中期数值天然预报的误差订正方法探讨

本文利用一个全球谱模式（Ｔ６３Ｌ９）和１９９４年４个时段个例的全球客观分析资料探讨了中期数值天气预报的误差订正方法。个例分析的结果表明,采用定常误差订正和时空平滑误差订正方法,误差订正效果显著,可考虑在业务系统中采用。     

粤东海面冷空气强风的统计分析与预报

近年粤东海面强风日数比过去偏少,分析粤东海区不同季节强风天气形势,气压差与海面风的相关性表明,随着时间后延,相关系数极大值从东南沿海向西北方向延伸,6、12、24、48 h相关性最好地区分别位于福建沿海、浙江沿海、长江中下游、河套地区.确定强风预报指标,用统计方法建立了强风的回归预报方程.     

基于测风塔观测资料的近地层风速平面订正

利用辽宁和吉林省24座测风塔风速观测资料,应用线性回归方法对高分辨率中尺度模式近地层风速预报产品进行订正。首先通过4组不同的订正实验分析训练样本长度、样本滚动方式等对订正效果的影响,确定单点订正最佳方案,并综合线性方法在东北地区不同下垫面条件下的适用性;然后应用24座测风塔已确定的单点订正关系,尝试区域风速的平面订正,并基于剩余23座测风塔资料对全场订正效果进行评估。结果表明：训练样本的长度对订正效果影响较明显,在东北地区训练样本长度取20 d效果最佳;当训练样本长度取最优天数时,滚动系数的订正效果与固定系数的订正效果基本一致;各种下垫面通过线性订正均能取得较明显提高,其中丘陵地区效果最明显,通过订正均方根误差整体降低1.61 m·s^-1,平原地区为0.95 m·s^-1,沿海地区为0.91 m·s^-1;平面风速订正实验显示,订正关系平面外推可取得明显的订正效果,全场平均绝对误差降低0.20 m·s^-1,该方法可为订正资料匮乏区域的预报提供参考。     

误差订正在预报集成中的应用研究

根据误差的特性，即误差由系统误差和随机误差组成，对保山5月雨量的几种预报方法的预报结果进行分析，寻找系统误差的订正方法，降低系统误差的影响。将几种预报方法订正后的结果平均从而消除随机误差，其预报结果明显改善，平均误差和均方根误差明显降低，预报准确率明显提高，可以在业务预测中广泛推广应用。     

上级指导预报订正方法研究

从适应现代预报业务需求出发,针对中央台、省台2010年指导预报进行检验,并认真分析降水空漏报原因,结合本地天气形势及地形特点,建立降水、气温及灾害性天气预报指标,并对历史资料进行反查。采用条件概率将消空率≥80％的预报指标作为消空指标,将预报准确率≥90％的预报指标作为补漏指标,对指导预报建立消空、补漏预报方法,提高市级订正预报准确率。该订正方法在2011年业务应用中预报效果显著。     

完全预报（PP）方法在广东冬半年海面强风业务预报中的应用

在进行大量普查分析和统计的基础上, 将最近10年历史天气图的地面气压和有关海面强风代表站的风场资料在日本数值预报模式输出报文的1.25°×1.25°格点分布上进行客观分析, 对比传统的以关键区域划分冷空气入侵路径与广东海面强风的关系, 提出了一套与广东冬季海面强风关系更密切、作用更直接的地面关键区气压场分布特征进行客观定量的分型;根据梯度风原理, 用经验加统计的因子挑选方法, 形成了一套应用日本数值预报模式输出、适用于广东海面强风预报的完全预报(PP)方法。检验和业务试用结果均表明:该方法对广东的海面强风具有较强的预报能力;用完全预报方法做沿海海面强风预报是可行的。     

一种气温的数值预报权重误差订正释用方法

该文在对几种数值预报产品的气温要素预报结果进行检验的基础上,尝试建立了一种权重误差订正方法:通过对数值预报产品进行检验订正,首先根据EC粗网格预报结果结合典型天气形势判断气温走势建立方程,对不同预报产品以近期准确率作为权重平均并结合误差加以订正,建立订正预报方程,对历史个例的检验和试报说明此方法对于提高气温预报的准确率,减小误差是有效的。     

指导预报检验与订正方法研究

针对中央气象台、山西省气象台下发的2010年精细化城镇指导预报进行准确率、空报率、漏报率检验,发现:中央台降水指导预报的准确率低于省台指导预报,气温指导预报的准确率高于省台指导预报,建立以省台降水指导预报、中央台气温指导预报为基础的地市级预报业务订正流程。分析省台降水指导预报空报漏报原因,结合本地天气形势及地形特点,建立降水、气温及灾害性天气预报指标,并对历史资料进行反查。采用条件概率,将消空率≥80%的预报指标作为消空指标,将预报准确率≥90%的预报指标作为补漏指标,对指导预报建立消空、补漏预报方法,提高市级订正预报准确率。     

数值预报产品系统性误差的客观订正

从评价Ｔ４２数值预报模式的性能出发，找出Ｔ４２系统性误差的特征及其订正的客观判据。高度场Ｈ和温度场Ｔ采用不同时间权重和空莘平滑的订正方案，风场ｕ，ｖ采用动力订正方案，湿度场Ｑ采用平流（风场）订正方案。并对Ｔ４２１９９２年４－５月的数值预报产品进行了客观订正，经过均方根误差缩减率η和误差比ｅ方案的检验，效果是令人满意的。     

广西中短期极端温度客观预报方法研究

利用欧洲中心(ECMWF)数值预报产品和常规资料,应用MOS预报方法和多元线性回归技术,研究建立了广西90个站1~7d的最高、最低温度预报方程,试报检验效果较好,预报结果在大多数情况下是可用的或是可参考的,为业务提供了有效的省级客观预报指导产品,对误差特点进行了分析并提出了改进方法。     

广西一次飑线大风天气的成因和预警分析

本文利用常规探测资料、多普勒天气雷达资料、自动站观测资料等对2013年3月27-28日发生在广西的一次飑线大风天气过程进行跟踪及监测预警,对其大尺度环流背景、雷达回波特征以及灾害性大风形成原因进行了较为详细的分析与研究。结果表明:此次飑线过程是由高空冷槽与地面高压后部形势所引起的;假相当位温、T-logp图等分析表明广西上空具有较好的热力、动力条件;地面辐合线触发初始对流活动;发展成熟的飑线地面气压场上存在雷暴高压、飑前低压和飑后低压等中尺度特征;飑线大风等灾害性天气出现在地面高压前侧气压梯度大值区和飑线的断裂处;雷达图像上中层径向辐合、反射率因子核心和中层风速大值区逐渐降低以及垂直风廓线图中低层风的转变等特征信息对地面大风天气临近预警有较好的指示意义;降水粒子的拖曳作用和飑线的快速移动都对地面大风的产生及增幅有一定的作用。     

PHYSICAL DISSIPATIVE TECHNIQUE AND ITS APPLICATION TO THE MM4

Under the traditional framework of fluid dynamics,the problem of the numerical weatherprediction is often expressed as the deterministic initial value problem of the classical Newtonianmechanics.The atmosphere is.however,a many-body system,the methodology by which thesystem with two bodies could be precisely solved would cause bigger errors and problems whenhandling the many-body system by it.A kind of technique to incorporate “the irreversiblethermodynamic operators” into the numerical weather prediction models is.therefore,suggestingin this paper,to control the evolutionary direction of the many-body system according to theconstraining way of the second law of thermodynamics,and thus the forecasting accuracy of thenumerical weather prediction has been noticeably improved.For example,in the MM4 theaveraged relative root mean square error of the fields of the temperature,humidity,height andwhole wind velocity has decreased by about 13%,among which the averaged error of the 48 hforecasts has decreased by more than 20%.Since the technique to introduce the irreversablethermodynamic operator suggested in this paper is based on the physical law that describes thedissipativity and does not come from the computational consideration only.it is thus named as thephysical dissipative technique.In view of the universality of the principle incorporating theirreversible thermodynamics operators suggested in this paper for the fluid dynamics andatmospheric numerical models,the applications and generalization of this incorporating techniquewould produce a great impact on the field of geophysical fluid dynamics.     

科学决策是业务系统建设持续发展的根本保证 ——国家气象中心数值预报业务系统建设回忆

回顾了中央气象台60年来,数值天气预报(NWP)业务系统的发展历程。指出NWP系统是一项气象工程系统建设,是多学科理论和技术相结合的结果。回顾了从目标方向、技术路线、工作方式、人才队伍培养以及土建设计等方面的科学决策和实践过程,阐述了科学决策是业务系统建设持续发展的根本保证。从建设事例中可以看到30年来NWP顺利发展的历史证明了科学发展观的正确性。     

库车大风天气特征分析及预报指标

应用1997-2001年大风资料和历史天气图、欧洲数值预报资料，分析了库车大风的天气气候特征和地面气压场、高空环流形势和影响系统演变特征及单站要素变化特点，得到了一些有预报意义的指标。     

四川盆地一次极端大风天气过程成因及预报着眼点分析

利用常规观测资料、FY-2E卫星云图、多普勒雷达产品、闪电定位资料、自动气象站资料等,分析了2015年4月4日傍晚到夜间发生在四川盆地的极端大风天气过程。分析指出:本次雷暴大风过程是由冷锋对暖湿气团的强迫抬升及干冷空气进入暖湿区域触发形成.中空干层、大的温度直减率、高低空急流耦合区、低层温度脊附近是利于极端雷暴大风出现的潜势区域。该区域为雷暴形成提供了条件不稳定、水汽、动力抬升等有利环境条件。冷空气首先从盆地西北部中低层入侵,在低层切变线上触发生成了一系列雷暴单体,在最有利于对流发展的潜势区域迅速发展。潜势区域中线状回波北段的中尺度涡旋环流、前侧入流和后侧入流的相互作用形成单体弓形回波,该弓形回波具有比普通雷暴更高的反射率因子、垂直液态含水量.根据雷达回波演变特征推断,本次极端大风是由单体弓形回波带来的湿下击暴流所导致。弓形回波中高反射率因子的高度连续下降意味着下沉气流伴随降水粒子下降,干空气被夹卷进入下沉气流使得雨滴被迅速蒸发,大大加强了下沉气流强度,因而显著增加了大风强度。分析还指出:通过分析对流发展背景条件,确定最有利对流发展的潜势区域,关注该区域中回波的生成、形态特点、演变特征,可提前预警大风天气。     

地形及下垫面对渤海大风影响的数值研究

为研究渤海周围下垫面对大风的影响,利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式,对2009年4月13和15日两次渤海东北大风过程进行了地形和海洋下垫面敏感性试验。结果表明:渤海北部地形对渤海海面大风有增强作用。地形的存在会使大风区更偏东,冷空气速度略偏慢,而辽宁东部地形的阻挡作用会使黄海北部海面风速减小。辽河平原喇叭口地形的存在使喇叭口东北部风速增大,而喇叭口西南侧及渤海海面风速减小。由于海洋下垫面较光滑,会对海上大风起到增强作用,引起"向岸风"效应。海洋下垫面对大风的增强作用与大风强度有关,风速越大,海面对大风的增强作用越明显,向岸风作用也就越明显。两次东北大风的试验结果表明,海面对大风的增强作用在渤海北部约2~3 m·s~(-1),渤海南部约3~5m·s~(-1)。渤海海洋下垫面对大风的增强作用大于渤海北部地形动力作用。     

阿克苏地区春季灾害性大风的分析及预报

应用常规天气图资料和欧洲数值预报产品，统计分析阿克苏地区春季灾害性大风的气候特征和发生的天气形势特点，得到一些有益的结论，在今后的预报工作中有一定的参考价值。     

塔额盆地大风、沙尘天气统计特征分析

利用塔额盆地1961-2005年45a间的大风、沙尘、降水等相关气象资料,对盆地内大风、沙尘天气的分布、强度变化、影响范围等进行了统计分析,并对盆地内大风、沙尘天气形成的天气气候条件进行了初步探讨。研究结果表明,塔额盆地沙尘天气一是受地形影响明显,沙尘和强沙尘天气过程的地理分布基本一致,即盆地西部多于东部,并由高纬向低纬渐强;二是有较明显的周期性和季节性变化特点,强沙尘天气的频发周期约为20a左右,沙尘天气春末至夏季最盛,冬季最少;三是与降水和大风的关系密切,降水偏多的年份,沙尘天气偏少,偏东大风引起沙尘天气发生的概率最大。     

北京一次大风和强降水天气过程形成机理的数值模拟

利用3维强风暴冰雹分档模式(IPA—HBM)对2001年8月23日北京的一次伴有大风、暴雨和冰雹的强对流天气过程进行模拟和分析，并与部分观测资料进行了比较分析。结果表明，该模式对此次强风暴的生命史、降水分布、降雹的大小等要素做了较好的模拟，并能够模拟出伴随强风暴过程所产生的强下沉气流和及地面强风速切变(下去暴流)。从云微物理学角度分析了此次局地性大风的形成原因，认为由高空冰雹粒子的拖曳产生的负浮力作用是促发强下沉气流产生的主要原因，其次是冰雹的融化和雨水蒸发冷却对下沉气流起加速作用，冰雹的拖曳和融化作用对下沉气流具有决定性作用。强风暴所产生的爆发性强下沉气流最终导致了局地大风的形成。