数值产品省级分县温度预报方法研究

将国家气象中心Ｔ６３、Ｔ１０６和欧洲中心数值模式中温度预报场、湿度预报场、Ｕ、Ｖ分量预报场分别插值到１０８个测站上,以此作为预报因子,运用ＰＰＭ法、ＭＯＳ法、ＫＬＭ滤波法,分别建立最低、最高气温预报方程,用以上预防方法所得的预报结果作为预报因子,进行二次滤波集成和全集成预报,并建立了“数值产品省级分县温度预报系统”。１９９７年６月—１１月将该预报系统投入业务运行,取得了良好的预报效果。     

太原地区集成温度预报方法研究

利用日本、欧洲中心、北京Ｔ６３等数值预报输出产品，选用省级实时资料库中的实时资料，采用ＭＯＳ法、ＰＰ法、统计法、卡尔曼滤波法以及集成预报法分别建立了最低，最高气浊和地面最你地温预方程，研究了各种温度的预报技术，给出了客观定量的温度预报方法，并在微机上开发研制了“太原地区集成温度预报系统”。通过实际业务运行，取得较好的预报效果。     

2021年四川省2 m温度数值模式预报检验评估

通过对比分析3个区域数值模式（CMA-MESO-3KM、SW3KM和SW9KM）2021年3—12月逐日2 m温度（包括日最高温和最低温）预报结果和气象观测站实况数据,检验评估了3个数值模式对四川省2 m温度的预报性能。结果表明：（1）模式对最低温度预报效果好于最高温度,SW3KM模式对3—10月2 m温度预报略好于SW9KM和CMA-MESO-3KM模式,SW3KM模式对最高、最低温预报效果优于SW9KM模式,其准确率最多可分别提高13.4%、31.9%,较CMA-MESO-3KM模式最多都可提高18.8%。（2）温度误差分布有明显的日变化特征,3个模式预报温度误差从凌晨至上午逐渐减小,而下午至晚上逐渐增大,SW3KM和SW9KM模式预报温度上午较实况偏高,其它预报时段较实况偏低,CMA-MESO-3KM模式预报温度较实况偏低。（3）温度预报准确率与海拔高度密切相关,预报准确率随着海拔高度增加而降低,系统性偏差增大。（4）CMA-MESO-3KM模式冷季温度预报偏高、暖季预报偏低,12时起报略好于00时;SW3KM和SW9KM模式00时起报的20 ℃以上温度预报偏低、20 ℃以下温度预报偏高,而12时起报的低于30 ℃附近温度预报较实况偏低,但00时起报温度误差小于12时起报。     

三种数值模式对山西降水预报性能的对比检验

利用MM5、T213和Grapes3种数值模式的降水预报产品和山西省108个标准测站的降水实况资料,采用客观统计检验方法,对2008年7月各模式在山西省的累加降水预报进行了对比检验。结果表明：24h中雨以下预报1、213优于MM5,中雨以上MM5则略优于T213,48h预报各级降水MM5都优于T213,T213和MM5对暴雨都有一定的预报能力。无论哪个预报时效和降水量级,Grapes均无明显优势。Grapes预报降水量级和降水范围都偏小,空报较少,漏报严重,尤其48h和72h10mm以上降水基本都漏报。MM5预报降水量级和预报范围都偏大,10mm以上降水TS评分较其它模式高,但同时空报也比较严重。3种模式TS评分均随降水量级的增大而减小,T213和Grapes的TS评分随预报时效的增加而减小,MM5的TS评分随预报时效的增加变化不大。     

若干数值模式对2003年夏季青藏高原中南部降水预报检验

利用国内外几种数值预报模式的降水预报产品,对2003年主汛期(6～8月)青藏高原中南部的预报能力做了详尽的检验.检验结果表明,各模式小雨预报的TS评分较高,明显高于全国及其它地区的评分;但中雨以上各级降水检验评分较低,主要原因是各模式的预报雨区面积明显偏大,空报率较高.无论是预报员的预报,还是各种全球或区域模式的预报;无论是日本和德国的模式,还是我国目前业务运行的数值预报模式,对青藏高原的降水预报均无明显优势.     

一个基于中尺度数值模式的城市分区空气污染预报方法

以深圳市为例，对污染物浓度与各种大气参数的定量联系进行了细致的统计及物理分析，在此基础上建立起分区的城市空气污染潜势等级预报方案。该方案定量考虑了地面和边界层共十几个因子的影响，特别是考虑了地理环境各向异性的效应，将风向作为一个独立的影响因子。方案还针对各污染物稀释特性的差异对不同污染物分别建立潜势预报方案。另外，方案还考虑了相同大气条件下大气对城市不同区域污染物稀释特性可能存在的差异，对不同区域分别建立潜势预报方案。最后用高分辨的中尺度数值模式对大气参数的未来演变作出高时空分辨的预报，进而作出分区、分时段的城市空气污染潜势预报。本方法完全客观定量，物理意义明确，可制作高时间分辨的空气污染潜势预报。     

用时实资料结合数值产品做温度预报的尝试

通过在Micaps系统中建立一个按钮，实现自动读取当天的最低、最高（用14时值代）气温值以及T10608时和14时的温度预报值，多后自动求解△T，得出温度预告值。     

基于相关分析的日照市乡镇温度精细预报方法

利用日照市国家气象观测站（大监站）及分布在全市各乡镇的区域自动观测站近三年日温度极值数据,按区域、天气类型分类别进行相关分析,得到各区域自动站点与大监站日温度极值数据的相关方程,从而利用地市级台站对大监站点的常规温度预报数据得到各乡镇温度预报数值,使温度预报空间尺度达到乡镇一级。     

基于ECMWF集合预报资料的乡镇温度预报误差订正方法

利用滑动平均法和递减平均法对2013—2014年江西省1 216个乡镇站点ECMWF集合预报2 m温度集合平均产品进行误差订正试验。结果表明:1)滑动平均法和递减平均法对江西地区乡镇温度预报为正的订正效果,订正后的预报准确率大于订正前,并且递减平均法的订正效果要略优于滑动平均法。2)误差订正方法对各时段温度TRMSE的订正能力都随预报时效的增加而减小,对高温预报准确率的提高明显大于低温,对山区预报准确率的提高大于平原,对有规律的预报误差的站点订正效果较好。3)随季节和站点变化的自适应递减平均法的预报结果较各季节和全年定常最优订正系数好,订正方法对秋季温度预报订正能力最强,春季最差。     

基于数值产品的乡镇天气预报方法研究与应用

通过对数值预报模式产品的对比分析,应用MM5和T213数值模式产品,对乡镇天气预报的降水和温度预报进行研究。将2005年8—10月模式预报结果分别进行效果检验和分析,得到主客观预报订正规律,可以有效地提高乡镇天气预报准确率,由此形成基于数值模式预报产品的乡镇天气预报方法。     

高速公路路面温度极值预报模型研究

应用地表热量平衡方程,在太阳短波辐射、大气和地面长波辐射、感热和潜热等参数化方案的基础上,提出一种用于预报高速公路路面温度极值的数值模型.并利用沪宁高速公路梅村站和仙人山站2006年7月8日-12月31日的逐分钟的各要素实测数据对模型的有效性进行验证,结果表明:模型的平均绝对误差为1.32 ℃,预报误差在±3 ℃以内的频率高达85.23%,且对冬季路面温度低于0 ℃时的预报误差基本在-1～0 ℃,可以运用于冬季高速公路路面溜滑的实际预报中.     

“碧利斯”(Bilis)台风远距离影响河北的数值预报检验

2006年7月14日河北省中南部出现暴雨到大暴雨.是河北省2006年最强的一次降雨天气.其中石家庄市区降雨量80 mm;是该市"96.8"暴雨以来出现的雨量最大、强度最强的降雨过程.本文利用常规气象资料及新一代天气雷达、自动站和加密雨量站资料等,对暴雨过程进行分析.结果表明:这次暴雨天气过程是由于"碧利斯"台风登陆北抬,台风和副高之间的气压梯度加大,700 hPa东南气流加强为低空急流,带来充沛的水汽;近地层的东北风为暴雨开始的触发机制,副热带高压的高温、高湿为这次暴雨提供了充足的能量条件.对基层气象台常用的几种数值模式检验结果表明:数值模式对本次台风和暴雨的预报已经达到较高的准确度,特别是T213模式对此次过程的形势场、风场预报准确,并且层次、时次多,具有较高的参考价值.     

威宁县乡镇最高最低气温分析与预报方法探讨

基于贵州省威宁县2012年12月-2018年8月国家基准气候站(以下简称“国家站”)和52个区域自动观测站(以下简称“区域站”)的逐日最高最低气温资料,采用统计学方法和加权最小二乘法,分析威宁县近几年来最高最低气温的变化特征及国家站和部分区域站最高最低气温的相关性。结果表明:四季中,最低气温存在稳定的低值中心和高值中心,而最高气温只存在稳定的高值中心。春、夏、秋季的最高最低气温和冬季的最低气温分布与地形基本一致,但冬季的最高气温分布受地形和滇黔静止锋共同影响却有所变化。根据拟合方程得出的各乡镇气温预报值比直接用EC模式的预报值准确率更高,其误差值≤|2|℃。随着方程相关系数的减小,预报准确率相应降低,误差范围对应增大,预报准确率的高低与相关系数的变化具有一致性。     

基于T639数值预报产品的气温本地化应用及检验

基于T639数值预报产品下发的多个物理量资料,利用多元回归方法,开展本地化的分县气温客观预报方法研究,结合常规气象观测资料、美国NCEP/NCAR 1°×1°网格点逐6 h再分析资料,开展业务应用并进行了效果检验,得出以下结论:最低气温预报准确率要好于最高气温,同时夏季的气温预报也明显好于其他季节;在最高气温中对扬中的预报准确率高于其他站点,在最低气温中对丹阳的预报效果相对比较好;客观预报方法存在明显的系统性负偏差,通过使用每个预报时效预报误差的7 d滑动平均进行订正,结果表明通过订正,预报效果有所提高,特别是最高气温订正效果较明显;通过主客观预报准确率的对比分析,发现虽然客观预报对最高气温的预报效果比较差,但是在气温趋势预报上具有一定的参考价值;最低气温客观预报准确率明显高于江苏省的平均水平,和主观预报相比,虽然仍然低于主观预报水平,但是差距不大,基本上可以替代主观预报;分县气温客观预报方法对高温、寒潮等灾害性天气具有一定的预报能力,但是和实况相比,预报强度偏弱.     

基于T213集合预报的中国极端温度预报方法研究

基于中国T213集合预报系统资料,根据Anderson-Darling检验原理,研究基于集合预报与模式历史预报累积概率密度(简称模式气候)分布函数连续差异特征的极端温度天气预报方法,建立极端温度天气预报指数(Extreme Temperature Forecast Index, 简称EFI)的数学模型。利用S指数评分方法确定发布极端温度预警信号的阈值,得出:1月的发布极端高温的预警信号的阈值为0.7或0.8,发布极端低温的预警信号的阈值为-0.7或-0.8。基于EFI指数以及该阈值,对2013年1月中国极端温度天气进行预报试验,得出:极端天气预报指数对极端温度天气具有较好的识别能力,可提前3~7 d发出极端温度预警信号,随着预报时效的延长,预报技巧逐渐降低。     

基于EOF分解的中期平均气温距平客观预报方法

本文通过将500 hPa高度、850 hPa温度、海平面气压的预报与历史要素场进行EOF分解,并假定EOF分解空间函数(即特征向量)是基本稳定的,建立以EOF分解主分量系列的时间系数、预报站点附近基本要素值的时间序列与预报站点平均气温距平的多元线性逐步回归预报方程,结合ECMWF集合预报数值产品,生成全国范围未来10 d平均气温距平客观预报产品投入业务应用,并采用同号率方法检验。结果表明,客观预报产品在检验时段内,同号率平均值为0.77,明显高于ECMWF集合预报模式2 m温度直接计算得出的同类产品同号率0.63;该客观预报产品不仅在分布范围上,同时在距平幅度上预报效果均较好。此外,相关分析也证明同号率方法在检验中期时效气温距平预报中有其合理性。     

基于MOS方法的风向预测方案对比研究

基于MOS方法的数值预报产品释用技术是要素预测较好手段,风向的释用预测方案一般采用标量式的释用预测方案,效果并不理想。本文给出一种基于MOS方法的风向矢量预测方案,利用相关系数和逐步回归方法分别得到u风和v风在不同站点和不同时效的风向模型,根据模型预测u风和v风合成风向。试验选择风向矢量、风向标量和模式的直接输出三种方案进行对比。试验选择T639模式逐日多个物理量观测场,其中建模样本选择2008-2012年每年5月15日至9月15日的数据,验证样本选择2012年6月1-30日的数据,数值试验预测北京地区20个站点未来4个时次的定点定时风向。结果表明：基于MOS方法的风向矢量预测方案12、24、36h和48h的准确率比基于MOS的风向标量观测方案的各时效准确率分别提高了85.0%、26.3%、113.0%和19.9%,比模式直接输出结果方案的各时效准确率分别提高了35.3%、20.2%、43.6%和21.0%。总体来看,基于MOS方法的风向矢量预测方案在风向方面有较好的预测能力。对于个别站点,可能对因子模型的估计不理想或风向变化较为频繁,导致预测难度较大。     

基于雷达外推临近预报和中尺度数值预报融合技术的短时定量降水预报试验

为克服目前中尺度数值模式在对流尺度定量降水短时预报方面的不足,弥补基于“外推”的临近预报技术在2h以上定量降水预报能力方面的缺陷,研究设计了一种基于“外推”临近预报技术和中尺度数值模式的定量降水预报(QPF)融合技术方案,并进行了试验应用.该方案首先基于雷达探测和自动气象站观测的定量降水估计(QPE)结果,对中尺度数值模式输出的定量降水预报在谱空间进行相位校正,分析计算出数值预报和观测的偏差,导出一个附加的数值预报校正场;其次,根据数值预报校正场满足一定时间变化分布的特征,调整相应时段的数值预报降水区域和强度;最后,利用双曲正切线权重函数,对校正后的数值模式定量降水预报和基于临近预报技术的定量降水预报进行融合,融合权重根据典型环流特征动态变化.融合后的定量降水预报在前1-2h表现出主要依赖“外推”临近预报结果,之后随着融合权重的变化,数值预报对融合结果的贡献逐渐加大,直至融合后5-6h占主导地位.通过对京津冀地区2011年夏季5个及2012年夏季2个典型强降水个例的80次预报试验及其检验,表明融合后的0-6h定量降水预报结果改进较为明显,总体优于单独的临近预报技术或者中尺度数值预报模式的结果.     

基于风暴数值模拟的冰雹临近预报方法研究

该文利用基于格点冰雹识别的研究成果,结合ARPS风暴数值模式的输出结果,提出基于风暴数值模式的冰雹临近预报方法,即用风暴数值预报的水物质场反演的反射率因子场作为冰雹的预报因子,并通过建立基于格点的强冰雹识别算法作为冰雹预报模型,从而对冰雹的落区及大小做出预报。与一般的冰雹预报模型相比,新的方法有以下特点：选取的冰雹预报因子物理意义更加明确,更加全面;建立的冰雹预报模型比较稳定;建立冰雹预报模型的过程相对简单。新的方法在一次强冰雹过程中得到了成功应用,在3h的临近预报中基本准确预报了强冰雹的落区位置。