美国NOAA试验平台和春季预报试验概要

美国国家海洋大气局（NOAA）从2000年开始以试验平台（Testbed）的形式逐步探索了气象科研向业务转化工作。目前,试验平台已成为美国气象事业的有机组成部分。本文首先简要介绍了美国各个试验平台的概况及其主要成果,重点介绍了灾害天气试验平台（hazadous weather testbed,HWT）的组织、春季预报试验和取得的进展。强对流天气、定量降水、飓风和航空气象等的预报试验结果表明,发展包括不同类型强对流天气和对流风暴、定量降水预报、热带气旋大风等的各种概率预报是美国天气业务的重要发展方向。2003年以来的灾害天气试验平台春季试验表明,“对流可分辨”（Convection Allowing）的高分辨率集合数值预报是发展精细化概率预报业务的基础;数值模式同化技术及其预报检验和应用技术的开发是提高强对流天气和定量降水预报概率预报的技术支撑。美国地球静止业务环境卫星R系列 (GOES R)资料应用试验场的工作方式和成果可作为我国风云4号 (FY 4)静止试验卫星相关工作的借鉴。     

华北地区地基GPS天顶总延迟观测的质量控制和同化应用研究

地基GPS天顶总延迟由于其解算误差来源少于目前广泛应用的可降水量资料,其同化应用将会为数值预报初值场更好地提供大气信息。面向同化应用的天顶总延迟观测质量控制方案的研发将会有效推进该资料在中国数值预报中的广泛应用。基于2013-2014年华北地区天顶总延迟观测资料,发展了一套针对数值预报同化应用的天顶总延迟观测质量控制方案。该方案从测站稳定性和解算精度、离群值、系统偏差及标准差等考察点切入,从不同角度检查和标记出致使观测序列统计特性偏离高斯分布特征的样本。质量控制后序列统计特征量更接近三维变分系统对观测资料的性质假设,表明了所建立质量控制方案的合理性。基于北京市气象局数值预报业务系统BJ-RUC开展了连续11 d的快速更新循环预报试验。评估结果表明：同化质控后天顶总延迟试验的降水预报效果明显优于同化未质控天顶总延迟试验,表明所建立质量控制方案的有效性。同化质控后天顶总延迟试验的降水预报效果优于未同化GPS资料试验,表明天顶总延迟资料的同化应用可以有效提升预报系统的降水预报效果,特别是在无探空资料参加同化的预报时次;同化质控后天顶总延迟资料试验的降水预报效果也优于同化可降水量的试验,表明使用天顶总延迟资料代替可降水量资料在数值预报业务中开展同化应用是可行的。在天顶总延迟观测质量控制方案研发和同化应用得到了一些有意义的结果,有助于推进该观测资料在数值预报科研和业务中的应用,为提升预报性能提供技术支撑。     

台站天气预报方法——东北地区天气预报经验交流

使单项预报指标效果稳定的初步尝试吉林省桦甸县气象站在预报工作中对解决预报因子不稳定问题提出了一种解决办法,即采用“滑动和”的方法进行试验,取得了较好的效果。具体作法是首先分别求出某预报因子的 3、4、5、6、7年的滑动和,然后用预报因子的滑动和根据回归方程或图解法求出预报量的3、4、5、6、7年的滑动和,从这些滑动和中分别减去前期的数值得5个预报量,再求其平均值则得所要的预报值。他们的试验表明,用滑动和求得的预报值其平均误差比不用滑动和所求的平均误差减小77.8％。     

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奠定良好基础,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。     

广西水稻产量气象预报模式和业务系统

我区从1981—1985年开展水稻产量气象预报模式的研究,经过五年的工作,得出了早、晚稻农业气象产量预报长、中、短期相配套的预报模式,经1984—1986年的业务化试验建立了预报业务系统。1987年根据国家气象局的要求,正式开展不同时效的早、晚稻农业气象产量预报业务。从四年预报结果来看,长期趋势预报基本正确,中、短期预报的精度也比较高。早稻中期预报与实产的误差为3.0—5.3％,短期预报误差为1.7—6.0％;晚稻中、短期预报除1984年预报误差大于5％以外(但大减产的趋势预报是对的),其余年份中期预报误差为0.9—3.4％,短期预报误差为1.3—3.4％。由于预报比较准确,取得比较好的社会经济效益。     

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。     

第七讲 中期数值预报产品的统计解释和应用

利用大尺度数值预报产品,采用统计解释的途径客观、定量地制作局地天气短期预报,这已成为当前国内外短期预报业务技术的主要手段之一,或者成为其业务预报技术系列中的一个重要环节,并为大家所熟知.但是,由于种种原因,我国的中期数值预报产品的解释和应用工作还处于边试验边业务应用的阶段,正在逐步形成一套行之有效的预报     

湖北省天空云量的特征分析及其预报

利用１９９６～１９９８年的历史气象资料统计了湖北省天空云量,接着分析了天空云量与高空物理量的关系,在此基础上使用ＭＯＳ方法建立了天空云量的预报模型。经１９９９年９～１１月试验,其初步结果表明,该预报模型可较好地反映云量变化的趋势,对阴天和晴天之间转变的趋势预报较为正确,但其在应用时仍需加强订正工作。     

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。     

山西省高速公路大雾预报方法研究

通过对山西省已经运营和拟建的高速公路沿线17个气象站1971年～2000年气候资料的分析,应用统计预报方法和诊断分析方法对山西省高速沿线大雾预报进行了研究。结果表明,这两种预报方法在实际工作中是可行的,将两种方法集成后预报效果较好。     

热带气旋路径的模糊概率预报

根据南海及其附近区域热带气旋路径左、右折突变与持续稳定的类型预报判据,应用模糊数学原理,建立了路径变化类型模糊概率预报方法,此方法具有４８小时的预报时效和预报路径突变或稳定的性能,还能给出预报轨迹的模糊概率,便于预报决策使用。业务试验表明,该方法操作简便、显示直观、客观定量、结论明确、效果良好。特别是当模糊概率大于７０％时,方向误差和４８小时平均距离误差都明显小于国内、凶各主要预报台相应时次综合预     

FUZZY PROBABILITY PREDICTION METHOD FOR TROPICAL CYCLONE TRACK

Based on forecasting criteria of tropical cyclone categories of left and right turning and stable track and fuzzy mathematical principles, a fuzzy probability prediction method is formulated for track changes. It is 48-h valid for forecasting sudden change or stable track as well as giving fuzzy probability of trajectory, for the use in decision-making. As shown in operational experiments, if is easy to operate, simple to illustrate, objective to quantify.definite to conclude. and satisfactory to actualize. It is dependable with high level of reference, especially when the fuzzy probability is greater than 70%. for errors in direction and 48-h mean distance errors are all lower than those at major forecasting centers at home or abroad.     

强对流天气监测预报预警技术进展

强对流天气预报业务包括监测、分析、预报、预警和检验等方面。对流初生识别、对流系统强度识别和对流天气类型识别等监测技术取得新进展,综合多源资料的监测技术已应用于中国气象局中央气象台业务。对流系统的触发、发展和维持机制等获得了新认识,我国不同类型强对流天气及其环境条件统计气候特征、分析规范及相应业务产品等为业务预报提供了必要基础和技术支撑。光流法、多尺度追踪技术以及应用模糊逻辑方法的临近预报技术等有明显进展,融合短时预报技术得到广泛应用,对流可分辨高分辨率数值 (集合) 预报及其后处理产品预报试验取得了显著成效,基于数值 (集合) 预报应用模糊逻辑方法的分类强对流天气短期预报技术为业务预报提供了技术支撑。强对流天气综合监测和多尺度自适应临近预报技术、多尺度分析技术以及融合短时预报技术、发展并应用模糊逻辑等方法的、基于高分辨率数值 (集合) 模式的区分不同强度等级和极端性的分类强对流天气精细化 (概率) 预报技术等是未来发展的主要方向。     

改进的热带气旋路径模糊概率预报方法试验总结

用改进的热带气旋路径模糊概率预报方法对１９９８—２０００年进入预报区并达到起报条件的１３个热带气旋作了４７次预报试验，２４ｈ平均误差为１１６．８ｋｍ，４８ｈ平均误差为２８１．０ｈｍ。其中模糊概率大于７０％的共有８次，２４ｈ平均误差为８７．９ｋｍ，４８ｈ平均误差为２０７．６ｋｍ，均明显小于总平均误差，达到概率越大误差越小的理想效果。同时试验表明方法对路径发生明显转折的热带气旋有较好的预报能力。     

人工神经网络技术发展及在大气科学领域的应用

20世纪80年代以来，人工神经网络技术在理论和应用研究方面有了快速的发展，并在众多学科领域取得了大量的应用研究成果。文章首先概述了国外有关人工神经网络理论研究发展的主要过程及我国开展神经网络理论和应用研究的状况。重点介绍了国内外大气学科中，关于神经网络方法在中、短期天气预报，短期气候预测，农业气象，空气污染预报，卫星云图识别以及气象观测资料处理等许多方面的应用研究工作。并且也进一步介绍了有关神经网络气象预报建模研究的关键技术一过拟合，网络结构问题的研究工作以及模糊系统理论与神经网络相结合的模糊神经网络，遗传算法与神经网络相结合的气象预报建模的最近研究工作。     

聊城市汛期降水气候特征及旱涝预测模型

利用1961~2000年聊城市8个测站汛期降水距平百分率资料,分析了聊城市汛期旱涝气候特征,并利用模糊均生函数的概念建立了相应的旱涝预测模型。将建立好的预测模型用历史资料进行回代检验,并对2001~2003年进行预报试用,拟合值曲线与实况值曲线十分接近,预报结果也和实况基本一致。     

Fuzzy logic model of lake water level fluctuations in Lake Van, Turkey

Summary Lake Van is one of the largest terminal lakes in the world. In recent years, significant lake level fluctuations have occurred and can be related to global climatic change. This fluctuation sometimes exhibits abrupt shifts. Floods originating from the lake can cause considerable damage and loss in agriculture and urban areas. Therefore, water level forecasting plays a significant role in planning and design. This study is aimed at predicting future lake levels from past rainfall amounts and water level records. A dynamical change of the lake level is evaluated by the fuzzy approach. The fuzzy inference system has the ability to use fuzzy membership functions that include the uncertainties of the concerned event. This method is applied for Lake Van, in east Turkey. Furthermore, model capabilities are compared with ARMAX model. It is shown that lower absolute errors are obtained with the Takagi-Sugeno fuzzy approach than with the ARMAX model.     

基于模糊系统的西太平洋副热带高压异常年份的影响因子检测分析和动力预报模型反演

基于自适应网络模糊推理系统(ANFIS),讨论了滤除主信号之上影响因子噪声音的方法和途径,针对2010年的副热带高压异常的天气事实,首先用时滞相关法从观测资料中分析出2010年夏季风系统主要成员中对副热带高压异常影响最显著的3个因子:马斯克林高压、索马里低空急流和印度季风潜热通量,并用ANFIS诊断检测了这3个因子对副热带高压异常的影响和贡献。由于ANFIS系统具有非线性、容错性和自适应学习等特性,因此适宜于研究和模拟副热带高压等动力学不易准确描述的问题。在此诊断分析基础上,采用遗传算法和动力重构理论相结合的技术路径,从2010年实际的观测资料序列中客观准确地反演重构出非线性的副热带高压及其影响因子的动力模型,并对其进行了动力延伸预报试验。多次试验结果表明,预报的副热带高压面积指数、马斯克林冷高压强度指数、索马里低空急流和印度潜热通量指数在25天以内的中短期预报效果较好,误差不超过10%,并且预报出了指数的变化趋势。为西太平洋副热带高压与东亚夏季风系统的关联性和西太平洋副热带高压指数预测研究提供了一种新的思路和方法。     

多准则模糊决策方法在旱涝趋势预报中的应用

应用“多准则模糊决策”方法，把多种预报方法以偏少，正常，偏多及总的预报准确率作为评价条件，对每种预报方法均做出总的评价，进行最佳预报方法排序，作为最终预报的依据。     

上海地区褐飞虱发生程度预测

利用高空环流、海温资料和地面气象资料对上海地区水稻褐飞虱的发生期和发生量组建了长、短期结合的5个预测模型。它们褐飞虱田间始发期预测模型、灯诱始发期预测模型、高峰值出现时间预测模型、高峰虫量预测模型以及褐飞虱自然观察圃密度（百穴虫量）模拟模型。这些预测模型配套组合使用，可以判断上海地区每年褐飞虱发生的时间及严重程度，为褐飞虱的防治提供实时依据。