The water-bearing numerical model and its operational forecasting experiments part I: the water-bearing numerical model

ＴｈｅＷａｔｅｒ－ＢｅａｒｉｎｇＮｕｍｅｒｉｃａｌＭｏｄｅｌａｎｄＩｔｓＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＦｏｒｅｃａｓｔｉｎｇＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓＰａｒｔＩ：ＴｈｅＷａｔｅｒ－ＢｅａｒｉｎｇＮｕｍｅｒｉｃａｌＭｏｄｅｌＸｉａＤａｑｉｎｇ（夏大庆）ａｎｄＸｕＹ...     

The Water-Bearing Numerical Model and Its Operational Forecasting Experiments PartII: The Operational Forecasting Experiments

ＴｈｅＷａｔｅｒ－ＢｅａｒｉｎｇＮｕｍｅｒｉｃａｌＭｏｄｅｌａｎｄＩｔｓＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＦｏｒｅｃａｓｔｉｎｇＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓＰａｒｔＩ：ＴｈｅＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＦｏｒｅｃａｓｔｉｎｇＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓＸｕＹｏｕｐｉｎｇ（徐幼平）...     

载水数值模式的实时预报试验

该文对载水数值模式进行了持续56天的实时预报试验,并对模式的常规预报和云场预报结果进行检验和分析。试验表明,模式运行稳定可靠;载水数值模式有能力合理而比较正确地预报大气中各种水物质的分布及随时间变化,预报云系、云团的宏、微观结构和云物理特征;与此同时,其形势预报及以降水为代表的要素预报能力,亦不低于一般的常规预报模式。     

构建PC-Cluster系统实现精细数值模式业务运行

介绍了应用微机等设备构建PC-Cluster硬件系统以及完全应用免费开放软件配置PC-Cluster软件系统的方法,并以MM5并行模式为例,概述了并行模式在PC-Cluster系统的调试、运行技术。通过试验分析了PC-Cluster系统的性能后认为,PC-Cluster是一般用户高性能运算很好的解决方案,对提高我国数值预报业务和科研水平有重要意义。     

辽宁省热带气旋模式预报业务系统

介绍了在MM5模式基础上建立起来的辽宁省热带气旋模式预报业务系统及2005年的预报情况。系统以T213L31产品为背景场和侧边界,初始场中同化了常规探空报、地面报及一些卫星反演资料,模式的初值中还嵌入人造热带气旋进行模式运算。系统每日自动运行2次;模式输出结果经后处理后,编写到通用绘图软件GrADs中,以图形显示,并在沈阳区域气象中心局域网的中尺度数值预报网页上显示。2005年汛期热带气旋预报表明,系统对热带气旋的路径和暴雨的预报效果较好。     

采用隐式立方样条计算平流过程的数值模式及理想实验

本文介绍了一种用隐式立方样条求解平流方程的数值方法,并从理论上对其无条件稳定性进行了证明,在此基础上建立了一个在地形坐标系下的两维原始方程模式,模式在行星边界层参数化中引入了湍流动能方程,在模式顶部引入了吸收层.数值实验表明:模式有较好的计算稳定性,对较高的模式水平分辨率和复杂地形均有较强的适应能力;对复杂地形和下垫面非均匀热源条件下中尺度系统的模拟能获得合理的结果,并具有较高的精确度.     

提高月预报业务水平的动力相似集合方法

针对基于大气环流模式的月预报问题,提出了一种能有效减小预报误差并提高预报技巧的动力相似集合预报新方法。该方法着眼于动力模式与统计经验的内在结合,在模式积分过程中通过提取大气环流历史相似性信息,对模式误差进行参数化处理,形成多个时变的相似强迫量来扰动生成预报的集合成员。将这一集合新方法应用到中国国家气候中心业务大气环流模式(BCC AGCM1.0),一组10 a准业务环境下回报试验结果显示,相比于业务集合预报,动力相似集合预报方法能有效改进模式对于大气环流的纬向平均、超长波和长波预报,从而有效提高了月平均环流预报技巧(几乎达到业务可用标准)和逐日环流预报技巧,并显著降低了预报误差,合理增加集合离散度,使二者配置关系得以改善,有望在业务预报中应用。     

短时车流量组合预测模型

随着道路车量不断增多,由交通异常事件造成的非正常拥堵情况严重影响了出行者的出行效率和路网的整体运行水平.因此,需要准确及时地检测出非正常拥堵情况,通过诱导、疏通等方式改善拥堵状况.对车流量的准确预测是检测非正常拥堵的有效方法.根据交通流量的不确定性和非线性的特点,将改进的BP神经网络模型和ARIMA模型进行组合,建立组合预测模型.实验结果表明,组合模型的预测结果比单个模型的预测结果理想,且达到较高的预测精度.     

WRF模式不同云参数化方案的暴雨预报能力检验及集成试验

利用WRFV3. 6的8种微物理方案和6种积云参数化方案对湖北及其周边地区夏季12次暴雨过程进行回报,分析各种方案对暴雨预报的影响。结果显示,各种方案均能较好地预报出降水过程,但其降水强度和范围存在一定差异。当积云参数化方案为KF方案时,对Lin、WSM6、Thompson、Morrison 2-mom、CAM5. 1、WDM5、WDM6、NSSL 2-mom微物理方案做敏感性试验,发现CAM 5. 1方案优于其他7种微物理方案,M orrison 2-mom次之。当微物理方案为CAM 5. 1时,对KF、BM J、GD、SAS、G3D、Tiedtke积云参数化方案做敏感性试验,发现在不同量级降水预报中,6种积云参数化方案各有优劣。综合考虑,GD、SAS、Tiedtke积云参数化方案优于其他3种方案。在此基础上开展多方案集成试验,结果表明集合平均(ensemble mean,EMN)在一定程度上可以减少预报误差,降低单个成员预报的不确定性。     

一个降水预报的时间序列线性平稳预测模型

本文利用兰州１９４４～１９９７年的月平均降水资料,建立了线性平稳序列的降水预测模型,该模型使用了功谱密度函数中的最大熵法（或叫全极模型）,并将特征多项式模大于１的根反射到单位圆内,再返回修正后的线性预测的系数。并对１９８６～１９９７年１１年的月降水做了预测试验,试验结果表明,该模型具有一定的预报能力,其中取１５阶预报效果较好。此方法在短期气候预测业务中,可作为台站月、季、年降水预测走向客观化、定量化方法的一种初步尝试     

2013年汛期华中区域业务数值模式降水预报检验

为充分了解华中区域中尺度业务数值预报模式更新为WRF后的预报性能,对该模式2013年汛期24 h和48 h的累积降水预报产品,采用TS评分、预报正确率、漏报率、空报率、偏差及ETS评分等统计量对其进行了较详细的评估。结果表明：从日平均降水率分布来看,24 h预报的降水中心位置和强度与实况更接近,48 h的预报明显偏大、偏强;汛期总体降水检验表明,该模式的降水预报以偏大为主,随着降水量级的增大,TS和ETS评分逐渐减小,且ETS评分逐渐靠近TS;逐月降水检验结果发现,该区域汛期月晴雨预报正确率与雨日率呈正相关;通过梅雨期WRF与GRAPES_Meso的预报对比检验可见,两个模式都表现出了较好的预报性能。值得指出的是,随着降水量级的增大,WRF模式降水预报优势逐渐显现。总的来说,该模式的降水预报产品具有一定的参考价值。     

基于中尺度数值模式的分类强对流天气预报方法研究

针对雷暴大风、短时强降水、冰雹和龙卷等强对流天气短期预报,采用0.25°×0.2°每天4次日本气象厅(JMA)东亚地区再分析资料计算的百余类对流参数(物理量)及其15 d滑动平均值,根据“邻(临)近”原则对江苏2001—2009年2—9月各类强对流天气进行时间和站点的匹配后,应用相对偏差模糊矩阵评价技术,对上述对流参数进行权重分配和逐次筛选,获得了既体现强对流与气候平均态间明显差异,又体现自身相对稳定的特征对流参数序列。同时,根据历史分类强对流个例中各特征对流参数的频谱分布获得各对流参数的频率分布分段函数,然后基于中尺度数值模式预报的对流参数,综合历史频率分布和权重分配,构建了分类强对流天气预报概率,并以优势概率作为分类判据,做出强对流分类预报。最后建立了业务化系统,以全自动方式提供分类强对流客观预报产品,投入到日常业务和南京青年奥林匹克运动会气象保障服务工作。     

A Nine-layer Atmospheric General Circulation Model and Its Performance

ＡＮｉｎｅ－ｌａｙｅｒＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＧｅｎｅｒａｌＣｉｒｃｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌａｎｄＩｔｓＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＷｕＧｕｏｘｉｏｎｇ（吴国雄），ＬｉｕＨｕｉ（刘辉），ＺｈａｏＹｕｃｈｅｎｇ（赵宇澄），ａｎｄＬｉＷｅｉｐｉｎｇ（李伟平），（...     

Sea-breeze scaling from numerical model simulations,part II: Interaction between the sea breeze and slope flows

Numerical model simulations of sea-breeze circulations in the presence of idealized topography are subjected to dimensional analysis in order to capture the dynamics of the sea-breeze circulation combined with an upslope-flow circulation. A secondary objective is to reconcile previous results based on observations. The analysis is based on a scaling analysis of sea-breeze speed, depth and volume flux. This study is motivated by the fact that the literature of sea breezes interacting with upslope flows is generally qualitative. Results show clear scaling regimes and strong interaction between the two thermally driven circulations. We distinguish three regimes, depending on slope length, slope angle, stability and surface heat flux. The first and third regimes obey the scaling laws of pure sea-breeze scaling. The second regime shows a significant decrease in the scaled volume flux relative to pure sea-breeze scaling. Dynamical relations in the second regime show a strong influence on the circulation of upslope stable air advection.     

亚高斯贝叶斯预报处理器及其初步试验

为用户提供概率天气预报信息是公共气象服务的发展趋势,概率天气预报技术的不断改进实现了概率天气预报信息的不断优化。在众多概率天气预报技术方法中,贝叶斯预报处理器是一种新近出现的、基于贝叶斯统计理论的概率预报技术;贝叶斯预报处理器可以根据一个确定性预报系统的预报值与观测值之间代表着这个系统预报性能的统计关系,借助于贝叶斯统计理论,把一个确定性预报转化为一个概率预报,从而实现对预报不确定性的定量化。由于亚高斯似然模型可以适用于多种单调似然比随机依赖结构,故采用该似然模型的亚高斯贝叶斯预报处理器,它在气象、水文等领域具有较强的适用性。在简要介绍了连续型二维随机变量情形下的贝叶斯定理及正态-线性贝叶斯预报处理器之后,详细论述了采用单一预报因子的连续型预报量亚高斯贝叶斯预报处理器,并以长沙站和武汉站2008年1月每日00时(世界时)地面气温(T2m)的中国国家气象中心、欧洲中期天气预报中心、美国国家环境预测中心集合预报中的控制预报资料(预报时效选为96h)作为确定性预报样本,对亚高斯贝叶斯预报处理器进行了初步试验。结果表明,亚高斯贝叶斯预报处理器可以将T2m各集合预报中的控制预报转化为能定量地表达各控制预报不确定性的T2...     

2006年T213模式在江苏的降水和温度检验评估

为了了解T213模式在江苏区域的预报性能,对该模式在江苏区域的降水和温度预报进行了检验和评估.检验结果表明,在江苏区域,T213模式晴雨预报正确率近70%,模式对降水预报具有一定的指示作用,影响中小量级降水TS评分的主要因素是模式预报的虚假降水成分较多,中等以上量级则存在降水中心落区预报偏差较大的情况.T213模式温度预报值系统性偏低3 ℃左右,模式分析场的温度偏低且与实况误差较大,是造成这种情况的主要原因,因此进行温度订正是必要的.     

一个全球原始方程谱模式及其数值诊断检验

本文描述了一个全球原始方程谱模式及其方程组。模式在垂直方向取σ坐标,水平方向用球面勒尚得函数表示,并用三角形截差法取21个波,模式中包含有各种非绝热物理过程的参数化方案。时间积分采用半隐式方案,并考虑了地形的影响。模式的数值试验结果表明,该模式有能力模拟出人气环流中的许多基本特征。例如,纬向平均风场、温度场、径向环流、南北方向上物理量的交换和输送等等。模式在北京气象中心M-170机上积分一天,时间步长取45min,需要20min CPU时间,内存62k字节。因此该模式可以在国内大部份中型机上运行。     

东北冷涡数值预报系统建立与业务应用

东北冷涡强降水一直是东北地区气象预报的难点和重点。从提高东北冷涡降水数值预报质量着手,选择模式中可能对东北冷涡强对流有影响的不同辐射方案、边界层方案和积云参数化方案等多种物理过程,对东北冷涡降水预报的性能进行批量试验;利用天气学检验方法,选择预报结果较好的RRTM长波辐射方案、Gayno Seaman边界层方案、Grell积云参数化方案和混合相湿过程显式方案等物理方案,组合建立了东北冷涡数值预报系统。经检验表明：系统对东北冷涡降水预报的水平较东北区域中尺度数值预报业务系统有所提高。同时利用天气学检验方法,从降水预报的强度、落区和移速等方面着手,评估东北冷涡数值预报产品对冷涡降水预报的性能和系统误差,得出降水强度易偏强、落区易偏西偏南和范围易偏小等定性结论,可直接应用于预报业务,取得了较好的应用效果。     

西太平洋台风路径业务数值预告模式及其初步使用结果

本文介绍一个西太平洋台风路径业务数值预告模式及其初步使用结果。该模式利用逆平滑算子提高了计算精度,应用最小二乘方原理引进初始时刻后六小时台风位置,从而改进了预告结果。69次试验性预报以及1977—1979年台风季节的48次业务预告的结果表明,该模式对西太平洋台风路径具有一定的预告能力。本文还指出了该模式存在的缺点与进一步改进的途径。     

太平洋海温异常对其上空环流影响的分析及数值试验

本文首先用《逐月全球气候资料》中的实测风资料对80年代的两次El Nino。事件(1982—1983年和1986—1987年)太平洋地区上空环流的变化情况进行了分析研究,然后用一个九层原始方程模式对其进行数值模拟试验. 观测资料分析及数值模拟结果皆表明,赤道东太平洋的这两次海温异常都使其上空的环流发生明显的变化,但由于两次海温异常的强度、范围和延续时间有所不同,对环流的影响也不相同.本文将简要地介绍这两次El Nio期间太平洋上空环流的演变特征及数值试验的结果.