谈谈单站分析与天气预报

研究大气运动及其所产生的天气变化离不开时间和空间分析.空间分析现采用定时的大范围空间天气图方法,包括地面图和各层高空等压面图等,这是在当前天气分析预报中经常使用的.时间分析则采用定点的单站要素时间演变图方法.单站分析和空间分析是整个天气分析中的两个不同侧面,在当前服务要求越来越高,具体预报制作越来越细、越准的前提下,目前的大范围定时天气图方法是无法满足的.因此,必须加强单站分析,确切掌握地方性天气特点,才能作出准确的天气预报.当前的天气分析与预报,还存在诸多的主观随意性,其中部分原因是由于缺乏有成效的单站分析而引起的.由此看来,只有全面的天气分析(包括空间分析和时间分析),并实行静态和动态的结合、点与面的结合,才能克服分析预报中的主观随意性.     

GRAPES全球三维变分同化业务系统性能

近年来,GRAPES全球三维变分同化系统分析性能和稳定性有了长足进步。该文简要介绍了近两年GRAPES全球:三维变分同化技术的发展与改进情况,包括同化框架技术、资料同化应用技术与系统稳定性等方面。分析诊断了两年的同化循环试验结果,以探空资料作为参考,对ERA-Interim再分析场、NCEP FNL分析场和GRAPES全球三维变分分析场的统计特征进行了比较;以ERA-Interim再分析场作为参考,对NCEP FNL分析场、T639分析场和GRAPES全球三维变分分析场进行比较。结果表明:GRAPES分析场的质量明显优于T639分析场,性能上达到了业务化的要求,但相比NCEP FNL分析场还有一定差距,特别是对流层内湿度分析场的误差还比较大。     

全球和区域分析的混合方案对区域预报的影响试验

区域分析采用局地高密观测资料,往往分析的中小尺度信息较丰富;全球分析同化全球覆盖的卫星观测资料,而且不受侧边界条件影响,对天气系统大尺度部分描述得更好。基于以上原因,为了提高区域模式的分析预报水平,本文尝试在区域模式中引入全球分析中的大尺度部分,通过DCT方法对全球T639模式分析和区域GRAPES模式分析进行谱分解,获得综合全球大尺度和区域中小尺度信息的混合分析。动能谱分析结果表明,GRAPES分析场的动能谱能量在中小尺度部分比T639全球分析略大,经过混合分析后,动能谱能量更接近理想曲线。一个月的分析预报试验结果表明,混合分析的高度、温度和风场的分析质量有明显提高,风场6 h内的预报也比区域分析有改进;而且全国平均ETS降水评分在各个降水量级上都有明显改进。     

热带风场与气压场的客观分析

本文着重讨论了为恰当定义热带风场的辐散分量,客观分析方案所应具备的基本条件,指出过去通行的分析方案在这方面的严重缺陷,并提出了一个改进方案.理想与实测资料的分析结果都表明,新的分析方案在保留分析流场的辐散分量与减小分析误差方面都有明显的效果.同时新的分析方案还提供了低纬度实施多变量分析的可能性,从而部分地缓解了低纬度观测资料不完整所造成的困难.     

国家级中尺度天气分析业务技术进展Ⅰ：对流天气环境场分析业务技术规范的改进与产品集成系统支撑技术

中尺度天气分析技术已经在我国天气预报业务中发挥了重要作用。2011年以来国家级中尺度天气分析业务技术取得了明显进展,促进了国家级强对流预报业务的发展。《中尺度天气分析业务技术规范》已重新编写和完善,内容分为两篇,第一篇是中尺度对流天气环境场分析;第二篇为中尺度对流天气过程分析,第二篇为新增内容,将另文介绍。短时和短期时效内中尺度对流天气环境场条件分析以配料法思路为基础,重新编排和简化了分析内容,兼顾分析的精细化和分析产品的可操作性,增加了分类强对流天气分析量化指标建议供预报参考,新增了基于局地探空的强对流天气分析规范。中尺度天气分析业务的支撑技术是推进该业务的必备基础,因此国家气象中心改进了MICAPS 3中尺度天气主观分析工具箱功能;开发了中尺度天气分析产品集成系统,包括强对流天气监测产品、中尺度天气分析主观和客观产品、基于不同数值模式预报的强对流参数诊断产品等的数据产品和图形产品等。     

客观分析和四维同化——站在新世纪的回望 (Ⅰ)客观分析概念辨析

该文专论客观分析的概念。从大家熟悉的名词“分析”入手 ,给客观分析下一个相当精确的定义。介绍了客观分析定义的历史演变 ,同时发表了对这些定义的评论。阐述了客观分析乃是应数值预报的需要而诞生 ,但又有独立于数值预报的多种用途。辨析了客观分析同数值预报的初值、插值和四维同化的关系。强调了客观分析的重要性 ,希望以此能稍稍改变国内看重模式研究、轻视分析工作的不正确观念。     

分离冷锋模式暨实例分析

本文首先介绍Browning等人提出的分离冷锋模式,然后利用该模式对我国1979年4月23日的日常天气分析中的冷锋个例进行分析,我们发现用该模式所作的分析,特别是对云和降水的分析,优于采用未修改的经典冷锋概念的分析。     

美国客观分析新方法

在美国气象中心业务工作中,使用逐步订正法作客观分析,已有十多年的历史了。最近,他们提出了一种新的客观分析方法。与旧方法比较起来,新方法有以下几个特点: 1.旧方法是一个等压面一个等压面独立地进行分析,并不是真正的三维分析,而只是几个二维分析。新方法则是严格的三维分析,在进行分析时,同时使     

近49年中国西北地区极端低温事件的演变特征

利用中国西北地区135个测站1961-2009年历年逐日地面最低气温和NCEP/NCAR再分析资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall分析、子波分析、功率谱分析和合成分析等方法,分析了近49年中国西北地区极端低温事件的演变特征。结果表明：（1）西北地区极端低温的低值主要出现在北疆和青海高原,这些地方的阈值在-2...     

区域地面流线的计算机绘制

风场分析是天气分析和预报的一个重要环节。在天气分析和预报中,常用的风场分析方法分为流线分析和等风速线分析两种,其中,流线分析通过绘制流线图实现,流线图可以表示出某个区域内空气运动的瞬时图象。目前,我国气象预报部门对流线的绘制大多是手工完成的,不但效率低、繁琐,而且还存在一定的主观因素,不利于实现预报的客观化和自动化。     

也谈流线分析

本文论述了流线分析准确、严谨的重要性。结合几次分析实例的讨论, 指出了流线的定义、系统的连续性和正确判断使用记录是流线分析的基本规则; 同时还表明,卫星云图对解决流线分析中的疑难问题也是十分有效的。根据多年的值班分析经验,综合概括出流线分析的流程图。     

国家气象中心和欧洲中期预报中心的中期数值预报业务系统客观分析的对比

对国家气象中心 T42L9中期数值预报分析系统(以下简称 T42分析)和 EC 分析系统结构、分析结果及其与观测资料拟合情况进行了对比,并对 T42分析方案和分析效果进行客观和定性的评价。     

NCEP/NCAR再分析风速、表面气温距平在中国区域气候变化研究中的可信度分析

采用计算标准化均方根误差、相关分析和EOF分解等多种客观分析统计方法,对NCEP/NCAR再分析风速、表面气温距平在中国区域的可信度进行了研究,结果表明中国东部不同要素距平的标准化均方根误差均比西部地区的小,说明NCEP/NCAR再分析资料的可信度东部比西部要高,可能是受到模式地形和中国地面气象站点“东密西疏”分布格局的较大影响。随着高度升高,NCEP再分析风速距平的误差减小,进一步表明地形对NCEP再分析资料的可信度具有较大影响。另外,冬季再分析风速误差较大的特点在850,500和200 hPa等压面上均存在,表明冬季再分析风速距平的可信度受到再分析模式系统误差的较大影响。相关分析结果和标准化均方根误差计算结果之间具有很好的反向对应关系,即均方根误差大,NCEP再分析资料与实测资料的相关性就差,均方根误差小,则对应两者之间的相关性就较好。标准化均方根误差较小的要素,其NCEP再分析和站点实测资料距平EOF分解得到的特征向量空间分布较为相似,各特征向量对应时间系数的相关性也比较好;反之,标准化均方根误差大的要素,其NCEP再分析和站点实测资料距平EOF分解得到的特征向量空间分布则相差较大,对应时间系数的相关性也比较差,因此采用EOF分解方法,分析对应特征向量空间分布相似性及其时间系数变化的一致性,可以对NCEP再分析资料的可信度有一个更加客观的认识。综合上述各季节、各要素多种方法的分析结果,可以发现NCEP再分析风速距平在春、夏、秋季具有一定的可信度,但冬季的可信度较差;表面气温距平则是冬季的可信度最好,夏季的可信度较差。     

转动主分量分析在天气气候分析中的应用

本文综合介绍转动主分量分析在天气气候分析中的应用,着重讨论它在分析气象要素场的优点及与传统的主分量分析的比较,并介绍极大方差正交转动及斜交转动等常用的方法。     

南极探空与两套再分析资料的对比分析

基于南极18个站点探空气象观测数据对欧洲中期天气预报中心的再分析数据(ERA-Interim)和美国国家环境预报中心的再分析数据(NECP)在南极地区高层大气的适用性进行验证。结果表明:在南极上空,随着高度抬升,探空气象观测数据与两套再分析数据中四个气象要素的差值均逐渐变大,再分析数据数值愈加偏离实际观测数值。两套再分析数据的位势高度和温度与探空观测数据偏差较小;风向则和探空观测数据相差甚远;两套再分析数据的风速与探空观测数据在300 hPa偏差较大。在季节变化中,南极的春季,再分析数据中的位势高度和温度与探空观测数据相差较大,在其他季节相差相对较小。再分析数据中的风速与探空观测数据在南极的夏季相差较小。再分析数据中的风向与探空观测数据存在较大偏差,且差值没有明显的季节变化。尽管两套再分析数据都存在很大偏差,但ERA-Interim数据整体上优于NCEP数据。对比分析也表明,采用这些再分析资料作为初始条件和边界条件驱动南极区域大气模式将带来较大的误差。未来需要加强南极探空观测,改进再分析资料同化和数值模拟系统。     

SURFER软件在气象主分量分析中的应用

利用和开发SURFER软件的制图分析功能,对气象要素场主分量的分析结果进行图形显示,并且用SCRIPTER对整个制图分析过程编制程序,使整个分析和制图过程成为一个可控制的自动化流程.实例试运行的结果表明,所开发的在SURFER环境下运行的气象要素场主分量分析程序具有分析结果准确,操作简便,效率高的特点,有较大的实用价值.     

中国日降雨量变化特征分析

将旋转主成分分析和复变量莫莱特小波分析应用于14a中国境内实测与ECMWF再分析日降雨量资料,研究其年际、季际与季节内变化的时空分布特征和再分析日降雨量资料的有效性。结果表明:从实测资料中分析的降水特征,都可以由再分析资料再现出来。除周内振荡大有出入外,其余频率的振荡二者大致相符或基本吻合。因此,周内振荡还不能被再分析数据较好地刻划,但是与旱涝灾害和季风爆发联系密切的周际以上振荡,在再分析日降雨量中基本上能被正确地表现出来。     

农业气候区划继续深入的探讨

1979年全国农业气候区划工作会议以来,各地气象部门配合当地农业区划,开展了农业气候资源调查和区划工作,到1984年上半年广西的区、地、县农业气候区划已基本完成,并对成果进行了鉴定,从现有的成果看,总的说来是好的,但也存在一些问题,主要是种植业分析多,大农业分析少; 平原分析多,山区分析少;为农业区划分析多,为生产规划分析少;定性描述多,定位定量分析少;成果推广一般号召多,扎扎实     

国外几套再分析资料的对比与分析

针对目前最主要的3种再分析资料NCEP、ECMWF、JMA,从各家再分析中心所采用的同化方案、所用到的数据、质量控制方法及相关的偏差校正方法方面,进行相关介绍和对比,以便对再分析资料的特点有更为充分的了解,对我国未来再分析工作的发展起到借鉴作用。通过对比发现,各家再分析中心采用的同化方案主要为三维、四维变分方法和最优插值法。各家最主要的差别在于所选用的数据类型不同,以及所采用模式在分辨率上的差异。此外,还从经验出发简要给出了各类再分析资料在不同方面的优缺点,从而为各类再分析资料的选择使用方面提供参考。简单陈述了国内再分析工作的进展,并给出了提高我国再分析工作质量所需要关注和亟待解决的问题。     

两种四维SVD同化方法的比较及误差分析

4DSVD是最近提出的一种新的资料同化方法。目前还存在一些需要解决的问题,比如如何选取样本,如何得到支撑大气吸引子的基向量以及选取基向量的个数问题等等。作者利用奇异值分解(SVD)与经验正交函数分解(EOF)两种方法来获得支撑大气吸引子的基向量,推导了基于这两种方法的4DSVD分析场的理论公式,并用简单的数值试验比较了基于这两种方法的4DSVD分析场的空间相关系数和误差,初步分析了分析场与基向量个数的关系以及与样本选取的关系和分析误差的来源及各种误差对分析误差影响的相对大小。结果表明,用SVD方法作为获得支撑大气吸引子基向量的方法得到的分析场较EOF方法稳定,分析场与基向量个数有密切关系,观测误差、模式误差和观测代表性误差是分析误差的主要来源,且其引起的分析误差随着基向量个数增多而增大。