ECMWF灾害性天气的早期预警

自欧洲中期天气预报中心（ECM-WF）开展灾害性天气早期警报工作以来,其中期天气预报的水平在稳步提升。最重要的体现应该是近两年对一些天气尺度灾害性天气事件提前几天的成功预报,包括：     

ECMWF灾害性天气预报的检验

欧洲中期天气预报中心（ECMWF）2006-2015年的战略规划强调了灾害性天气的早期预警和其检验的开发需求。规划根据500百帕位势高度的确定性模式和850百帕温度集合预报系统,提出了全面的履行目标。有必要对用于ECMWF预报系统性能长期评估的预报等级评分集进行扩展,以涵盖适合灾害性天气的检验标准。这些应该根据重要的地面天气参数和特别针对为灾害性天气早期预警提供指导而开发的产品,比如极端预报指数（EFI,其应用的结果参见图1）。     

2009—2015年ECMWF热带气旋集合预报的检验及分析

本文从四个方面检验分析了ECMWF 2009—2015年西北太平洋热带气旋集合平均预报性能。结果表明：集合预报对路径的预测能力逐年提高,对强度预报整体偏弱。随着热带气旋强度增强,集合预报对移速和移向的预测能力提高,而移向预报偏左、移速预报偏慢、强度预测偏弱的现象较明显。将影响热带气旋的引导气流分为偏强、中等、偏弱三类,引导气流偏弱时热带气旋移动偏慢,因此移向预报的不确定性大;而引导气流偏强时热带气旋移向明确,只是移速预报不稳定。进入南海的三类路径热带气旋,集合预报对西行、西北行两类的移速、移向预报效果较好,而西行后北折的预报较差,在热带气旋北折前,移向预报发散度很大,向北转折后移向趋于稳定,移速预报的误差相对较大。这几种情形的检验结果,在热带气旋集合预报的业务应用中值得注意。     

赴ECMWF参加第12届“高性能计算机在气象领域的应用”研讨会情况汇报

2006年10月30日至11月3日，我们受国家气象信息巾心（NMIC）委托，赴位于英国里丁的欧洲中期天气预报巾心（ECMWF）参加第12届“高性能计算机在气象领域的应用”研讨会。会期原定5天，后由于一些报告内容及时间的调整等原因，主办方在征求了全体出席会议人员的意见后，将会期调整为4天，研讨会于11月2日下午结束。     

ECMWF资料和Bogus资料的2015年热带气旋结构的对比分析

利用ECMWF新推出的0.125 °高分辨率再分析资料对2015年出现在西北太平洋海域的所有被编号的热带气旋按强度进行分类分析,通过与Bogus对比发现该资料模拟的热带气旋整体表现良好,无论是对强台风以上级别、台风还是强热带风暴级以下热带气旋的温度场、高度场、湿度场和风场的刻画均比较符合热带气旋的实际发展状态,且该再分析资料既可获得热带气旋的非对称、精细结构,并且分辨率又与模式相匹配,有利于在未来的预报和同化分析中起到积极作用,以便最终应用于热带气旋的数值预报领域,进而取代Bogus模型。      

基于ECMWF海平面气压场的热带气旋路径预报效果检验

将三次样条插值方法应用到欧洲中心(ECMWF)海平面气压场(24～120 h)进行热带气旋(TC)中心定位定强和误差计算,并与同期美国联合台风警报中心(JTWC)、日本气象厅(JMA)和中国中央气象台(CMO)综合预报进行路径误差对比分析。结果表明:72 h以内预报以JTWC表现最好,其次是JMA的综合预报,ECMWF客观预报最差,但ECMWF对于96 h和120 h的热带气旋(TC)中期路径趋势比JTWC综合预报有更好的参考价值。ECMWF对24～120 h TC中心定强偏高15～20 hPa。分别统计08时和20时TC路径预报误差发现,24 h和48 h二者没有差异,而72～120 h 20时预报水平好于08时。     

2010年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用T639模式中期预报产品,对2010年6—8月T639模式进行天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析。结果表明:3家模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对各系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式稍差,稳定性不如ECMWF模式;对1003号台风灿都(CHANTHU)的路径及强度预报,3家模式的预报效果均不理想,ECMWF模式对其登陆前的预报与零场较接近,而T639模式及日本模式预报相对较差。     

ECMWF模式对2020年冬季广东气温预报的时空检验

利用2020年广东省冬季气温观测资料、业务常用评分方法对ECMWF模式24～48 h预报时效内的最高、最低气温预报进行检验评估.结果表明:(1)ECMWF模式较好预报了气温的时间变化趋势,日最高、最低气温预报平均绝对误差分别为1.95和1.42℃;(2)ECWMF模式最高气温预报普遍偏低,最低气温预报误差普遍在2℃以内...     

2007年9-11月T213与ECMWF及日本模式中期预报性能检验

2007年9-11月冷空气频繁,气温变幅大,热带气旋活跃,给中期天气预报增加了一定的难度.为积累预报经验,提高中期预报准确率,对9-11月T213模式96小时预报产品进行了天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行对比分析.结果表明,T213、ECMWF和日本模式对亚洲中高纬大气环流调整具有较好的中期预报性能,对转折性、灾害性天气的预报有较强指示意义.综合来看,ECMWF对天气系统和要素的预报误差最小,T213模式误差最大,日本模式温度预报性能与ECMWF相当.对0713号台风登陆前的位置和移速,ECMWF预报较为准确,T213模式对台风登陆前移速预报偏慢,对台风登陆后的位置预报偏差最小,日本模式对台风位置和强度预报较为失败.     

2011年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用数值模式中期预报产品,对2011年6—8月T639模式进行天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析。结果表明：三家模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对大尺度环流形势、影响天气系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式稍差,稳定性也不如ECMWF模式。对1109号台风梅花（MUIFA）的路径及强度预报,三家模式的预报效果均不理想,T639模式对＂梅花＂登陆后的预报与零场较接近,而ECMWF模式及日本模式预报相对较差。     

2011年12月至2012年2月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2011年12月至2012年2月T639、ECMWF及日本模式的中期预报产品的预报性能进行天气学检验和对比分析。结果表明：三家模式均对亚洲中高纬环流形势的调整、演变及对流层中低层温度变化具有较好的预报能力。EC模式对西风指数和850 hPa温度的预报最接近零场;日本和T639模式次之。对冬季南支槽的预报,EC模式效果较好,T639和日本模式预报强度偏弱。三家模式对地面冷高压中心强度的预报均存在不同程度的偏弱,日本模式预报误差最小,T639模式和EC模式误差相对较大。     

2011年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

文章对20年9—11月T639、ECMWF及日本模式的中期预报产品的预报性能进行了检验分析。结果表明：三家模式均对亚洲中高纬度环流形势以及副热带高压的调整和演变具有较好的预报性能。EC模式对各系统及要素的预报最接近零场;日本和T639模式次之。中期时效内,各家模式对850 hPa温度具有较好的预报性能,尤其是我国南方地区,温度预报准确率高。对台风＂纳沙＂（Nesat）的路径及强度预报,三家模式预报路径均存在不同程度的偏东,强度偏弱,预报稳定性较差。相比而言,EC与日本模式预报误差较小,T639模式预报相对较差。     

2015年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2015年9—11月T639、ECMWF及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了分析和检验。结果表明：3个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能,其中ECMWF模式预报效果最好。ECMWF模式对副热带高压脊线位置预报较为准确,而T639模式对副热带高压西脊点的位置把握更好。3个模式对850 hPa温度的转折性变化趋势均有较好的预报能力,其中对南方地区温度变化的预报能力明显优于北方地区。此外,3个模式对1522号强台风彩虹中心位置和强度120 h预报均存在不同程度的偏差,特别是对台风彩虹发展初期的强度预报明显偏弱。T639和ECMWF模式对静稳天气形势均有较好的中期预报能力,但ECMWF模式对驱散雾 霾的冷空气预报与零场更加一致。     

2016年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2016年6—8月T639、ECMWF及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了分析和检验。结果表明：3个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变均具有较好的预报性能,其中ECMWF模式预报效果最好。对于副热带高压,ECMWF和T639模式均能较好地预报副热带高压移动趋势,但具体过程存在不同偏差,ECMWF模式偏差较小;3个模式中期时效均能报出四川盆地的持续高温过程,且对北方850 hPa温度的转折性变化趋势均有较好的预报能力,ECMWF和JP模式对南方地区温度变化的预报能力明显优于北方地区,T639模式对南方温度预报偏差较大,ECMWF模式综合预报效果最好。对台风妮妲,ECMWF模式预报与零场较为接近,T639模式误差较大。     

2013年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2013年6—8月T639、ECMWF及日本数值模式的中期预报产品进行了对比分析和检验。结果表明：就西太平洋副热带高压而言,ECMWF模式预报效果较为优越。3家数值模式对今年夏季出现在我国中东部地区的异常高温天气均提前给出预报,但ECMWF模式预报的高温持续时间以及高温幅度均更接近实况,且ECMWF模式对高温天气转折预报效果较好。对1307号强台风,ECMWF模式较好地预报台风登陆位置及路径变化,但预报强度偏弱;而T639和日本模式预报台风登陆时间均偏晚。     

2016年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

文章对2016年9—11月T639、ECMWF及日本全球数值模式的中期预报产品进行了分析检验。结果表明：3个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能,其中ECMWF模式预报效果最好。对副热带高压预报,ECMWF模式对脊线位置预报偏差更小,而T639模式对西脊点的位置把握更好。3个模式对850 hPa温度的转折性变化趋势均有较好的预报能力,其中对南方地区温度变化的预报能力明显优于北方地区。此外,3个模式对1614号强台风莫兰蒂中心位置和强度的120 h预报均存在不同程度的偏差,但ECMWF模式在台风发展后期能较好地预报出台风的移动方向。T639模式对寒潮地面冷高压强度的预报效果优于ECMWF模式。     

2016年3—5月T639、ECMWF及日本 模式中期预报性能检验

对2016年3—5月T639、ECMWF及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了分析和检验。结果表明：3个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变均具有较好的预报性能,其中ECMWF模式预报效果最好。3个模式对850 hPa温度的转折性变化趋势均有较好的预报能力,其中对南方地区温度变化的预报能力明显优于北方地区,ECMWF综合预报效果最好。此外,选取了2016年3月3—5日的沙尘天气过程进行个例分析,发现T639和ECMWF模式对此次过程的地面高压系统的中期预报指示意义较好。     

2015年3—5月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2015年3—5月T639、ECMWF（文中简称EC）及日本数值模式中期预报产品进行了检验和对比。结果表明：三个模式对亚洲中高纬地区大尺度环流和850 hPa温度的演变和调整均具有较好的预报性能,EC模式对西风指数、850 hPa温度转折过程和变化幅度的预报略优于其他两个模式。对2015年3月31日至4月1日北方地区强沙尘暴天气过程的主要影响天气系统,三个模式预报能力相当,120 h时效都较好地预报出了地面冷高压,但强度和范围与实况有一定偏差。     

2018年3—5月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2018年3—5月T639、ECMWF及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了分析和检验。结果表明：三个模式对欧亚中高纬环流形势的调整和演变均具有较好的预报性能,能较准确地反映出欧亚地区中高纬大尺度环流形势的演变和调整,表现出较好的中期预报能力。在副热带高压偏弱的背景下,ECMWF和T639模式在中期时效能够较好地对副热带高压的南北摆动进行预报。三个模式对我国南方和北方的温度预报偏高,其中春季前期温度变化较大,预报效果较差,4月下旬至5月气温变化平稳,预报效果略好。整体而言,各模式对温度的升降波动预报较为准确,ECMWF模式的预报效果最好。对3月27—29日的沙尘天气过程进行分析发现,ECMWF模式对此次过程低压中心和后部冷高压的中期预报指示意义较好。     

OPERATIONAL ENSEMBLE FORECASTING AND ANALYSIS OF TROPICAL CYCLONES OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC (INCLUDING THE SOUTH CHINA SEA)

Based on the tropical cyclone data from the Central Meteorological Observatory of China, Japan Meteorological Agency, Joint Typhoon Warning Center and European Centre for Medium-Range Weather Forecasts （ECMWF） during the period of 2004 to 2009, three consensus methods are used in tropical cyclone （TC） track forecasts. Operational consensus results show that the objective forecasts of ECMWF help to improve consensus skill by 2%, 3%-5% and 3%-5%, decrease track bias by 2.5 kin, 6-9 km and 10-12 km for the 24 h, 48 h and 72 h forecasts respectively over the years of 2007 to 2009. Analysis also indicates that consensus forecasts hold positive skills relative to each member. The multivariate regression composite is a method that shows relatively low skill, while the methods of arithmetic averaging and composite （in which the weighting coefficient is the reciprocal square of mean error of members） have almost comparable skills among members. Consensus forecast for a lead time of 96 h has negative skill relative to the ECMWF objective forecast.