凝聚层次聚类方法在降水预报评估中的应用

面对不同方法、不同时效的降水预报产品,往往同时存在大量的检验评估结果,如何较全面、系统地综合分析以便更好地认识各预报结果,目前仍然缺乏有效手段。本文以2019年6—9月全国智能预报技术方法交流大赛的网格预报数据及国家气象中心指导预报、中国气象科学研究院的无缝隙分析预报前沿系统预报产品及31个省(市、区)客观预报产品、欧洲中期天气预报中心(European Cen⁃tre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)和美国国家环境预测中心的全球模式预报数据构成的样本集为例,采用凝聚层次聚类分析方法,对不同降水预报产品的不同检验评估结果进行归类分析。结果表明:凝聚层次聚类结果能够清晰反映样本集内降水预报产品的整体性能及其差异。基于不同数量的降水评估指标的聚类结果存在明显差异,但高相似度的预报产品均能划分为一个子类。不同的类间相似度度量方法能够影响样本类别特征差异的清晰程度,从清晰到模糊依次为Ward、Complete、Average、Single。不同行政区域、预报产品的降水预报能力表现不同,华北和华东地区的晴雨预报准确率高于其他区域,绝大部分客观预报在晴雨和降水量相对误差预报性能上优于ECMWF模式预报,但在强降水预报中客观预报的性能不及ECMWF,表明对于强降水预报的释用还存在较大困难。     

基于TIGGE资料的西太平洋热带气旋多模式集成预报方法比较

基于TIGGE资料中CMA、ECMWF、JMA和NCEP四中心2010、2011和2012年3年的资料,采用集合平均（EMN）、加权集合平均（WEMN）、消除偏差集合平均（BREM）和加权消除偏差集合平均（即超级集合,SUP）四种方法,对西太平洋地区热带气旋路径与中心气压进行时效为24、48、72、96和120 h的多模式集成预报,评估了不同单中心预报结果,并分析了不同多模式集成预报方法的特点,对比了不同多模式集成方法的效果。结果表明,对于热带气旋路径和中心气压预报,各中心预报技巧不同,其中3年的CMA预报效果均较差,2010、2011年的ECMWF预报和2012年的NCEP预报效果最优;总体上几种多模式集成方法在120 h预报时效内均优于单模式预报,其中EMN作为一种最简单的集成预报方法,具有一定的局限性,而WEMN由于给不同单模式预报赋予了权重,因此相对于EMN能够得到更好的多模式集成预报结果;BREM方案由于消除了模式预报中的系统性偏差,因此集成预报效果也优于EMN;由于去除了模式预报偏差,同时给不同模式赋予了权重,SUP方案得到的集成预报效果最优。     

天气预报决策中的权重问题

一、问题的提出 在日常预报工作中,通常都能获得较多的预报信息,并有制作预报的几种不同方法(或工具,下同),制作预报时,这些方法各自的预报结果很可能不同而出现矛盾,此时需要通过预报决策得出最后预报结论。 任何预报决策模型,各预报方法在决策中的权重是核心和关键,预报方法的预报能力同它们的决策权重应当相适应,否则,预报能力较差的预报方法权重大,会干扰决策的正确性;预报能力较好的方法权重小,则不能发挥它应有的作用,从而导致决策混乱而失误。因     

插值预报的一种新方法及其在降水预报中的应用

本文针对经典插值预报方法存在的不足,遵循插值预报的基本原理,提出了插值预报的一种新方法,此方法的实质是考虑了预报系统中不同预报因子对系统的最后演变结果的不同作用,将此方法应用于云南１８个测站五月雨量的预报中,结果表明,此方法无论在历史预报方面还是在外推预报方面均具有良好的稳定性和预报精度。     

西安市降水概率集成预报方法

以集成预报方法为途径,寻找改善预报效果的方法,早在1974年就有Leith提出。近几年发展起来的降水概率预报方法,由于使用不同的预报手段和预报因子,对同一预报对象建立不同的降水概率预报方程,其预报结果也不尽相同。因此对有多个预报方法,怎样才能使其综合的效应比它们其中的任何一个更好呢？本文的目的就是设计一种降水概率集成预报方法。1常用的集成预报法及有在问题集成预报方法由于其包含量大、兼容性好,已普遍受到国内气象界的欢迎。如江苏省气象台的俞炳启就曾利用灰色动态决策集成各种预报方法做中期降水预报,取得了很好的效…     

一次短期集合预报试验

数值模式中物理过程描述不准确是造成数值预报误差的主要来源之一,采用数值模式中不同物理过程的集合预报方案是减小模式预报误差的有效方法。本文结合一个典型的夏季东北冷涡型降水天气过程,选用不同的积云对流参数化方案、显式降水方案、辐射方案以及模式采用不同的地表分辨率构成10集合预报成员,进行了48h的预报。结果显示集合预报在总体预报效果上比各个集合成员的预报效果好,简单的集合平均就可以提高模式形势场和降水要素场的预报准确率。在集合平均提高预报准确率的同时,采用天气系统移动路径图、面条图以及降水概率预报等方法,可以增强小概率事件的预报能力。     

用日本数值预报产品预报桂林市强降水的检验

用日本数值预报产品 JFU FE5 0 2、JFU FE5 0 3,对桂林市大雨以上强降水过程进行分析检验 ,结果表明有较好的预报能力 ,只是预报值偏小 ;在不同天气系统影响下 ,其预报性能也有所不同。实际运用时 ,结合天气形势、实际预报经验和其它预报方法进行有效订正 ,能提高强降水预报准确率     

日光温室小气候预报方法研究

利用北方节能型日光温室2007-2010年小气候要素观测资料,基于逐步回归方法,建立了不同天气类型、不同月份、不同时间段的未来24小时逐时温室气温预报模型,并对预报模型的普适性分别进行了拟合与预报检验,表明预报精度较高,可用于开展设施农业天气预报。     

不同方案对几种概率统计方法预报效果的比较

为了用不同方案对几种概率统计方法的预报效果进行分析、比较,本文以福建漳浦县气象站1—3月份总降水量的预报为例,对预报因子的选择和预报方法的选用问题进行探讨。一、预报对象和预报因子1.预报对象:漳浦县气象站1—3月份总降水     

挑选预报因子的极差分析法

如何挑选有效的预报因子是统计预报的一个关键问题。目前挑选因子的方法很多,对同一个预报量,用不同的方法往往挑选出不同的预报因子,所得出的预报结果也不尽相同,每种方法的计算量也不相同。因此,寻找一种简便而且预报效果较好的挑选因子方法是有重要意义的。极差分析法就是这方面的一个初步尝试。根据我们体会,此方法与量级计算法配合进行中长期预报效果较好。     

连续型随机变量的预报评分

一、引言 气象工作的主要任务之一是对某些随机天气现象进行预报。为了考核、比较不同地区、时期、人员、工具和方法的预报水平,分析情况,总结经验,必须对这些预报进行质量评定。为此目的,人们设计了各种不同的评分方法。 对一种评分方法,最主要的要求是,评分结果有代表性和比较性。也就是说,评分应能够真实地反映预报技术水平,而不受预报对象分布特点和预报员主     

三维插值方法在湖南省气温精细化预报中的应用与检验

利用三维插值方法对ECMWF、Japan及T639三种数值模式细网格气温预报产品进行客观订正,并检验评估三维插值方法对湖南省不同海拔高度和不同地理位置上2 159个气象站点的气温预报订正能力。个例结果显示,三维插值方法具有明显的订正效果,不同程度地缩小了二维平面插值预报的偏差,能较客观地反映复杂地形区域要素的实际情况;三维插值方法较二维插值对ECMWF、Japan、T639三种模式气温预报的订正能力均有不同程度的提高,改进后的ECMWF模式气温预报准确率达94%;对于海拔较高的站点,三维插值方法相对于二维插值订正的幅度更大,对模式预报有向气温降低的趋势调整,对于海拔较低的站点,对模式预报有向气温升高的趋势调整。     

分类与集成方法在降雨预报中的应用

介绍一种利用数值预报产品进行降雨预报的方法.该方法按照人工智能分类与集成的思想,利用前馈神经网络将T213、日本、德国的数值预报产品集成在一起,构成一个集成型的预报系统.在此基础上,利用高度场的天气形势和预报区域近低层流场和温湿条件,采用自组织神经网络进行天气分型,并针对不同的天气类型选用不同的预报因子,建立不同的预报模型.按照上述方法,选用江淮流域68个站点2003-2005年的5-9月数据,逐站建模,用2006-2007年5-9月的数据进行分级降水试报.各级降水预报结果表明,集成多家数值预报信息好于仅用单一模式的信息,采用天气分型建模优于不分型的建模.因此,多模式(型)预报结果的综合集成方法的研究,是数值预报解释应用中很值得探索的方向.     

上海市无缝隙天气预报技术

介绍了支持上海市气象局无缝隙预报业务的几类客观预报方法和业务系统。上海市气象局无缝隙格点预报产品涵盖0~45 d的五类不同分辨率、不同要素产品。从0~6 h与实况相衔接的逐10 min定量降水预报,24~240 h的要素最优集成订正预报,到延伸期45 d的逐日趋势预报。依赖各类客观预报方法生成的格点预报背景产品,结合格点预报制作和预报检验系统,使得预报员在此基础上有效地制作发布格点预报,在满足现代化格点预报要求精确度的同时,最大程度地帮助预报员减轻了人工操作的负担。     

预报评分的框架及计算实例

1 问题的提出 评定一个预报方法或预报系统性能的最合理的量度应该是它对于用户实际或潜在的价值。但由于确定预报价值的困难性及价值随着用户决策使用方法不同而不同;因此气象学家往往用预报质量来代替预报价值。但现有的研究表明,预报的质量与价值并不总是具有     

两类天气预报评分问题研究及一种新评分方法

探讨了预报评价的意义及应遵循的原则, 对常用的几种两类预报评分方法进行分析, 指出其应用的局限性, 得到一个判定所作预报水平是否高于随机预报、具有预报技巧的简易判别式; 提出评分权重的概念, 指出以往评分存在问题的根源是评分权重分配不当, 使评分结果的真实性受到影响, 评分无可比性, 进而提出一种考虑了评分权重的新评分方法。新评分方法满足预报评价的原则, 侧重于对两类事件中事件概率较小一方预报效果的评估, 评分结果不受事件概率影响, 具有可比性。对比分析表明:新方法比其他方法优越, 能更准确地反映预报水平, 使不同季节、不同地域的预报评分可进行比较, 是一个通用的评分方法。     

谈基层台站对模式输出量加工的体会

MOS方法是一种把数值预报产品转化为地方具体天气预报的动力—统计预报方法。预报员就把他所关心的局部地区的天气希望在数值预报产品上进行科学地分析处理,从而提取更多更准的预报信息,建立预报工具。但是实践证明,在同一地区同一资料同一预报对象通过不同的人,采用不同的思路进行资料的加工处理,会获得不同的预报结果,在预报能力上存在差异,所以如何对模式输出量进行加工处理是做好模式统计预报的关键。     

1999—2003年西北太平洋热带气旋综合预报的误差分析

应用1999—2003年中国中央气象台 (CMO)、日本气象厅 (JMA) 以及美国联合台风警报中心 (JTWC) 发布的西北太平洋热带气旋综合预报资料, 从总误差、逐年误差趋势、不同海区误差、不同路径趋势误差、不同强度趋势误差等5个方面对各预报中心的路径及强度预报结果进行分析, 结果表明:5年总的平均误差以JTWC的路径预报误差最小, 而JMA的强度预报较准确; 在不同海域, 各预报中心的路径预报能力各有优势, 但在热带气旋的强度预报方面, JMA的方法在各海区都较稳定; 对不同路径趋势热带气旋的预报方面, 除了南海转向热带气旋的路径预报比JMA和CMO稍差一些之外, JTWC的路径预报在大多数情况下都是好于或相当于JMA和CMO; 在不同强度变化趋势热带气旋的预报方面, JTWC在大多数情况下都优于其他中心。上述结果帮助业务和科技人员全面了解各预报中心的预报能力优劣, 也为今后改进我国的热带气旋预报提供有益的参考。     

最佳气候相似法及在短期气候预测中的应用

本文采用了最佳气候找相似的预报方法来制作长期天气预报。由于这种方法使用了地面、高空、太阳活动和海温资料,具有长时段,多要素,综合性强的特点,所以预报较客观,对预报年的年景能作出较为准确的判断。由于不同站点资料代表着不同地区的气候背景,因而能分片制作短期气候预测,为解决目前短期预报中小尺度天气难的问题提供了较为详实的气候背景和可靠的预报依据。此方法虽属统计方法,但与中、短期数值预报有某些相似之处,主要体现在预测因子的同时性和连续性,对要素的预测如同数值预报产品的释用。     

基于NCEP/GFS资料的中国东部地区雷暴预报研究

基于来自美国国家环境预测中心(NCEP)的GFS(Global Forecasting System)分析及预报场资料,将多个能够表征雷暴发生动力、热力环境的对流因子作为预报因子,通过费希尔判别准则及逐个引入因子法,建立集合多个对流参数的雷暴预报模型,从而进行较长时效(12—24 h)的区域性雷暴预报。依据临界成功指数(CSI)最高的原则,建立最优预报模型,不同地区所选用的对流参数不同,雷暴模型预报雷暴发生与否的临界值也不同,从而不仅能够得到较好的集合多个对流参数的雷暴区域性预报,还能充分考虑不同地区雷暴发生的地域性特点和气候背景。将建立的预报方法应用于2012年6和9月的两次强对流过程的预报,发现雷暴预报模型较好地预报出两次过程的雷暴落区。进一步,为了能够在强天气预报中客观有效地区分出雷暴与暴雨区,引入集合动力因子暴雨预报方法。集合动力因子暴雨预报方法在诊断和追踪强降水的发展演变中表现凸出,而集合对流参数雷暴预报方法则对包含短时强降水、冰雹、大风等在内的对流性天气有较好反映,综合两套预报方法各自的优势,建立了集成动力因子-对流参数强天气预报方法,用于降水和雷暴的预报,同时对雷暴加降水型、雷暴无降水型、降水无雷暴型等强天气进行区分预报。对中国多个典型城市的预报效果分析发现,该方法不仅能够较好地预报出较长时效(24 h)的雷暴和降水落区,对区分降水雷暴、无降水雷暴和无雷暴降水也表现出一定的能力。