有限区域内球谐展开的误差分析

以500 hPa高度场为例在有限区域内进行球谐函数的展开。结果表明:当纬向截点数L为64，且经圈截点为32时，对应于波数M=L/2=32的球谐展开误差最小。这时对4种有限区域计算的谱展前后的均方根误差都小于2.5位势米（0.04%），最大绝对误差都小于14位势米（0.23%）。有限区域谱展前后的均方根误差比全球范围的相应值要小2—3位势米，这主要是由于有限区域内纬向格距较小的缘故。     

车贝雪夫多项式展开在数值预报产品释用中的应用

本文用车贝雪夫多项式对５００ｈＰａ有限区域形势场作正交展开，利用其展开系数表征大尺度环流型的调整，并对非线性环流因子进行转换，将其应用到Ｔ４２数值预报产品的释用方法中，建立完全预报方程．     

沃尔什变换及其在降水场展开和分析中的应用

本文将二维沃尔什变换应用于长江中下游地区6、7两个月的月降水场的展开和分析,给出了沃尔什变换的典型场及其对应系数的天气学意义,导出了度量展开质量的相对指标R~2及拟合均方差SD的公式,讨论了沃尔什变换的收敛性及与时间无关的性质,并与车贝雪夫多项式展开作了比较,然后根据几个主要的沃尔什变换系数分析降水场,最后选用16个系数对降水场进行拟合。     

同时间有关的侧边界条件的有限区谱模式及其在多层原始方程的应用

本文介绍同时间有关的侧边界条件的有限区域原始方程谱模式。该模式单向地嵌套到一个低分辨率的模式上。预报变量水平场的谱表达式,通过采用修正后的双重傅里叶级数表示。用谱方法和格点法,积分一维线性平流方程,通过这两种方法的比较,我们可以看出谱方法的结果,要比格点法好得多。这主要是由于用谱方法提高了水平导数的精确度,即用谱方法完全排除了在格点法中不可避免的计算上的离散和系统的相位误差。谱12 L-FLM变换中当格点取法与格点模式相同时,谱12 L-FLM的计算量虽比格点12 L-FLM计算量大20～30％,但谱方法的有效分辨率要比格点模式大1.5倍,由此可以得出结论,谱12 L-FLM的计算要比格点12 L-FLM更经济。     

一种气温场序列的延长插补方法

为了得到研究大范围气候变化所必需的连续、均一气温场序列,从相邻地理区域内气温分布特征的相关性出发,本文提出了一种以气温场序列经验正交展开为基础的气温场序列延长插补方法,建立了均匀地散布在我国不同气候区域内的42个测站1881—1981年的连续、均一气温序列。独立样本检验结果表明,用本文提出的方法得到的气温序列插补值与观测值的吻合情况是相当令人满意的。     

两种在有限区域内进行2-维谱展开的方法

提出了两种在有限区域内进行2-维谱展开的方法。其中一个适用于直角坐标，一个适用于球面坐标。还对用这两种方法解Helmholtz方程的问题进行了讨论。     

用雨滴谱资料校验XDR雷达回波强度

XDR雷达在成都市人工影响天气的应用过程中,由于雷达回波衰减,经常发现在强降水天气情况下其提供的回波强度dbz与实际情况不同,如炮点出现强降水而雷达在炮点位置的回波很小甚至没有.而利用雨滴谱可计算出近地面气象目标的dbz值,该值可比较客观地反映近地面的降水情况.本文讨论了利用雨谪谱计算近地面气象目标dbz值的方法,以及比较该值与XDR雷达提供的dbz值的差异,并从中找出这些差异的规律,以利用雨谪谱资料校验XDR雷达回波强度.     

用雨滴谱资料校验XDR雷达回波强度

XDR雷达在成都市人工影响天气的应用过程中，由于雷达回波衰减，经常发现在强降水天气情况下其提供的回波强度dbz与实际情况不同，如炮点出现强降水而雷达在炮点位置的回波很小甚至没有。而利用雨滴谱可计算出近地面气象目标的dbz值，该值可比较客观地反映近地面的降水情况。本文讨论了利用雨谪谱计算近地面气象目标dbz值的方法。以及比较该值与XDR雷达提供的dbz值的差异，并从中找出这些差异的规律，以利用雨谪谱资料校验XDR雷达回波强度。     

气象场经验正交函数不同展开方案收敛性问题的探讨

本文从理论上证明EOFs(经验正交函数)用于气象场时,三种不同计算方案特征值的相互关系.指出利用原始场积和矩阵展开的特征值λ_j等于用协方差阵展开的特征值λ_j~*加上平均场方差引起的特征值λ_j.进而论证了收敛速度差舁的原因.最后又以实例表明,不同展开方案的典型场意义及其与时间权重系数的对应关系.     

异模式嵌套作中期数值预报的试验

利用一个全球谱模式和一个有限区域细网格模式，作了异模式嵌套的初步试验。对异模式嵌套的方案流程，细网格模式边界值晚新的时间间隔及细网格模式的起步时间作了初步研究，发现无论采用物理量本身还是其倾向值作衔接，效果均不错，边界值更值的时间间隔既不宜太长，也不宜太短，粗细网格同时起步或用粗网格模式１２小时的预报场作为细网格模式匠初始场，两者预报的结果基本一致。     

西太平洋副热带高压脊线位置季节变化的实况分析和理论模拟

副高特征量的长期预报问题历来为我国气象工作者所关注。以往就此作了大量的研究工作。通常,副高脊线位置是直接从天气图上读得的,这不便于进行数值分析和理论模拟。为此将500 hPa高度场按二维傅氏级数展开来确定西太平洋副高脊线位置。为了使理论模式不过于复杂而且便于将波谱资料分析结果和理论模拟结果进行比较,对波谱资料分析时所取的项数和理论模式中所取项数相对应。设500 hPa高度场可表示为     

一种求解区域平均值的权重面积设计及其应用

针对求解物理量在一定区域内的平均值问题，设计了一种权重面积方法。并以求解西北区域年平均降水量、1月份和7月份的平均空中水汽含量为例，将该方法与算术平均法、泰森多边形法、网格插值法进行了对比试验。结果发现该方法在站点较多、但不均匀的大范围区域内计算气象场的平均分布是可行的，其优点是计算量小、受缺测站点影响较小。     

北半球七层初始方程谱模式在制作有限区数值预报中的应用

本文提出了一种以北半球七层初始方程谱模式为基本模型的有限区加密方法。这个方法利用谱模式的特点对初始场展开和时间积分中的非线性项计算增加了一些处理，使所选有限区范围内（50°—140°E，20°—60°N）的分辨率有所提高，使模式能在制作出北半球较低分辨率（5°×5°）预报的同时，还能制作出有限区较高分辨率（2.5°×2.5°）的预报。用ECMWF分析资料进行了24小时和48小时预报对比试验，得到了较好的结果。     

用模糊关系方程预报天气

模糊数学在气象中的应用是十分广泛的.用模糊关系方程预报天气,就是利用预报因子与预报对象之间存在着的模糊关系,由预报因子通过模糊关系这个转换器作模糊变换,从而求出预报量.本文首先给出预报的数学模型,然后以实例说明用模糊关系作预报的方法和步骤. 一、预报的数学模型     

上海地区高温分布的诊断分析

如何利用个别气象站的单站气象资料值诊断整个上海地区详细的高温分布是目前高温气象服务发展提出的一个课题。该文根据1997~1998年7~8月高温加密观测资料, 应用EOF技术分解, 表明上海地区高温分布可由气候平均场和第一特征场合成而得, 第一特征场的方差贡献占总方差的90%以上。分析结果表明, 上海地区平均高温场分布特征有地形特点和城市热岛效应作用决定的, 是多年变化的较稳定变量。第一特征场系数是一个逐日变化量, 它与风向有很高的相关系数。该文利用2个气象站的资料建立了计算第一特征场系数的方程, 并建立了利用2个气象站的单站气象要素值制作上海地区逐日的高温分布的方法。该方法对1999~2000年的13个高温日的试算取得了较满意的结果, 比常用的回归方法计算精度有所提高, 而且物理意义清晰。     

气象场相关结构对EOFs展开稳定性的影响

本文从矩阵扰动理论出发,提出利用矩阵的范数(norm)作为度量气象场随机扰动的稳定性指标,并由此间接推估EOFs展开的稳定性。经理论论证、数值试验和实例计算表明,气象场的相关性越好,达到稳定相关结构所需样本越小,由此得到的EOFs稳定性也越好,反之则不然。上述规律又直接受样本大小n和站点数目p的影响。对于不同的气象场来说,达到稳定EOFs的样本临界值不同,必须警惕EOFs展开有可能不是稳定的。     

数值预报产品检验及误差分析方法简介

1　引言随着气象业务现代化建设的迅速发展,通信条件的改善,可为广大预报员提供的数值预报产品越来越多。国内从1991年北半球数值模式(T42),发展到1997年高分辨率的有限区模式(HLAFS)和全球模式(T213)。国外目前应用欧洲中心全球谱模式(T319L60)、日本谱展开模式(T213L30)。数值预报产品在内容、时效、层次上不断增多,已经成为广大预报员在日常天气预报中的主要参考依据。然而,数值模式的运行由于诸多原因还不十分稳定,数值预报与零场还不吻合,存在一定误差。预报员应用数值预报产品时,对国内或国外数值模式预报的形式场、要素场在时效…     

多个气象场之间的联合REOF相关分析及场的预报模式

本文将EOF分解应用于由不同性质,不同空间点数的气象变量场组成的联合场,并对特征场作Varimax正交旋转。试验表明,该方法对于分析多个气象变量场之间的空间相关特征十分有效。分析所取的变量包括长江中下游地区19个站的月平均气温,降水量以及欧亚500hPa月平均高度,本文用33年的资料系统地分析了三者之间的关系,得到了一些有意义的结果。 用联合REOF方法建立统计预报模式,以500hPa高度场作为因子预报同时段的地面气温场和降水场,独立试验证明,其效果比较理想。     

最大熵谱估计中的递推算法

谱分析是气象上常用的资料处理方法.目前较多使用的是将资料的自相关函数的富氏变换乘以窗函数从而得到功率谱估计.这虽然常常可以获得谱的相容性估计,但它是一种非参数化的估计方法,不便于用来作分析和推导;对隐含在随机序列中的谐波分量     

基于全景图像自动处理的气象观测站全景图和挡角图制作方法

目前气象观测站探测环境测评工作大多由工作人员借助照相机、经纬仪和激光测距仪等工具测量评估指标手工计算出测评结果,该方法中人为测量的因素可能会导致不客观的测评结果。本文提出基于全景图像自动处理的气象观测站探测环境全景图和挡角图制作方法。通过旋转式相机、激光测距仪来获取气象观测站四周环境相邻且互相重叠的多张图像。然后采用柱面全景图的拼接方法将采集的图像生成气象观测站探测环境的全景图。利用"渐入渐出"的方法对全景图像进行融合,通过对全景图像进行滤波处理、二值化处理、形态学处理、边缘检测来完成图像预处理,进而计算得到全景图像最大边缘像素点坐标、观测场周围障碍物的实际高度、障碍物到观测场中心的距离以及障碍物到测场中心的最大仰角,并将测评结果实时展示。结果表明,该方法能够提高气象观测站探测环境测评工作的效率。