低频环流系统的一种统计预报方法

根据实时MICAPS资料,采用经验正交函数分解和滤波方法,统计分析了欧亚大陆上空700 hPa水汽输送通量流函数和势函数主要低频分量的分布特征。结果表明：存在流函数和势函数低频环流系统变化的关键区。根据关键区环流系统演变,确定了与上海地区未来10-30 d强降水过程相对应的预报指标。以上海地区2010年7月的降水过程预报为例概述了整个预报流程,并从物理机制上证明了低层（110°E,30°N）附近的辐合以及自低空至高空向东倾斜的上升运动是造成该次降水的主要成因。     

低频天气图方法在湖南省雨季强降水过程预报中的应用

利用2006—2010年4—6月NCEP/NCAR 500 hPa高度场和700 hPa风场逐日格点资料及湖南省97个地面气象观测站逐日降水观测资料,运用低频天气图方法,确定影响湖南强降水过程天气关键区,分析影响湖南强降水过程的低频天气系统活动周期、变化路径及低频天气系统与强降水过程的配置的基础上,建立了湖南省4—6月延伸期强降水过程预报模型,回报拟合率以4月最高,平均为64.4%;5月次之,平均为54.9%;6月最低,平均为50.7%;10、15、20、25和30 d等不同预报时效的准确率以提前30 d的回报准确率最高。应用于2011年4—6月强降水过程预报,准确率为70%,其中报对7次强降水过程,空报3次,无漏报。     

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。     

基于低频振荡特征的夏季江淮持续性降水延伸期预报方法

本文利用1981~2008年我国南方地区200站逐日降水量、NCEP再分析资料和NCEP气候预报系统 (CFS) 的模式回算数据, 针对降水低频信号, 分析了江淮地区夏季降水的延伸期可预报性, 并选取对江淮持续性强降水有显著影响的东亚环流指数作为预报因子, 以降水20~50天低频分量作为预报量, 进行了针对江淮地区夏季持续性强降水过程的延伸期预报试验。结果表明, 江淮地区夏季降水具有明显的20~50天周期的低频振荡特征。降水的20~50天低频振荡, 尤其是峰谷值位相的变化与实际降水集中期和中断期的交替有较好的关系, 研究20~50天降水低频分量的延伸预报, 对于江淮地区夏季持续性强降水过程的延伸预报有一定的指示意义。本文尝试提出一种基于大气环流低频信号和数值模式预报产品的动力与统计相结合的预报方法, 以期为江淮地区夏季持续性降水过程的延伸期预报提供参考。     

海河下游延伸期降水过程的低频预测方法

本文对海河下游地区强降水过程与大气低频信号进行了诊断分析,结果表明雨日的低频涡度场在我国存在显著的偶极子型异常分布。根据这一异常分布特征构造了一对低频预报指数Dcurl35和Dcurl12以及相应的延伸期强降水过程的低频预报方法。进一步使用该低频预报方法进行了历史降水过程的回报检验和2014年强降水过程的预报试验,结果证明该方法对海河下游延伸期强降水过程有较好的预报能力,可以实际应用于海河下游延伸期强降水过程预报业务。      

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。     

低频天气图方法在四川盆地夏季延伸期强降水预报中的应用

利用四川盆地2008~2013年夏季降水量资料以及500hPa风场资料,基于低频天气图方法,通过分析影响四川盆地强降水过程的500h Pa低频天气系统的活动规律,对强降水时段对应的低频风序列做经验正交分解,分析低频系统的主要空间分布型及其流场配置。统计降水时段对应的低频系统空间位置、分布及持续出现频数,划分出与预测区域降水过程密切关联的8个低频关键区,主要包括中低纬的西太平洋副热带高压及台风的主要活动区(1)、南海附近地区(2)、阿拉伯海和孟加拉湾附近地区(3),中高纬的蒙古至河套附近地区(5)和青藏高原及其以北的低频系统集中区域(6)这五个活跃关键区。计算各关键区低频系统历史周期发现低纬关键区(1、2、3)以及高原关键区(6)低频系统的周期都较短,而中高纬关键区(4、5、7、8)低频系统的周期相对较长。建立预测区域强降水过程的低频图预测模型。用此方法对2013年四川盆地延伸期强降水过程进行预报试验,发现预测6~7月上中旬的强降水过程效果较好,但对盛夏高温连晴伏旱时段(7月下旬8月)的预报能力有所下降。      

延伸期干旱、沙尘暴过程低频方法预报系统简介

对延伸期干旱、沙尘暴过程低频预报系统的整体框架、子模块构成和功能、预报方法、操作步骤及应用情况进行详细介绍。该系统主要有干旱、沙尘暴过程低频方法预报2个子系统,各子系统包括低频天气图、关键区低频曲线2种预报方法。目前中国气象局兰州干旱气象研究所已使用该系统对西北地区东部的干旱过程和沙尘暴过程进行预报,就沙尘暴预报效果来说,2012年预报准确率达到75％,2011年和2013年的预报准确率均达到67％,预报时效达到8～31 d。而对干旱过程的预报效果,2012年预报准确率达80％,2011、2013年分别达75％、67％,预报时效达6～30 d。     

低频天气图预报方法的思索

对当前国内推广应用低频天气图延伸期天气过程预报方法需要思考和探索的几个问题：气象服务需求、完善技术方法、今后如何发展等提出了一些见解,供推广应用低频天气图延伸期天气过程预报方法的有关省市自治区业务单位思索。     

一种强降水定量预报的动力学方法

本文根据地面中尺度诊断分析结果，利用改进的降水率计算公式、结合现时云雨场特征，提出了山西强降水落区及其量级预后的新方法，最后三年夏季试报结果表明，强降水预报与实况较为吻合，对实际业务预报具有重要的参考价值。     

1998年夏季亚洲地区低频大气环流的特征及其与长江中下游降水的关系

利用日本GAME资料、TRMM卫星资料及中国730站降水资料研究了1998年夏季亚洲地区对流层至平流层低频振荡(LFO)的传播特征及该年长江中下游夏季降水变化的LFO型,结果表明:1998年5-8月,在青藏高原经纬度上,对流层LFO的东西向传播特征与季节变化有关.在东西方向上,高原和东亚大陆雨季开始前,LFO以向东传播为主;在雨季开始后,LFO以向西传播为主.南北方向上,LFO的传播在雨季前后基本一致,高原南北两侧均向高原传播.在南北方向上,青藏高原是LFO的汇;而在东西方向上,高原西部只在雨季开始后是LFO加强区,使西传进入高原的LFO继续西传.整个大气层以对流层顶(100 hPa)LFO最强,进入平流层LFO迅速减弱.1998年夏季长江中下游降水存在两次明显的LFO循环,我们根据两次降水LFO各位相合成分析了降水、500和100 hPa LFO环流以及沿30°N LFO垂直环流.结果表明:来自西伯利亚向南传播和来自孟加拉湾及南海向北传播的LFO气旋(降水谷值期)和反气旋(降水峰值期)形成了高原东部上空LFO气旋(降水谷值期)和反气旋(降水峰值期)以及来自中纬度西太平洋南下西移经日本、黄海到达中国大陆东部海洋上空的LFO反气旋(降水谷值期)和气旋(降水峰值期)的共同作用造成了长江中下游地区强烈的下沉(降水谷值期)和上升(降水峰值期),形成长江中下游降水LFO谷值期和峰值期.     

淮河流域2007年雨季环流、影响系统及天气特征分析

利用NCEP再分析资料、常规气象资料分析淮河流域2007年雨季洪水期间大气环流及影响系统的时空分布,对雨季偏长及致洪暴雨气象成因进行了探讨.结果发现淮河流域雨季偏长与西太平洋副热带高压(副高)伸入大陆稳定脊线位置以及中高纬度建立稳定的阻塞高压有密切的关系;出现的持续性暴雨都与中纬度附近稳定的横槽或低压带有关;暴雨都是多个影响系统叠加的结果,与它们的位置有一定的对应关系.影响系统主要有低层切变线、西南涡和急流.2007年淮河雨季期间来自西北太平洋副热带高压西侧的东南气流和来自孟加拉湾的西南气流对淮河流域降水区水汽的输送起主要作用;低层辐合、高层辐散增强了上升运动,为持续强降雨提供了动力条件,并触发能量的释放.     

近50年我国持续性暴雨的统计分析及其大尺度环流背景

利用中国气象局发布的《区域性重要过程检测和评价业务规定》中对省级区域性暴雨过程的统计数据,NOAA 气候预测中心降水、向外长波辐射（OLR）资料以及ERA-Interim再分析资料,探讨了10—20 d和30—60 d两类低频振荡对华南前汛期持续性暴雨的相对重要性,并基于尺度分离的水汽方程和垂直速度方程诊断了相关物理机制。结果表明,10—20 d准双周振荡对暴雨强度的影响较为显著,而30—60 d季节内振荡与暴雨持续时间相关较高,表明持续性暴雨事件与低频降水的发生和演变关系密切。通过对低频降水的热力和动力过程诊断,发现10—20 d低频降水的水汽来源主要为水汽平流过程,而导致水汽平流正距平的主要原因是10—20 d风场和背景水汽场的相互作用;而对于30—60 d低频降水而言,水汽平流和水汽辐合均为扰动水汽的累积做正贡献,但其中水汽平流更加重要,其主要来源于平均风场和30—60 d水汽场的相互作用。有利于两类低频降水发生的动力条件,即垂直上升运动,其主要源于平均风场和扰动涡度场相互作用引发的垂直涡度平流梯度。以上结果显示,提高模式中低频振荡与季节平均状态尺度相互作用的刻画能力,是改进预报持续性暴雨的关键。

     

库尔勒市大降水天气的环流背景及其中尺度触发机制分析

利用库尔勒市2005-2013年暖季逐小时降水量资料分析了当地大降水天气的发生的时间、强度特征,从天气预报的角度对大降水天气环流形势进行了分型、找出了产生大降水的中尺度触发抬升机制,建立了大降水天气的三种概念模型。研究得到库尔勒大降水影响系统包括低槽或涡东移型、南北低槽汇合型、锋区南压型以及脊前短波槽或西北气流型四类,降水触发机制分为冷锋触发类、干线触发类以及混合触发类三种。结合大降水发生前的影响系统、发生时抬升触发机制和雷暴降水天气形成的动力、水汽、不稳定条件以及大降水落区的显著特征的总结分析,归纳出包括了锋区急流类大降、低涡气旋类大降水以及低槽切变辐合线类大降水三种不同的库尔勒大降水天气概念模型。     

西南涡与鄂南暴雨的关系及其预报

利用1970—1995年咸宁气象资料，分析了鄂南西南涡暴雨的气候特征及环流形势，并归纳了相应的暴雨短期预报模型。     

2004-2009年大连地区短时暴雨分析预报

为提高对短时暴雨的预警能力,利用2004-2009年3-10月大连降水资料和天气雷达回波资料,对此期间的45次暴雨过程进行气候特征和活动规律等进行分析。结果表明：有32次过程出现短时暴雨,其中7-8月出现27次,占全部短时暴雨的84.4%。造成这些短时暴雨的雷达回波,主要是源于大连西南、南和东南部沿海的介于强对流性和稳定性之间的混合性降水回波,占70%以上。将短时暴雨降水资料扩大到乡镇级自动站与雷达回波分析,结果发现：造成大连地区短时暴雨的直接原因是突发于混合性云团中的中-β尺度回波。通过归纳定义“混合性中-β尺度回波”模型,并结合其他探测信息和技术手段,可以提高短时暴雨的预警能力。     

陕西果业基地伏旱指数及其预报方法

选取陕西苹果(梨)生产基地县中生态环境、气候特点与苹果(梨)产业发展水平具有代表性的10个台站,近40 a(1969—2008年)伏期降水量和无降水日数资料,设计并计算其伏旱指数。将伏旱指数分成强、偏强、中等、偏弱和弱五个等级,并用典型k阶自回归AR(k)预测模式进行独立样本预测试验。结果表明:伏旱指数能够较客观地反映基地县的伏旱强度,且伏旱指数的时空分布特征差异较大。这与这些基地县所处纬度、海拔高度、生态环境和气候背景的差异有关。典型k阶自回归预测模式预测准确及基本准确率在70%左右,预报效果尚好,具有实用价值。     

基于人工神经网络的暴雨预报方法探讨

探讨了基于人工神经网络模型的暴雨预报方法。该方法仿预报员的暴雨预报思路，在动力模式的降水预报产品、环流形势场和暴雨落区之间通过人工神经网络建立非线性的统计预报模型，该模型的输入是动力模式的降水预报和初始环流形势场的扩展正交分解主成份分量，输出是预报区域的暴雨落区预报。2000年的汛期试验表明该客观预报方法可明显改进数值预报模式的暴雨落区预报，因此可望在业务预报中有较好的应用前景。     

基于集合预报的四川夏季强降水订正试验

利用2016-2018年6-8月四川地面观测降水资料（含加密自动站）及同时段ECMWF模式各要素预报场资料,根据基于\