近50年中国降水格点日值数据集精度及评估

利用高质量的2472个气象台站逐日降水资料和薄盘样条法,对1961 2010年中国大陆降水资料进行了空间内插,得到了中国地面降水0.5°×0.5°格点日值数据集。对该数据集的评估结果表明:夏季误差明显大于其他季节,冬、春、夏、秋季分别有96.7%,91.8%,63.2%和94.0%的台站绝对误差在±1 mm·d-1之间;冬、春、夏、秋季分别有53%,68%,72%和70%的台站相对误差在±10%之间。基于台风"碧利斯"等3个强降水事件的分析和插值试验表明,格点化降水可以较好地描述一定范围内的面雨量。对比CP和APHRO两套格点资料表明,APHRO格点资料在刻画长江以南的年降水量气候态空间特征方面与观测值较一致;CP格点资料对青藏高原、天山山脉和塔里木盆地等大地形附近的降水空间特征描述较准确。另外,CP和APHRO格点资料都可以再现江淮梅雨日变化特征。当出现大雨和中雨日时,两套网格化降水资料同等程度地弱化了降水强度,而出现小雨日时,CP格点资料更接近实测降水。     

近百年中国降水的测站资料和格点化资料对比

将Hulme的全球陆地格点化降水资料在中国陆地区域内同测站值进行了对比分析。结果表明,格点化资料能较好地描述降水场的大尺度特征,40多个格点值序列代表了全国近200个测站记录,并具有较高的时空覆盖率。当仅对中国区域内的降水进行分析时,为使资料的代表性更好,需对位于国界附近和沿海地区格点的序列值进行必要的修正。     

格点选择对MAPS面雨量预报效果的影响

以MAPS数值预报产品为基础，采用1998～2001年MAPS数值格点降水预报场资料，选取长江上游六大流域不同的代表格点计算该流域不同时段、不同时效的面雨量。以历年面雨量实况为标准，对上述时段面雨量预报值进行相关分析。结果表明，格点选择不同，该流域面雨量预报结果存在较大差异，对于MAPS数值降水预报而言，采用将格点北移1纬度、东移3经度的方式，其预报效果最佳。将这种格点选择方式应用于2002年长江上游六大流域面雨量预报，其效果较好。     

前期500hPa高度场变化对贵州降水可预报性的影响

通过对北半球近50年各月500hPa高度场格点资料和贵州15个站近50年各月降水资料的分析,得出前期500hPa高度场变化对贵州降水可预报性及降水分布都有重要影响.     

陕西夏季不同等级降水时空变化特征分析

利用1961—2015年中国地面降水日值05°×05°格点数据集（V20）（下称V20格点资料）及同期陕西省内55站逐日降水资料,评估了V20格点资料在陕西地区的适用性,并分析了近年来不同等级降水事件在陕西地区的时空变化特征。结果表明：V20格点降水资料在陕北地区的误差较小,在关中大部较实况降水偏大,在陕南地区较实况偏小;各等级降水在全省呈现出南多北少的分布特征,V20中雨和大雨等级降水空间分布与实况较为一致,V20小雨雨量及雨日大于实况,V20暴雨事件较实况显著偏少;观察不同等级降水的时空变化特征发现,小雨在全省大部呈下降趋势,中雨在陕北北部、关中大部及陕南东部呈增加趋势,在陕北南部及陕南西部等地减少,大雨和暴雨在全省大部增加,V20各等级降水变化幅度小于实况变幅,暴雨事件变化趋势差异最大。     

2010年云南复杂山地年降水量精细化分布研究

针对云南山高谷深、降水差异大的特点,以2010年为例,提出一套气象站与格点相结合的年降水量精细化(1 km×1 km格点)分布推算方法。该方法首先应用主成分分析法(PCA)对全省气象站和格点的地理、地形因子(包括经度、纬度、海拔、坡度、坡向,以下简称因子)去除高相关性处理,生成降维的因子主成分,然后应用K-means聚类法以气象站年降水量及因子主成分为聚类因子,将气象站划分为不同降水类型,然后针对每种降水类型,以气象站因子主成分为自变量,以气象站年降水量为因变量拟合回归方程,并用求出年降水量残差值(实测值与拟合值之差),应用朴素贝叶斯分类法(NBC)学习气象站分类特征,将所有格点归入不同的降水类型,应用每个降水类型的回归方程,求出各格点年降水量拟合值,再将气象站年降水量残差值进行空间插值作为格点年降水量订正量,将格点年降水量拟合值与订正量相加便获得2010年云南全省降水量精细化格点分布。该方法较好地再现了2010年云南年降水的空间分布特点,不仅区分出哀牢山西、东两侧作为西南暖湿气流迎风坡和背风坡的降水类型差异,也识别出西部、南部边缘地带的多雨形态,经气象站检验,该方法平均相对误差(MRE)仅为0.17。     

基于百度地图的精细化格点预报显示

精细化格点要素预报是目前中国气象局的主推业务和未来天气预报的发展方向,如何有效地将预报产品提供给用户使用,是精细化格点预报的最终环节。本文介绍了基于百度地图API的陕西精细化格点预报显示系统,系统主要实现了:(1)降水预报,以CMORPH(NOAA Climate Prediction Center Morphing Method)卫星与全国3万个自动观测站的逐时降水量融合资料为基础,通过动态偏差订正的方法来提高格点降水的预报能力;温度预报,采用滑动线性回归的方法来改善温度预报效果。(2)任意位置的地理信息获取及对应格点240h预报时效的气象要素实时展示。(3)格点气象要素向站点转换,通过格点值提取全省98个观测站逐3h站点预报值,实时分析过去24h降水、温度预报与观测值的误差,供用户预判未来预报值的可能误差趋势;并提供未来168h逐日要素预报。(4)与以往的数据库后台支撑不同,本系统直接将3.5GB格点预报数据一次性读入内存,进行侦听,解决了数据库检索、调用效率低下的问题。     

伊犁降水概率天气预报系统

利用ECMWF格点资料，结合多年的预报经验，运用计算机，建立自动显示地面和高空降水因子强度及变化，显示降水概率大小及变化的天气预报业务系统。     

用一个耦合的全球格点大气环流模式-植被模式模拟中全新世气候变化

用一个耦合的全球格点大气环流模式－植被模式模拟中全新世的气候变化，模拟试验中考虑了地球轨道参数的变化，而其他强迫条件均取成现今值。结果表明，耦合的模式能够模拟出较今强的大尺度夏季风，特别是亚洲－非洲季风，而其他季节和区域的变化值一般都比较小。季风环流和季风降水都大幅度地增大了。结果还显示，耦合模式模拟的大尺度季风系统的变化同单纯大气环流模式模拟的结果非常相似，但是，在非洲北部季风区耦合模式模拟的降水和温度变化较单纯大气模式模拟的值要大，而且，耦合模式模拟的冬季降温值要比单纯大气模式模拟的结果小。     

格点降水资料在中国东部夏季降水变率研究中的适用性

本文使用1951~2010年PREC、CRU、APHRO和GPCC 4种格点降水资料,通过比较其与中国756站点观测降水资料在中国东部(105°E以东)夏季降水变率中的差异,检验和评估了它们的可靠性和适用性。结果表明:中国东部夏季降水变率的前3个主要模态分别是以江淮流域、长江流域和华北与东北南部为核心的经向多中心分布,有明显的年际和年代际变率特征,且干旱特征较洪涝更明显;长江流域夏季降水异常的主周期为3~7 a和20~50 a,而江淮流域和华北地区夏季降水异常的主周期则为准2 a和准10 a。另外,长江与江淮流域和华南地区分别在1970s末和1990s初发生了显著的年代际转变;4种格点降水资料都能很好地再现中国东部夏季降水的时空变率特征,但由于GPCC格点降水资料是基于更多的基站观测和更精细复杂的质量控制方案得到的,因此它具有更高的可靠性。     

三种高分辨率格点降水预报检验方法的对比

客观有效的评估高分辨率模式格点降水的预报能力,不仅是模式发展中的基础问题,而且直接关系到目前中国气象局主推的格点天气预报业务。以ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)模式高分辨率降水格点预报资料、CMORPH(NOAA Climate Prediction Center Morphing Method)卫星与全国3×104个自动观测站的逐时降水量融合资料为基础,选择2015年6~8月55个降水个例,研究传统检验方法、面向对象MODE(Method for Object-based Diagnostic Evaluation)方法、以及邻域法在高分辨率格点降水预报检验中的适用性及优缺点,以期为高分辨率格点降水的预报性能评估提供参考。主要结论如下:(1)尽管点对点的传统方法在高分辨率格点降水检验中存在一定的局限,但传统方法能够在空间上表现高分辨率格点降水预报技巧的地域性差异,在时间上刻画预报的整体性能,对高分辨率格点预报性能评估仍然具有重要的适用价值;(2)邻域法的显著优点在于一方面能够通过变换邻域窗获得不同空间尺度上的传统预报技巧,另一方面独有的FSS(Fractions Skill Score)技巧评分能够表现预报相对于观测降水在格点数量上的比值,结合FSS和不同邻域窗上的传统技巧评分,可以判别在多大空间尺度上能够获得较好的预报技巧;(3)MODE方法在变换卷积半径的基础上提取降水对象,基于降水对象不仅能统计模式的传统技巧评分和预报性能的尺度变化,还可以表现降水对象的质心距离、轴角、面积、强度、综合收益、位移距离等多种属性,这些属性首先为用户提供了模式预报性能的多视角表现,其次从侧面定量描述了模式对天气系统发展快慢、槽脊强弱等预报误差,具有独特的优势,但如何应用对象属性来提高实际的预报能力还存在一些困难。     

国家级格点实况分析产品在江苏地区的适用性评估分析

利用国家级格点实况分析资料与地面气象站实况数据,采用误差分析、技巧评分等方法评估了2017年7月至2018年6月逐时的格点实况产品在江苏地区的地面2 m气温、2 m相对湿度、10 m风和降水要素的一致性和准确性,同时采用MODE检验方法对格点降水产品空间分布偏差进行了分析。结果表明:2 m气温格点实况与自动站观测基本一致,平均绝对误差在0.5~0.8℃,均方根误差在0.8℃左右,其中日最高气温误差较小。格点实况和自动站2 m相对湿度之间的平均绝对误差在5%左右,均方根误差在6%~7%,表现出较高的准确性和稳定性。格点实况10 m风向准确率达到70%左右,而风速准确率仅为56%,与气象站点观测相比有明显差异。格点降水产品的全年有无降水准确率为90%~98%,对于晴雨检验存在带来较大影响的可能。格点实况产品对小雨级别降水的准确率最高,随着降水量级增大,格点实况降水场相比站点观测存在较多的降水漏报,因此,对于降水分量级检验还不适合用格点实况场来替代气象站点观测。设计了一种基于空间形态的降水准确率评分方法对降水空间落区进行检验,格点实况降水场的空间形态准确率评分在0.9左右,较准确地反映了实际降水空间分布。因而,格点实况数据在江苏平原地区都有较高的精度,误差在可接受的范围内,基本可以代替自动站观测作为预报和模式检验的真实实况场,但也存在以下几个方面的问题:(1)格点2 m气温、2 m相对湿度产品在江苏的丘陵地带误差较大,降水产品在海岛气象站准确性较低;(2)格点降水产品一定程度地弱化了大雨以上量级降水强度;(3)格点实况风速产品误差较大,与业务服务需求有一定差距。     

乌鲁木齐春季24小时降水MOS预报方法

近年来,如何充分应用数值预告产品进行区域的或局部地区的天气预报和要素预报,区气象台预报员在这方面做了很多工作.本文介绍的是应用48小时地面数值预告图中的气压场和850hpa的温度场,来制作乌鲁木齐的降水预报.具体做法是:通过对地面气压场和温度场中所选格点值的变化进行统计分析,寻找其格点的变压差及变温差与乌鲁木齐降水量的相关关系,然后,利用     

复杂网络方法在东亚地区夏季极端降水研究中的应用

利用1971-2007年东亚地区夏季（6-8月）逐日格点降水资料,借助事件同步法建立格点之间的非线性相关,构建了极端降水复杂网络,从复杂网络的角度研究了东亚地区极端降水的区域性特征,并利用复杂网络中的关联强度和关联方向信息,从极端降水时、空记忆性的角度构建了预测模型。复杂网络结构特征量表明:北部陆地地区的夏季极端降水空间同步性好,而沿海地区的夏季极端降水空间同步性差。不同地区的格点与周围格点的关联空间范围不一样,沿海地区格点之间远距离连接少,关联空间范围小,北部陆地地区格点之间远距离连接多,关联空间范围较大。极端降水预测模拟结果显示沿海地区的预测准确率一般高于北部陆地地区,其原因是该地区极端降水强度大、降水密集度高且空间格点的平均连接距离小、直接关联性强。研究表明,从时、空记忆的角度构建的预测模型对东亚地区的极端降水具有一定的预测能力,在极端降水研究中存在一定的潜在应用价值。      

三峡水库气候效应及2006年夏季川渝高温干旱事件的区域气候模拟

针对2006年夏季川(四川)渝(重庆)地区的高温干旱事件，使用RegCM3区域气候模式，采用双重嵌套和次网格(SUB-BATS)方法，进行中国和三峡地区2005—2006年气候50 km和10 km(通过SUB-BATS方法达到2 km)分辨率数值模拟，并在此基础上进行了三峡地区下垫面改变(三峡水库建成蓄水)的气候效应模拟试验，重点分析了模式对中国和三峡地区夏季气候和气候异常的模拟能力，以及三峡水库对气温和降水的影响。结果表明，模式能较好模拟出中国和川渝地区的气候及以2006年川渝地区高温干旱为代表的气候异常，双重嵌套和SUB-BATS方法的应用，使模式能够提供局地和区域气候更详细的信息。有无三峡水库的对比试验表明，水库对周边区域气温、降水的影响很小，大部分格点上的变化达不到90%统计信度检验标准，气温变化中少数通过检验的格点基本集中于水库水体本身，邻近区域内气温和降水的变化随距库区的距离变远而变得更弱。除了库区本身降温和降水减少外，模拟结果中出现的变化更多表现为模式中出现的噪音。2006年夏季的川渝高温干旱，更多是由于大的环流场造成的，与局地强迫的关系不大，三峡水库在其中所起的作用非常微弱，可以忽略不计。     

ECMWF相对湿度在海南州降水预报中的指示性

通过分析2007年6月-2008年5月ECMWF数值预报700hPa相对湿度格点场逐日24、48、72小时预报时效的预报产品（初始场为20时）和不同区域站点ECMWF相对湿度与海南州相对湿度实况值间的相关关系,并结合降水天气过程,对24—72小时ECMWF相对湿度与海南州降水的关系进行分析,给出用相对湿度预报海南降水的指标站和相对湿度参考值,对提高海南州降水预报准确率具有实际意义。     

中国大陆地区不同降水资料的适用性及其应用潜力

降水资料中的分析和再分析降水数据可以弥补台站观测数据的不足,对于气象学和水文学具有重要的应用价值。利用目前国际上7种具有代表性的分析和再分析格点降水数据与全国621站的降水数据进行了对比分析。结果表明,7种逐月降水资料在不同地区的适用性不同,用格点资料研究西部地区的逐月降水情况会导致较大误差。中国西部部分地区多年平均偏...     

青藏高原东部冬季降水对北极涛动异常的响应

基于1979—2015年中国区域CN05.1格点降水以及全球降水气候中心(GPCC)降水等数据资料,采用回归、合成分析等方法,分析了青藏高原东部(简称高原)冬季降水的南、北区域性差异及其年际变化对北极涛动(AO)异常的响应.结果表明:(1)高原北部和南部冬季降水都与AO异常存在密切关系,但降水的年际变化并不一致,对AO...     

格尔木地区降水pH值变化特征及气象影响因子分析

利用格尔木市基准气候观测站2006—2017年的酸雨观测资料,分析格尔木地区降水pH值、电导率K值的变化特征及影响因素。结果表明:格尔木地区年平均降水pH值为7.34,电导率K值为138.7μs·cm~(-1),pH值呈弱碱性,属于非酸雨区。2006—2017年pH值呈上升趋势,电导率K值呈下降趋势。降水的pH值在冬春季明显大于夏秋季,平均K值春季最大为161.1μs·cm~(-1),夏季最小为120.5μs·cm~(-1),秋冬分别为125.5μs·cm~(-1)、147.7μs·cm~(-1)。降水量、风速、降水前及降水时的浮尘、扬沙、沙尘暴等天气现象对该地区降水pH值、K值一定影响。     

陕西省10～20天降水预报方法及业务化试验

介绍了一种制作延伸期降水预报的方法,其步骤是采用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)全球模式500hPa高度场格点预报场,与历年同期NCEP再分析资料500hPa高度场进行相关分析,按相关性由大到小排列,取前三个相关系数大的年份.利用历年逐日实况降水资料,得到晴天、小雨、中雨、大雨及暴雨以上5个级别的出现频率,把它当作背景概率,通过背景概率控制获取3个年份中降水场最可能年份,作为最终相似年份,从而获得10～20天的降水预报值.使用该方法进行业务化试验,经检验有较好的预报效果.