ASOS的下一代传感器

1.引言八十年代初期,美国国家气象局(NWS)提出了改进国家天气观测和预报系统的重要计划。这些现代化计划包括三个主要方面:下一代天气雷达(NEXRAD)——一种新型多普勒雷达;先进的天气交互处理系统(AWIPS)——一种现代化数据处理和通信     

美国气象业务自动化现状及公元2000年展望

现在,自动化几乎在气象学领域的每一个方面都有着重要的应用.在美国气象业务中,自动化的应用主要体现在三个方面:观测、通信和预报.现就美国这三个方面的自动化现状及其未来可能的发展概述如下.一、观测1.地面自动观测现状在最近几年里,美国国家天气局已经研制了好几种陆地和海洋自动观测站,其中有自动气象观测站(AMOS),遥测自动气象观测站(RAMOS)、自动水文气象观测站(AHOS)、自动观测站(AUTOB)、部分参数自动观测站、大型导航浮标站(LNB)、自动浮标站以及暴洪报警站等.到1978年年底为止的各种自动观测站布站情况如表1所示.     

国外科技信息

美国国家天气局的气候分析中心 美国国家天气局的气候分析中心(CAC),是NOAA气候计划的组成部分。其任务是研制和提供短期(主要是月和季度)气候变动的全球分析、诊断及预报的新方法。 CAC成立了一个用户信息局,为用户提供大量最新气候产品。这种信息主要来自气候评价数据库(CADB),数据库的数据是由全球实时地面观测获取的。利用数据质量控制测量,可将观测和传递误差的影响减至最小;利用评估程序补偿遗漏的     

国外数值天气预报的现状及发展趋势

(一) 国外数值天气业务预报工作的改进,仍是沿着“继续提高模式的分辨率”和“继续改善参数化方案”两个方面进行。由于这些改进工作取得的成果,以及观测资料的增多,计算能力的提高,使最近几年的各个国家的数值业务预报准确率,都在持续提高。例如,美国     

美国国家海洋大气局改进预报和服务的长期计划

一、前言过去十年中,与美国国家海洋大气局(NOAA)天气报告和预报工作有关的一些领域里取得了重大的技术进步,并且有理由相信,未来几年这种趋势将继续下去。通过使地面自动观测站网、多普勒雷达和下一代卫星遥感仪器投入业务使用,可以预期天气观测进一步改进。先进的数据通讯、数据处理及显示、分析、预报和信息传送等系统将使得新的观测系统更加完善。大容量卫星通讯为预报部门获得大量的各种观测数据提供了高效、有力的传送手段,先进的计算机处理和数据显示系统将使预报人员能够:1)获得各种各样观测数据并进行同化处理,以建立一个数据连续     

中国区域多种数值模式资料的地面气象要素评估

利用中国气象局国家级自动站(2421个站)的观测资料,分别对2010年7月1日至2013年6月30日的欧洲中期数值预报中心(ECMWF)、日本气象厅(JMA)和美国国家海洋大气局的全球预测系统(GFS)数值模式资料的地面气温、相对湿度和风速在中国区域的适用性进行了比较研究。结果表明,3种数值模式资料都能在一定程度上反映观测资料所具有的时间和空间分布特征,东部地区的适用性要高于西部地区。不同的地面气象要素,差异较大:对于地面气温和地面相对湿度,ECMWF比JMA和GFS更接近实际观测,ECMWF和JMA的分析场数据质量要好于预报场;ECMWF和JMA地面气温在冬季与观测差异最大,GFS地面气温在夏季与观测差异最大;3种数值模式资料的地面相对湿度在秋季和冬季与观测差异最大;对于地面风速,在江淮流域和华南等东部区域JMA与实际观测差异最小,在北部和西部区域ECMWF最好,JMA和GFS地面风速在冬季与实际观测差异最大。     

北京地区温度要素模式预报和客观方法检验评估

利用2018年10月1日至2019年9月30日北京地区55个地面气象站的实况观测数据对欧洲中期天气预报中心的全球预报(ECMWF-thin)、国家气象中心区域预报(Grapes)、北京睿图(RMAPS)、国家级指导预报(SCMOC)、北京智能网格温度客观预报(BJTM)和集合相似预报(AnEn)的逐日最高、最低气温预报结果进行检验评估。结果表明:(1)ECMWF-thin模式预报效果优于Grapes和RMAPS,客观方法BJTM和AnEn对ECMWF-thin的改进效果明显。(2)AnEn在10月至次年4月预报效果好,BJTM在5—9月预报效果好;不同预报时效中,AnEn在短期、中期前段预报效果较好,BJTM在中期5~9 d预报效果相对较好。(3)以南郊观象台为代表站进行检验,结果显示模式预报均存在明显的系统偏差,客观方法对系统偏差有很好的订正效果。(4)在降水、大风或无天气系统时,BJTM、AnEn的日最高温度预报准确率较高;雾霾天气背景下,ECMWF-thin的最高温度预报准确率较高。雾霾、大风和无天气系统时,ECMWF-thin最低温度预报偏差最小,客观方法对模式预报无改进;降水天气背景下,RMAPS和BJTM对最低温度的预报偏差最小。     

地面观测资料在快速更新同化系统中的敏感性试验

通过对2011年7月31日发生在上海的局地强对流过程,利用快速更新同化系统(SMS-WARR),设计了四个试验,对地面观测资料(常规地面观测资料、加密自动气象站资料)进行敏感性数值试验。结果表明:不同地面观测资料同化对模式初始场的调整作用不同,地面观测资料的疏密影响模式初始场预报,加密自动站气象资料同化对初始温度场、风场的影响最明显;所有试验中,同化所有观测资料的模式能较好地模拟出此次强降水过程,且模拟的地面温度场、风场以及辐合线的演变与实况基本一致;通过分析、比较各试验初始场和预报结果的影响发现,同化所有地面观测资料能改善模式的初值,且观测资料通过循环同化的方式融合进模式,提高了模式对强对流中尺度结构特征的刻画,改善了对局地强对流天气系统的预报效果。     

美国国家天气局天气预报模式有新改进

美国国家天气局宣布，其制作15天天气预报的天气与气候模式有重大改进。2005年9月，美国国家天气局环境模拟中心开始提供更精细的大气信息，这些信息能帮助预报员提高预报准确度。随后，美国国家天气局对其全球预报系统（GFS：Global Forecast System）进行了升级，该系统是其用来预报全球天气形势的主要模式。美国国家天气局的各种天气预报均使用该模式，例如飓风预报、暴雨预报、干旱预报、雪暴预报、冰况预报以及航空预报。     

科技动态

美国在天气预报与警报方面近期进展 过去几十年来,气象学家们在研制大气现时状态观测系统和使用观测资料改进预报大气未来状态的计算机模式方面都取得了显著的进步。因此,尽管总人口增长了,但因闪电、龙卷、飓风灾害而死亡的人数却已稳定地减少。在向公众解释和传递预报结果方面也取得了巨大的进展。自八十年代中期以来,美国天气局已利用这些进展,雄心勃勃地从事一项现代化计划. 许多现代观测系统正在被应用 ·下一代雷达 (NEXRAD)是多普勒雷达,不仅能确定降水的位置、类型和强度,而且能确定空气的运动。这些雷达能前所未有地观测到大气运动和当时的天气,尤其是强烈的局地天气。天气局现在正在全美各地安装159部NEXRAD。实践证明,NEXRAD代替老式雷达后,对强天气的短期警报准确率大大提高,空报率减少。 ·下一代地球静止业务环境卫星(GOES NEXT)将替换目前还在轨道上的那些卫星。GOESNEXT将提供比现时更濒密和更高分辩的云图。还将提供全球那     

中国地面气温自适应递减平均降尺度方法的改进研究

针对基于卡尔曼滤波类型的自适应递减平均降尺度方案对中国地面气温精细化预报中,原方案在强降温天气预报结果不理想的问题,将其中只随空间变化的递减平均权重系数w(i)改进为含有空间、天气过程信息的自适应函数w(i,p)(i为站点信息,p为天气过程信息);在此基础上将上一次的强降温日信息当做预报前一天信息,应用改进w(i,p)递减平均降尺度方案称为w(i,p)相似法;而直接从强降温历史信息中统计插值预报与观测值的系统性偏差均值,并用以修正预报结果的方法称为w(i,p)统计法。结果表明:改进为自适应函数w(i,p)后的降尺度方案对中国地面气温的预报效果有不同程度的改善,对于24 h强降温预报,采用w(i,p)降尺度方案的预报误差均方差较原方案减小了0.19℃;而进一步改进的w(i,p)相似法与w(i,p)统计法的预报误差均方差分别减小了1.12℃、1.45℃,改进效果显著。     

沙尘暴天气数值预报系统及其预报效果检验

沙尘暴天气数值预报系统包括区域大气模式、陆面过程模式、风沙模式(包括风蚀、输送和沉降模式)和地理信息系统。用该系统对2002年3月20日和4月7日2次沙尘天气进行了预报试验,利用地面观测资料和卫星观测资料对模式输出的主要沙尘天气预报产品进行了对比分析。分析结果认为,沙尘暴天气数值预报系统对沙通量、尘通量和垂直积分质量有很好的预报能力,但仍需改进陆面参数和沙尘气溶胶的初始值。     

模式探空的评估分析及其在强对流天气预报中的应用研究

分析华南地区强对流天气高发季节(4～5月)的模式探空与实际观测的比较结果.从模式探空的直接评估分析中发现,地面和较高层次的预报要素误差比较大,而中间层次误差比较小,在比较多个观测站和实时预报误差分析的基础上初步探讨其可能的原因.在不稳定度指数评估分析中发现,仅考虑中间层次要素的不稳定度指数性能比较稳定,而考虑地面要素的一些不稳定度指数则有可能比较敏感,在用地面观测订正后其质量有很大的提高.在强对流天气个例的应用研究中,认为逐时预报的模式探空有非常好的应用价值,以订正的对流有效位能指数为例进行了一些分析,表     

BDA方案对台风背景高温天气预报的改进

广州地Ⅸ的高温天气主要是受副热带高压和台风外围下沉气流的影响所致.文中采用BDA(Bogus Data Assimila-tion)方法,探讨BDA方案对广州地区台风背景条件下高温预报的改进能力.选取2005年7月中旬广州地区出现的高温天气进行研究.这是比较典型的受副热带高压和台风(海棠)共同影响造成高温的天气过程.分析有无采用BDA方案的模式初始场.结果表明:采用BDA方案同化Bogus模型可以调整台风中心位置和强度,使所得到的初始场中心位置与观测更为接近,台风强度(气压梯度力、风速)比末用Bogus的情况强,与观测值更为接近.数值模拟的结果表明,采用了BDA方案的敏感试验可以更好地预撤台风路径和台风中心强度变化,从而更好地预报高温天气,对高温区分布、日平均温度大小等的预报都有改进.文中对引起这种预报差异的原因进行了讨论,并探讨高温预报改进的可能机制.大气下沉运动的增强是高温预报改进的主要原因.敏感试验由于广州中低层大气的水汽减少,大气的下沉增强,致使天空的云量减少,对太阳短波辐射的阻挡减小,从而地面吸收热量增多,温度升高,输送给大气的感热增加,大气气温升高.采用BDA方案可以改进模式在台风"海棠"过程对广州高温的预报.     

应用于短时预报的相当马尔柯夫模型(GEM)

一、引言由于资料的收集和数值模式的运行及传输的时间耽搁,即使在发达国家中,从观测时间到收到MOS指导报,也还有6—12小时的间隔,一般0—6小时时段的预报是由持续性预报提供的。美国国家天气局(NWS)技术发展实验室(TDL)的Robert G.Miller提     

美国气象仪器测试基地——斯特林研究发展中心及其测试项目和设备

美国国家天气局的技术服务办公室下设有一测试和评估处,其主要任务是对国家天气局所使用而研制的仪器装备的性能及其观测方法和程序进行实验,通过实验确定是否完垒适用于日常业务使用。而这项任务是通过它的测试基地——斯特林研究发展中心来完成的。此中心设在弗吉尼亚州的斯特林,面积约400英亩(1.62平方公里)。工作人员共35人。下分三个科:(1)观测技术发展和实验科,主要是研究自动气象观测,并对测量气象参数的新技术进行评价。(2)功能实验和测试科,主要是对国家天气局已在使用或建议国家天气局使用的装备进行实验测试,找出其在使用和应用过程中的问题;确定新装备在业务环境中的观测精度;管理此中心的自动     

自动地面观测报告算法的发展

一、引言研究自动观测系统的算法要从“在观测中我们希望得到什么?”来开始。很明显,联邦气象手册第一部分(FMH~#1)的地面航空观测指南是立足于人工观测员的能力和局限性。虽然人工观测员是“万能”的,但他们受所选定的观测场地的限制(气象台地点不总是天气现象发生的地点)。而且对状况变化的反应能力由于其它任务及人体固有的缺陷(例如:夜间的视觉适应)而受到限制。美国天气局于1946年沿着佛罗里达Keys建立起三个自动气象站,用以探测逼近台站的飓风,从而迈出了自动观测的第一步。Stone详细描述了国家天气局(NWS)对观测的客观部分实行自动化所作的努力。其中包     

最高最低温度数值预报的准确性

本文介绍美国国家天气局制作全国范围地面最高最低温度数值预报体系的一些统计检验。此预报体系及其后来的改进,在本杂志前几期有过论述。在每月月末,对48个州的131个站的预报进行日常检验。本文的图1说明所有台站历年各月最高最低湿度数值预报(综合的)平均绝对误差。两条曲线分别表示24小时预报和48小时预报,两条曲线基本上是平行的,两者都趋向稳定下降,从1966年到1971年,24小时的平均误差由5.5°F降至4.0°F,48小时由7.1°F降至4.7°F。因此,1971年的48小时预报比4年前的24小时预报还准。(图1中6年期间检验系统的微小变化假定可以     

六安市高温特征及其预警信号发布

统计1961~2000年地面观测资料和普查历史天气图,系统总结了六安市的高温气候特点和形势场特征,在此基础上利用数值预报产品,提取非高温天气、一般高温天气(大于等于35℃)、橙色高温天气(大于等于37℃)和红色高温天气(大于等于40℃)的预报指标,建立了高温预报方法和预警信号发布流程。高温气象预警信号分为橙色和红色两级对外发布。2005年业务试用表明,本地高温预警信号预报和服务能力得到显著提高。     

美国天气局的农业天气服务

为了扩大农业生产、提高农业生产效率、节约能源和保护自然环境,美国国家天气局向全国农业部门和生产者提供各种农业天气服务。目前,全国有26个天气服务预报台(WSFO)发布农业天气预报,有9个提供农业天气咨询服务,有2个提供特殊农业天气预报。此外,还有4个环境研究服务中心也开展农业天气服务。现简介如下: