冷空气的变化和建立气温预报回归方程，从而作出德阳春季寒潮的中短期预报。     

500hPa平均环流形势月预报水平的评估

该文讨论了500hPa 平均环流形势预报水平的评估问题.平均来说,各月都是气候预报的准确率最小,年际变化持续性预报次之,月际变化持续性最高.T42L9模式延伸预报的第一旬和月平均环流的预报准确率均高于气候预报与持续性预报,表明确是有技巧的.     

基于环流和海温的稻曲病指数长期预报模型研究

稻曲病属于典型的"气象型"病害,为了提前预报出适宜稻曲病发生的气象等级与提供足够的防治准备时间,根据中长期天气预报原理,充分考虑大气环流和太平洋海温对区域气象条件影响的滞后性,利用近40 a的江苏逐日气象观测资料、大气环流指数和海温资料,采用空间拓扑原理和最优相关普查等统计方法,挑选出了对综合稻曲病指数影响最显著的预报因子,并通过滑动平均和主成分识别等检验方法确保预报因子的稳定性和独立性,最终分别建立了基于大气环流因子和基于海温因子的综合稻曲病指数长期预报模型。经过检验,两种模型的模拟效果均理想,能提前一个月预报出综合稻曲病指数以及对应的发病气象等级。     

基于数值预报产品的陕西初夏冰雹短期预报方法

利用常规资料和欧洲及T106数值预报资料，采用PP方法，对冰雹环流形势进行客观分型和冰雹落区进行订正，并应用统计回归方法筛选出预报因子，建立起初夏冰雹预报方法。经实际使用，该方法是可行的。     

宁夏第一场透雨中期预报方法

在中期环流分型预报的基础上，对宁夏1971－200年30年第一场透雨过程的环流形势及主要影响系统特征进行了深入分析。同时，利用NCEP／NCAR（1979－1999年）候平均全球再分析资料，计算并分析了各环流形势下透雨过程候及前一候的平均环流特征场，建立了在几种主要环流形势下的中期透雨预报概念模式。     

中期数值预报定量编码技术

随着三峡工程、清江隔河岩水库等大型水电工程的兴建和运行,其防汛、水库优化调度、工程施工等对未来一周的天气预报提出了新的更高的要求。常规中期预报方法已难以适应目前各行各业的需要。 近年来,宜昌市气象台已逐日接收ECMWF和日本气象厅发布的48～120小时500hPa环流形势和未来3～7天500hPa环流、涡度,850hPa温度、地面气压场预报图,并已接收中国气象局发布的T_(63)中期预报产品,这为预报员如同应用实况天气图作短期天气预报一样制作中期预报创造了条件。基于无格点资料这一实际,本文研究的重点在于应用大尺度环流背景和物理量场图形信息转化为定量数据的编码方法制作中期降水过程预报。     

江苏雷暴日发生规律及其大气环流预报模型的建立

根据江苏省1961~2003年逐日气象资料,通过数理统计方法分析得出:江苏各地全年有96%~98%雷暴日出现在3~9月,平均年雷暴日数为27~36天。平均年雷暴日太湖周边地区最多,其次是里下河水网密集区及洪泽湖周边地区,徐州市最少。年雷暴日的年际间波动大,最多年份的雷暴日是最少年份的2.5倍。根据500 hPa大气环流特征量能表征天气形势和控制天气条件的这一特性,利用最优化因子技术对环流因子进行普查、对比分析,挑选一批与年雷暴日相关极其显著、稳定性强、因子间相互独立、可靠的大气环流特征量作为预报因子,建立了江苏省年雷暴日预报的大气环流模型,模拟及预报效果佳,可投入实际业务应用。     

中长期天气预报自动化系统

采用高空５００ｈＰａ平均环流相似预报方法,建立了中长期预报自动化系统。该系统由高空资料管理、地面资料管理、实时运行三个模块组成,可用于单站,区域中长期预报。系统有较好的适应性和可移植性。     

平均环流参数化预报的初步试验

本文提出一个对包括下垫面温度在内的未知总强迫项进行参数化作平均环流的预报方法.该参数化方案是假设未知作用力距平与流函数距平成正比,其比例系数是空间位置的函数,得到一个平均环流距平的预报方程.该方程表明,预报结果的好坏不仅取决于初始状态和动力学的考虑,还取决于环流的历史演变情况. 根据历史资料反求其比例系数,所作的平均环流距平的历史拟合结果令人满意.独立样本的预报结果比不上历史拟合的结果.试验结果还表明,如果加长历史资料的时间序列,把310天的历史资料增加到620天,则独立样本的预报结果有较大的改善,不仅有很多旬平均和月平均的个例非常成功,而且预报的半均准确率已超过一般惯性预报的水平.     

基于目标对象检验法的多种模式强降水能力的比较

针对传统TS检验方法的不足,引入了目标对象检验方法,通过对降水落区的面积、位置、形状和强度进行匹配,可获取空间场潜在的预报信息。以欧洲中心细网格、T639、山东WRF集合模式和华东区域中尺度模式(BCSH)为例,采用强降水过程模式预报最优次数及要素箱线图统计方法,得到模式及集合预报产品的性能特征,根据环流形势及影响系统对强降水分型,结果表明:热带气旋与中低纬度系统相互作用的强降水过程模式预报效果最好,最具参考性;低涡和切变线相伴随的强降水过程效果次之,且以BCSH和山东WRF集合最大值预报效果更好,各模式对低槽系统强降水预报能力一般,对温带气旋类型强降水过程模式预报效果差的概率最大。