人工智能技术的热带气旋预报综述(之一)——BP神经网络和集成方法的热带气旋预报研究和业务应用

热带气旋路径和强度的客观定量预报是当前热带气旋预报研究和业务预报工作中的重点和难点。简要介绍了有关热带气旋业务预报技术的研究现状,综述了人工智能神经网络技术方法中最广泛使用的BP神经网络模型、进化计算遗传算法—神经网络的热带气旋路径、强度集成预报方法,以及近十多年来,这些方法在实际业务预报中与国内外主要数值预报模式及其他客观预报方法预报性能的对比分析,指出了人工智能神经网络和遗传神经网络集成预报方法等在热带气旋强度、路径预报中的优势和不足,并提出了未来更深入研究需要关注的重点关键问题。     

长江中游临近预报业务系统 (MYNOS) 及其应用

针对长江中游强风暴天气特点和现代预报业务需求,在借鉴世界临近预报系统, 特别是美国的Auto-Nowcaster和WDSS-II以及英国的GANDOLF等先进经验的基础上,以我国多普勒天气雷达网为重要技术手段,结合数值预报等信息资源,于2007年研究建成长江中游临近预报业务系统 (MYNOS)。MYNOS主要技术方法包括:雷达与雨量计实时同步积分结合的降水估算方法 (RASIM),雷达反演参量与中尺度模式输出物理量相结合的强风暴性质自动识别和追踪技术,基于暴雨回波生命史特性约束下的多尺度合成降水量临近预报,基于数值预报模式和模糊逻辑学的强对流天气分类落区潜势预报,集GIS功能并整合各种定量监测与预警产品于一体的短时预报工作站。MYNOS已成为短时临近预报业务的支撑平台,其中实时生成的流域定量降水估算与临近预报、强对流天气分类潜势诊断与识别预警产品等成为日常预报业务的重要参考依据。     

热带气旋外围影响下的深圳市高温预报方法

通过单因子的相关分析,寻找在热带气旋外围影响下与深圳市最高气温密切相关的气象要素作为预报因子,用多元线性回归方法,建立受热带气旋外围影响下的高温定量预报方程,制作深圳未来24 h最高气温预报.业务试验预报结果表明,高温的定量预报没有出现漏报,误差较小,该方法有实用价值.可投入业务运行,对我国其它沿海地区作类似预报有一定的参考价值.     

美国天气预报技术的发展

介绍了美国天气预报技术的发展现状。指出在大气探测技术、数值预报及可视化技术发展的推动下美国传统的天气预报向定量与定时方向发展。定量降水预报的实现是天气预报由定性走向定量的重要标志。在充分利用数值模式产品的基础上综合应用卫星与雷达资料建立客观预报工具在暴雨和强对流天气预报中取得较好效果;中尺度分析业务系统的不断改进使降水预报的技巧有明显提高。作者还介绍了美国数值预报产品释用及预报业务系统的概况。最后     

2004年主汛期各数值预报模式定量降水预报评估

随着数值预报技术的飞速发展, 模式定量降水预报已成为天气预报业务工作中的主要参考依据。本文对目前在国家气象中心应用的3个业务运行模式T213L31, HLAFS0.25, 华北中尺度模式MM5和德国模式及日本模式的降水预报产品进行了季节空间分布、区域时间序列演变及统计检验, 试图从空间、时间及统计方面对降水预报产品的预报性能进行综合评估。检验结果表明:目前的数值预报模式对短期时效内定量降水预报均具有一定的空间预报能力, 但强降水中心位置有一定的偏差; 从时间序列演变检验来看, 模式对区域强降水过程的发展趋势具有较强的预报能力, 但降水量预报与实况有一定的差距; 从累加统计评分检验结果来看, 模式短期时效的预报性能差别不大, 全球模式在小中雨预报方面有一定优势, 其中日本模式的综合预报性能最好, 大雨以上量级的预报则是国内的模式有一定的优势, 其中华北中尺度MM5模式, T213L31模式各有所长, 但均存在预报量和预报区偏大问题。     

关于提高天气预报准确率的几个问题

提高天气预报准确率是气象业务的一项基础性、系统性的工作。作者从天气预报的业务技术体系着眼,借鉴发达国家的发展经验,分析了提高天气预报准确率的若干问题,提出了发展精细化的预报技术体系,将数值预报模式、天气学预报方法、动力诊断和统计释用及基于卫星和雷达等现代探测技术的短时临近预警技术相结合的预报技术路线;提出了有利于精细化预报的业务体系,即发展以定量降水预报、台风预报和灾害性天气短时临近预警为重点的专业化预报业务体系;指出专家型预报队伍的建设是提高预报业务水平的关键环节。     

数值预报产品与大气云雨场耦合的暴雨预报技术研究

本文利用有限区数值预报模式的输出产品，结合现时大气云雨场强度分布特征和降水形成的物理机制，研究了暴雨的诊断和预报技术，给出了客观定量的暴雨预报方法，并在微机上实现了人机交互预报系统。通过实际业务运行，取得了较好的预报效果。     

人工神经网络的短期气候定性预测方法研究

采用EOF方法将众多具有一定物理意义的环境场预报因子和序列周期因子进行降维去噪处理，并结合人工神经网络前馈网络模型，进行了影响广西热带气旋年频数和夏季(6～8月)降水量短期气候预测的定性预报建模方法研究。结果表明，该方法对于影响广西热带气旋的年频数及广西夏季降水量定性趋势具有很好的预报能力，可作为一种新的短期气候预测业务预报配套方法。     

美国国家气象中心预报台主要对流性过程预报方法

国家气象中心(NMC)预报台(FB)的气象工作者负责制做业务定量降水预报。这些人工预报利用了各种预报技术,其预报技术都是建立在观测和数值模式输出资料的主观分析和解释之上。总的来说,NMC 的人工定量降水预报方法在改进定量降水预报(QPF)模式方面是很成功的。     

天气预报的业务技术进展

该文总结回顾了中央气象台近年来的天气预报业务技术进展。天气预报质量的历史演变显示了预报业务水平的提高, 这种业务能力的提高既反映了预报技术的发展, 也带来了天气预报业务的变化。对业务天气预报中各种预报技术应用进展的分析表明:数值预报在天气预报业务能力提高中发挥着重要的基础性作用; 同时, 基于对不同尺度天气影响系统发展演变过程深入认识的基础上, 天气学的预报方法依然是预报业务中的重要技术方法; 动力诊断预报已成为灾害性天气预报中的重要手段之一, 数值预报产品的解释应用是实现气象要素精细定量预报的技术途径。     

OTS、MOS和OMOS方法及其优化组合应用于72 h内逐3 h降水预报的试验分析研究

开展了夏半年72 h内逐3 h降水预报试验,针对ECMWF模式预报、基于ECMWF的模式输出统计(MOS)预报、纳入超前空间实况信息的OMOS预报,以及三种预报的最优TS评分订正(OTS)预报,对比分析预报效果,探讨一种多方法结合能够提供良好预报性能的3 h定量降水预报技术方案。结果表明:在短期预报中,MOS预报与OTS订正相结合的MOSOTS综合预报方法的预报性能最好,而且MOS-OTS方法的3 h强降水预报与业务运行的城镇指导预报中融合主客观预报的降水预报相比,也具有一定优势;而在临近3 h预报中,则OMOS预报与OTS订正相结合的OMOS-OTS综合预报方法最优,3 h内0.1、3和10 mm以上降水的TS评分最高,比原始模式预报分别提高73%、198%和483%,Bias评分接近于1,在夏半年的逐日晴雨预报中,OMOS-OTS方法在大部分日期都稳定优于MOS-OTS预报和城镇指导预报。     

面向 21世纪中国新一代气象业务技术体制改革的初步设想

1 概述 1.1气象业务技术体制改革是气象部门改革的关键任务 气象基本业务系统改革是气象部门改革的主体。 1.2气象业务技术体制的范畴 包括探测、网络、资料、预报、服务等各项基本业务体制和技术体制。 技术体制指在一定时期的技术政策指导下,各种业务中所采取的技术手段、技术设施、技术方法及其技术发展方向。 业务体制指各种业务的组织结构和管理方法,各级业务机构的设置布局、任务和分工,业务管理和技术管理的层次结构。 显然业务体制依赖于技术体制,与其相适应;在中国的具体国情条件下,又受到行政体制的强烈制约。而技术体…     

国外定量降水预报的业务模式概况

定量降水预报(QPF)对于抗洪防灾有重要意义.大气科学委员会根据水文委员会的要求已经考虑了定量降水预报方法问题,并且对现有的定量降水业务模式进行了调查.在调查过程中,澳大利亚、加拿大、法国、日本、德意志民主共和国、瑞典、瑞士、苏联和美国等九个成员国介绍了本国所使用的定量降水预报业务模式,在所介绍的15个模式中,有6个模式是     

三峡地区暴雨物理综合预报法及自动化系统

选取与三峡暴雨密切相关的若干预报因子,建立暴雨物理综合预报方法,并结合平均散度法,制作三峡地区暴雨落区和定量预报。从预报因子选取、物理量场客观分析、预报方法计算、预报结论输出全部由微机控制,组成完全自动化的系统,经两年业务预报使用,取得良好效果。     

中尺度数值预报模式指导产品质量检验

用传统的天气分析预报技术实现审时、定点、定量(简称“三定”)天气预报是有一定困难的，靠分辨率较低的数值预报模式实现天气预报的“三定”必须通过对其产品的释用。黑龙江省中尺度数值模式业务系统投入业务运行为全省气象台站的指导预报制作提供了新的手段。在该系统中包括模式产品直接     

对县站预报业务建设的几点建议

一、开展县站预报的理论研究 目前县站预报技术处于徘徊,停滞不前的状态,预报质量不稳定。这大概是由于有不少的方法缺乏物理意义,有些方法在实用上虽然还行得通,但其理论依据说不清。县站预报作为一门科学技术,它与其它科学一样,需要有理论指导,才能不断发展。县站预报业务技术的发展,需要实实在在地总结分析各个阶段的经验。这工作分散单干,或靠少数站来做是难行的。必须有一定的人员来系统地研究。因此,建立一个省、地、县结合的县站预报科研体系,开展县站预报方法理论研究,探索有理论指导下的县站预报     

利用卫星云图定量分析副热带高压活动的方法及应用

利用数字图像处理方法,设计了一种多重处理的算法,从卫星云图提取定量信息,定量描述副高强度和演变趋势,并应用于预报业务。应用实践表明,这些方法具有客观、定量、自动等优点,在实际使用中可客观定量地跟踪和预报副高演变,对做好广西前汛期暴雨预报有较大的帮助。     

在夏季降水定量预报中500hPa涡度数值预报值的释用

目前,数值预报产品在日常业务中已被广泛应用。数值预报产品的信息量很大,如进一步充分利用对于提高预报准确率会起到一定的积极作用。本文利用日本500百帕数值预报资料,通过选择正涡度中心“关键区”的方法,并结合本站地面资料,初步研制了盛夏7、8月份中雨以上(大于或等于10毫米)降水的定量预报方法,从中可以看出涡度因子在降水客观预报中的重要作用。     

基于定量监测的沙尘暴定量预报方法

近年来,内蒙古自治区建立了6个沙尘暴监测站,对沙尘天气进行了连续、定量观测,在预报业务工作中可以得到器测能见度、PM10、TSP等定量数据,为沙尘暴的定量分析和预报提供了基础条件.选取了2004-2007年间内蒙古地区10次较强沙尘暴天气过程,利用内蒙古自治区的6个沙尘暴监测站器测资料,结合常规观测资料进行了分析.分析表明:器测数据具有连续、稳定、定量的优势;但器测数据与现行沙尘天气业务标准存在很大差异,需要新的分级标准.在现有数据条件下,初步确定了器测能见度、PM10的沙尘天气分级标准;讨论了沙尘暴形成的定量条件和机制,以沙尘综合指数、摩擦速度等为预报因子建立了器测能见度、PM10的沙尘暴定量预报方程.该预报方法在2008年的业务试用中预报效果较好.     

阿克苏地区中长期天气预报业务服务系统简介

该业务系统集成了"阿克苏地区气候变化特征及气温客观定量预报方法研究"课题中的成果,运用数据库技术,新增了多种时间尺度的气温、降水趋势预报、天气过程日、特殊项目预测等领域方便有效的客观定量的6类预报方法.自2001年投入中长期业务服务以来,增强了中长期业务的自动化水平,为阿克苏地区中长期天气预报业务提供了良好的工作平台.