我国无缝隙精细化网格天气预报技术进展与挑战

本文总结了2014年以来我国无缝隙精细化网格天气预报业务的技术进展,讨论了未来发展所面临的关键技术难点。无缝隙精细化网格预报技术的发展,得益于综合气象观测数据和多源资料融合分析网格实况产品的支撑,更依赖于多尺度数值预报模式和实时快速更新同化预报系统的快速发展。经过近5年的探索和努力,我国已经初步建立了针对不同预报时效的无缝隙精细化网格预报技术体系。对于0～4 h预报时效,主要基于全国雷达拼图和GRAPES-Meso模式预报,发展临近分钟级滚动外推预报技术;对于4 h到30 d预报时效,主要通过对区域或全球不同时空分辨率模式预报进行偏差订正、客观解释应用以及降尺度分析,提高预报的准确度和精细度。与此同时,研发了自动化、智能化的交互式预报制作平台,以满足客观高效制作与预报员对极端或高影响天气主观预报优势相结合的需求。发展了以格点实况分析场为参照的空间分析检验方法,初步实现了对高分辨率网格预报的质量跟踪和性能评估。未来的网格预报技术体系,需要吸纳前沿的技术研究成果,包括人工智能应用技术、高级多模式统计后处理技术和协调一致性关键技术等,并且建立统一完整的技术架构和开发标准等。     

河南省气象技术装备监控管理系统

采用Web和数据库技术建立的河南省气象技术装备监控管理系统,实现了对自动气象站、区域自动气象站、雷电监测设备、自动土壤水分站、新一代天气雷达等气象装备运行状态的实时监控,省、市级保障管理部门对辖区内仪器库存、设备维修以及检定情况的管理,以及设备故障的网上申报、故障解决方案的网上在线指导、故障维修的经验积累.系统建成后,...     

地温资料的计算机自动审核方法

地温观测资料的计算机自动审核技术,是地面气象观测资料计算机自动审核中的一个关键性技术难点。综合分析了地温观测资料的特点和地温观测资料的人工审核方法,提出了地温观测资料“相邻差”的标准差分析方法,详细说明了该方法在计算机自动审核中的具体实现步骤和该方法的特点。由于该方法从本质上讲是对人工审核方法的计算模拟,同时由于采用客观计算方法,避免了主观因素,所以审核质量能达到人工审核质量的要求,且比人工审核更全面。该方法在浙江省地面气象资料计算机自动审核软件中进行了试用,实践证明该方法对提高地温观测资料的审核质量具有明显效果。     

长江上游流域秋季连阴雨时空变化特征

利用长江上游259个气象站逐日降水资料,采用线性趋势分析方法,分析了近1961—2012年来长江上游流域秋季连阴雨的时空变化特征。结果表明,长江上游流域秋季连阴雨过程平均出现1.54次/a,其中9月出现次数最多,10月次之,11月出现较少。秋季连阴雨日数、累积降水量分别以2.3 d/(10 a)、13.7 mm/(10 a)的速率显著减少,连阴雨开始和结束日期平均为9月9日和9月30日均表现出推迟趋势。进入21世纪后,5—9 d、10 d以上连阴雨过程的次数、80.0 mm以上连阴雨过程的次数均表现出减少趋势。金沙江下游和四川盆地东部为秋季连阴雨累计雨量及其变化速率的大值中心,四川盆地西南部为连阴雨日数及其变化速率的大值中心。9月的降水中心、雨日分布情况与秋季总体情况基本一致,10月降水中心、阴雨日数的中心出现了明显东撤,11月东撤更为明显。     

攀枝花短时强降水气候特征分析

利用攀枝花市1988~2010年5~10月的逐时降水资料,对各历时各级强降水的时空分布特征进行了分析,利用皮尔逊-Ⅲ型频率分布函数,计算了攀枝花市4站1h、3h和6h各重现期的极端最大降水量。结果表明:各级强降水主要集中在6~9月,以7月为最多,且日变化特征显著,最容易出现在00~05时。1h、3h、6h的最大降水量均出现在盐边,盐边和市区更容易发生1h≥50mm的极端强降水。短时强降水过程具有非常强的局地性,单站过程高达80%,且雨强越大局地性越强。各历时各重现期的极端最大降水量均以盐边为最大。      

湖北省未来30年气温和降水量变化趋势预测

使用国家气候中心的区域气候模式对1961～1990、2001～2030年湖北省逐月气温、降水量的预估值(格点0.5°×0.5°,A2情景),以1961～1990年湖北省平均温度和平均降水量为基准,计算并分析未来30年(2001～2030年)及每10年年平均气温、降水量变化趋势。结果表明:(1)未来30年湖北省年平均气温普遍呈上升趋势,上升幅度在0.19～0.39℃之间,平均0.27℃,鄂南增温比鄂北快,其中2021～2030年增幅最大,2001～2010年增幅最小;(2)年平均降水量湖北省大部呈减少趋势,表现出南增北减、东增西减的特点,2001～2010年变化不大,2011～2020年绝大多数站点均有不同幅度增加,2021～2030年全省各地呈一致的下降趋势,湖北省南涝北旱趋势将有所加剧。     

一种等压面上流场的可视化方法

结合等压面上高度场及其气象要素矢量场数据的空间分布特征，设计了一种能客观反映大气在等压面上的运行规律的可视化方法－表面场线映射，它在气象上有较好的实用价值。     

Comparison of different order Adams-Bashforth methods in an atmospheric general circulation model

The Asselin-Robert time filter used in the leapfrog scheme does degrade the accuracy of calculations. As an attractive alternative to leapfrog time differencing, the second-order Adams-Bashforth method is not subject to time splitting instability and keeps excellent calculation accuracy. A second-order Adams-Bashforth model has been developed, which represents better stability, excellent convergence and improved simulation of prognostic variables. Based on these results, the higher-order Adams-Bashforth methods are developed on the basis of NCAR (National Center for Atmospheric Research) CAM 3.1 (Community Atmosphere Model 3.1) and the characteristics of dynamical cores are analyzed in this paper. By using Lorenz nonlinear convective equations, the filtered leapfrog scheme shows an excellent pattern for eliminating 2Δt wave solutions after 20 steps but represents less computational solution accuracy. The fourth-order Adams-Bashforth method is closely converged to the exact solution and provides a reference against which other methods may be compared. Thus, the Adams-Bashforth methods produce more accurate and convergent solution with differencing order increasing. The Held-Suarez idealized test is carried out to demonstrate that all methods have similar climate states to the results of many other global models for long-term integration. Besides, higher-order methods perform better in mass conservation and exhibit improvement in simulating tropospheric westerly jets, which is likely equivalent to the advantages of increasing horizontal resolutions. Based on the idealized baroclinic wave test, a better capability of the higher-order method in maintaining simulation stability is convinced. Furthermore, after the baroclinic wave is triggered through overlaying the steady-state initial conditions with the zonal perturbation, the higher-order method has a better ability in the simulation of baroclinic wave perturbation.     

温度变化对南京城市电力负荷的影响

应用计量经济学中格兰杰因果关系检验方法,分析了温度变化对中国南京城市用电量和电力负荷的影响,认为南京日平均温度与日最大电力负荷、日用电量之间存在着较显著的相关性.气温变化对日最大电力负荷和日用电量具有不同的季节性和周期性影响,气温对用电量的短期影响最显著,对电力负荷的影响更具明显的季节性特征.通过不同月份电力负荷对气温变化敏感性的分析,进一步揭示了南京市气温变化与电力消费之间的季节变动特征,有利于气象与能源部门共同应对未来气候变化带来的城市能源问题.     

赤道不稳定波对海气相互作用影响的数值模拟分析

赤道不稳定波 (tropical instability waves) 存在于热带东太平洋赤道附近, 通常于每年的春末夏初出现, 以约0.6 m/s速度向西传播, 波周期为20～40天左右, 波长约为1000～2000 km.本文利用一个全球高分辨率海气耦合模式对赤道不稳定波在赤道附近的热量输送进行分析, 表明赤道不稳定波产生指向赤道的热通量, 从而部分抵消了热带东太平洋地区由Ekman辐散和温度平流导致的强冷却效应, 维持热带地区的热量平衡.其对赤道冷舌区的增暖作用可以消除和减弱气候模式中热带东太平洋地区的系统性冷偏差, 能使冷舌的强度和分布得到合理的改善, 对气候模式的改进和发展具有潜在贡献.赤道不稳定波还可以改变赤道海洋上空低层大气层结稳定度, 导致近地层强的风场辐合辐散, 并进一步影响大气混合层的温度、 风场等气象要素.模拟分析结果还表明, 赤道不稳定波对大气强迫产生二次响应, 改变赤道上空逆温层的垂直位移和逆温强度.研究赤道不稳定波对热带海洋气候及其海气相互作用机理的理解具有重要意义.