天气预报的局限性

一、引言本文根据大气的可预报性对天气预报及其局限性作了探讨.为了说明造成这种局限性的原因,将大气预报与潮汐预报作了比较,并用一个数值试验的例子说明在简单的非线性系统中误差的增长情况.从而研究不同的时间尺度中误差的增长和大气的可预报性.二、非线性系统的可预报性从一个初始状态出发,根据支配流体运动的物理定律,就可以预报流体随时间的演变.但是由于流体的性质不同,流体中发生的现象不同,在可预报性上就会产生很大的差别.这里以海洋潮汐为例.海洋潮汐的可预报性很好.事实上,甚至无需知道当时的状态能作出很准确的潮汐预报.然而,大气在可预报性上却有明显的局限性.大气系统与潮汐现象的这种差     

(七)中期数值天气预报

有人以为,根据短期数值模式单纯地延长积分时间,数值计算是稳定的,就一直积分下去,直到所需要的时间长度为止,其结果就是中期数值预报,其实不然。原因是短期数值预报模式主要着眼于天气尺度系统的预报,其中各类尺度的天气系统的典型生命周期都小于一星期。中期预报的时限长达15天之久,远远地超出了天气系统的生命史,这就要求中期数值预报模式能真实地表现出大气中动能的产生和耗散的过程,从而能预报一些新系统的产生和原已存在的系统的衰减消失。 下面我们从几个方面来谈谈中期数值预报的现实途径,和关于中期数值预报模式的一些基本问题。     

不定期的中期“三性”天气预报

一、前言不定期的中期“三性(关键性、灾害性、转折性)天气预报是指:发布日期不固定,看准了就发;预报时效不固定,能报多长时间就报多长;狠抓“三性”天气,突出重点。不定期的中期“三性”天气预报,是在生产服务需要和大气变化有一定规律下产生的。1973年初夏,领导机关和预报服务部门要求:预报要突出重点,要抓住“三性”天气。我们知道,大气变化是有一定规律的,天气变化也存在着一定的周期性,但都不是以十天或五天为界限。天气周期与大气活动中的长波系     

华中区域环境气象数值预报系统及其初步应用

基于WRF/Chem大气化学模式建立了华中区域环境气象数值预报系统,初步应用在武汉市大气污染物浓度数值预报中,并与CUACE全国环境气象模式产品预报进行比较,最后通过试验探讨了一种大气污染调控方案。结果表明,模式系统较好地验证了武汉市大气污染物浓度日变化及空间分布特征,对PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO浓度变化趋势及误差稳定性预报较好,平均绝对百分误差MAPE控制在20%~40%,冬季O3预报出现系统正偏差,但趋势预报较好。区域WRF/Chem模式对武汉市的大气污染物浓度预报效果要优于CUACE模式系统,可为武汉市空气质量预报提供更具有参考价值的模式指导产品。此外,试验探讨了污染源排放速率的优化调控方案,依据大气边界层高度日变化特征,通过动态调控一天中不同时段的污染源排放速率,调度日间最大排放至大气稀释扩散的有利时段,在不消减日排放总量的情况下,也可以减少大气污染。     

用海洋水文资料预报南海台风

海洋—大气是个密切相关的系统,海洋对大气的影响是不可忽视的。海洋水文状况对台风的发生发展更有直接的关系。在研究南海台风发生发展中,我们用1965—1972年7—10月某站14时盐度、日平均海面水温、14时气温和气压等资料,绘制成曲线,分析曲线升降趋势(图略)与南海台风发生发展的关系,为预报提供一些线索。     

珠江三角洲降水数值预报的初步试验

以广州区域气象中心的实时资料库和大气所的细网格降水数值预报模式为基础,在VAX6220机上建立了珠江三角洲中尺度准业务降水数值预报系统,并从1990年5月20日至6月10日进行了连续22天的试验,对结果的分析表明,系统能稳定及时地提供12小时和24小时的预报产品,对短期降水预报具有一定参考价值。      

兰州气象要素时间序列的周期振动

一、前言分析气象要素时间序列的较长周期振动,可提取大气环流变化的信息,供中期预报参考。近年来,不少同志在这方面做了许多工作。徐国昌根据地面气压曲线发现有十一天左右的显著波动,升压段多雨,降压段少     

延伸期天气过程预报的一种新方法——低频天气图

本文主要介绍低频天气图延伸期预报方法。低频天气图是一种不同于统计学预报方法、数值预报方法和天气学预报方法的延伸期天气过程预报的新方法,可以用于延伸期(10～30 天)天气过程预报。低频天气图的技术要点是大气低频系统(低频气旋和低频反气旋)及其相应的低频气流。低频天气图的天气学意义是能反映造成天气过程的天气系统的生消、维持和移动及其大气环流演变过程。其优越性在于其特性:时间上的周期性(30～50 天)、持续性和空间上的连续性、相似性以及地域上的准定常性,预报天气系统相对容易且时效长。2008～2012 年在上海市气候中心业务应用的结果表明,可以提前15～45 天预报上海地区的强降水过程。     

近四年国内数值天气预报的主要进展

在最近4年(1987—1990)内,国内数值天气预报和有关的数值模拟等都获得了显著的发展,如研制成功中期数值天气预报业务系统和有限区域预报业务系统,建立了9层大气环流模式和6层海-气耦合模式,以及许多有学术和经济价值的成果等。下面我们就其主要方面进行叙述。一、业务分析预报为了满足国民经济和四个现代化的需要,从1987年开始,国家气象中心、大气所、北大和国内有关大专院校、科研单位,以及部分省、市气象局共同协作,对中期天气预报进行了大规模的研究。经过努力,于1989     

欧洲中期天气预报中心（ECMWF）2007—2010年四年活动规划之三：业务预报系统及研究规划

现行的业务预报系统： 该计划开始时，欧洲中期天气预报中心（ECMWF）正在制作大量的全球大气和海洋预报。在40公里网格海浪模式耦合的91层大气模式的25公里网格上，提前10天每天两次对大气和海浪进行确定性预报，此外，用一个28公里网格海浪模式在欧洲水域制作5天的海浪预报。     

一种新的用于中尺度气象研究的综合探测系统

一、前言大气研究和业务部门非常需要高分辨率的对流层大气廓线测定,用来进行中尺度研究、预报及气候分析等等。美国国家天气局(NWS)和联邦航空管理局(FAA)实施了一系列的观测系统研制试验(如 NEXRAD 和示范廓线仪站网)以满足业务的需要。此外,中尺度研究中非常需要可移动式观测系统。     

大气低频振荡与延伸期预报

为了能从大气低频振荡角度研究延伸期降水过程预报问题,引入了一种新的预报方法—低频天气图,并且分析了低频天气图的技术要点和技术方法。在低频天气图上,低频天气系统(低频气旋和低频反气旋),以及它们的活动特性可以被用来定性地确定南、北气流(暖、冷空气)的汇合,引起降水过程。2009年6~10月利用该方法进行上海地区延伸期降水过程预报表明,强降水过程预报效果较好,且预报时效为15~45天,可以在延伸期业务预报中应用。     

地气耦合非定常距平模式的准业务预报试验

本文用地气耦合非定常距平模式对1988年1—12月北半球100 hPa、500 hPa、海平面气压和地面温度的月距平场进行了为期一年的逐月30天预报准业务试验。结果表明,模式对月距平场距平符号的趋势预报以100 hPa效果最好,海平面气压较差;模式对500 hPa、地面温度的月距平场预报优于持续性预报,表明该模式对距平场形势有一定的预报能力。试验结果还表明,模式预报在中低纬优于中高纬;但对不同层次、不同月份的预报效果不够稳定,而且对低值系统预报能力较差。模式的一个突出问题是预报场空间过份平滑,尚须作进一步试验、改进。     

东亚—西北太平洋海平面气压场的动力特征分析

东亚—西北太平洋地区的海平面气压直接反映了低层大气的环流特征,其动力特征对大气环流形势,气压系统的演变和天气、气候系统的发展等都有显著的影响.因此,深入分析东亚—西北太平洋地区海平面气压场的时空演变特征,对于提高我国的天气和气候预报具有重要意义.为了从非线性动力学的角度进行深入研究,文中使用了一种新方法来定量估算海平面...     

气压与小麦产量模式

一、本文的主要目的是研制用气候资料模拟一种小麦产量预报方法,以减少缺乏气象和作物资料的限制作用。大范围小麦产区产量线性回归方程的主要预报因子是逐月海平面气庄平均值,为美国大平原冬、春小麦区、加拿大萨斯喀彻温春小麦区和苏联冬小麦区制定的小麦产量预报模式可以用来预测这三个国家的小麦产量。其次,则是建立谷物预报与大尺度大气状况的相关关系。过去,为了说明和预报不同时间尺度的地区性天气和气候,在一些判别和预报研究中经常使用海平面气压和700毫巴高度的历史资料。纳米亚斯(Namias)介绍过制作30天天气展望的方法,克莱因(Klein)则介绍了研制和应用5日天气预报的技术。库茨巴赫(Kutzbach)用经验正交函数(特征矢量和基本项目)研究了北美大陆气压、温度和降水分布之间的相互关系。他指出:这三个气候要素之     

CAPPS多箱模式中光化学模式的嵌套与城市大气臭氧数值预报

为解决城市边界层中大气O3浓度的预报问题,选用一种简明有效的光化学反应方案建立光化学模式, 并与大气平流扩散的箱格预报模型进行了嵌套,从而将大气化学过程引入到城市空气污染数值预报系统 (CAPPS) 中。同时,根据实际需要研究了VOC (Volatile Organic Compounds) 浓度及NOx源排放量等参数缺测时,根据前期监测浓度采用遗传算法反演未知参数的具体方法。利用2001年9月8~17日在北京舞蹈学院监测的O3、NOx资料及相应的气象数据,用改进后的CAPPS模式进行了单箱预报试验。预报试验结果表明,嵌套后的模式对O3浓度的变化具备一定的预报能力。     

一个可供现代数学分析研究的气候动力学模型

针对以往大气动力学方程和气候动力学方程数学研究所使用模式的不足之处,本文作了改进,使数学模型更接近于实际情况。这些包括,（1）取大气上界气压为零,而非某个正的（小）常数;（2）消除了整层无辐散近似,从而使地面气压为直接的预报量,但在地面气压预报方程中加入了水平湍流扩散项（平滑）;（3）对大气运动的内热源的辐射传输过程和水汽相变过程作了合理的处理,而非看作已知的外强迫,用适当的方法可以用解析函数较好地逼近这些过程。另外还提出合理的边界条件。我们的目的是要证明这样提出的初—边值问题的解的存在性,以后还可研究其基本性质和长期行为。     

关于大气过程可预报性问题的一些讨论

从非线性角度重新解读了von Neumann提出的大气运动三个分类，指出大气过程预报问题中存在两类不确定性——初始条件的不确定性和外强迫条件的不确定性，它们分别成为第一类可预报性与第二类可预报性问题的研究对象。强调了大气过程可预报性的客观存在性，由于大气过程的复杂性及人类观测手段和认识水平的限制，人们只能给出这些可预报性的估计，逐日天气预报存在上限(2周左右)。分析了预报误差产生的来源是初始条件的不确定性和预报模式的不完善性，但根本原因是大气过程的混沌本质；还分析了混沌系统误差增长理论，但由于实际大气过程包含很多显著不同的时空尺度以及不同尺度间的相互作用，人们对大气过程复杂的误差增长规律的认识还不是很清楚；最后讨论了动力学数值模式中不同的空间分辨率会改变系统的性质，指出可预报性问题的研究必须考虑空间分辨率的影响。而在讨论初值不确定性对预报的影响时，不需要考虑控制参数微小变化产生的影响，当然条件是控制参数的微小变化不会引起系统性质的重大变化。     

台风的短期预报方法

为了使台风预报尽可能满足生产和实际的需要,在台风影响本地7到10天以前,能做出定性预报,我们设想在西太平洋台风进入125。E时,就做出较肯定的预报结论、发布台风消息、报道台风对本地可能造成的影响;当台风进入南海119°E 时,发布台风报告,并视实际需要,预计登陆地点,这样一般离台风登陆尚有一到二天时间,可较主动地进行防台工作。以后,随着台风的接近,继续补充订正原来的预报。这样做既考虑实际的需要,又照顾我们的能力,看来119°E 是一道关键的防线,我们除作出登陆地点的准定量预报外,还试图作出过程总雨量以及过程大风的定量预报。我们初订的预报方法,经历了1974年台风预报的     

雷阵雨预报点滴体会

复天的雷阵雨,往往来得快,降水急,常伴有大风和冰雹,对生产建设影响很大。在近几年中,我们着重对雷阵雨的预报进行了分析总结,1974年预报效果较好。 我们体会,当本站在地面图上处于低压、冷锋或暖锋的前部,地面吹偏南风或东风,气压下降或低压少变时