国家气象中心集合数值预报业务系统的发展及应用

利用ECMWF集合预报对2016年6月11—12日发生在长三角地区的一次暴雨过程进行了分析,并对集合“好” “坏”两类成员的预报结果进行了对比。分析表明：集合预报对本次暴雨过程具有比较好的预报能力,集合平均预报效果要优于确定性预报,其雨量预报的增大趋势对暴雨的预报具有一定的指示意义;高分位数集合成员对于暴雨预报有比较好的参考价值,尤其是在预报时效还较长的时候,如果连续多起报时次高分位数集合成员都预报出暴雨,以及低分位数集合成员的雨量预报呈现逐渐增大趋势,预示着暴雨的可能性在增大,有助于暴雨预报的决策;对天气系统和气象要素的预报差异是造成“好”“坏”两类集合成员对本次暴雨过程模拟效果差异的主要原因,对500 hPa高空槽、850 hPa低涡及其切变线、西南气流和偏东气流的模拟是决定“好”“坏”两类集合成员模拟效果的关键因素。

     

几类特殊的矩阵多项式

本文讨论几类特殊的矩阵多项式,先介绍几个基本概念,然后证明。对这几类特殊的矩阵多项式,与之相应的L—值问题可转化为低次的代数多项式求根问题。最后,使用“投影尺度”建立了L—值的摄动定理。     

速度差对井间走时层析成像质量的影响及其改进方法

在井间地震初至走时层析成像中,随着相邻地质体速度差的增大,使得射线分布不均匀,以及网格剖分不合适,导致层析成像结果不理想.物理和数值模型的井间走时层析成像表明：当速度差超过30.0%时,层析结果畸变较大;在30.0%～15.0%之间时,层析结果较好;低于15.0%时,层析结果好.在此基础上,提出了井间多尺度初至走时层析成像方法,即对同一模型采用多种网格剖分来同时进行层析成像,以获得研究区域的速度图像.数学和物理模型的井间多尺度走时层析结果表明：该方法很好地兼顾了层析成像的分辨率和精度,极大地改善了井间地震层析成像的质量.即使速度差超过30%,其多尺度的层析结果仍然较好.因此,这种方法具有实际应用的潜力.     

湿斜压大气中暴雨中尺度系统发展的一种可能机制

根据暴雨中尺度系统发生时的大气运动特征,在绝热、无摩擦条件下,从湿斜压原始方程出发,考虑大气运动的涡度及散度演化不仅受动力场的制约,而且还受到热力场的约束,采用不同于传统研究涡度及散度方程的分析方法,导出了新形式的涡度及散度方程。在此基础上,分析了湿斜压大气中对流层中低层气流旋转与辐合持续增长的动力特征,初步揭示了湿斜压大气中暴雨中尺度系统发展的动力机制。     

矢量曲线数据的网络渐进传输

提出了一种保持拓扑一致性的曲线多尺度表达方法,并基于此方法实现了曲线数据的网络渐进传输。该方法首先将曲线结点的重要程度、公共约束点和单调链等信息组织成单调线性BLG树结构,然后基于该结构按需实时生成多尺度曲线,利用优化的单调链求交算法维护拓扑一致性。曲线数据网络渐进传输实验验证了此方法的有效性。     

黄淮地区夏季日降水分区概率预报方法研究

利用我国黄淮地区1961—2010年50年6—8月的日降水资料,采用REOF和t检验的方法,将中国黄淮地区夏季降水分成Ⅰ—Ⅴ区。5个区域进行差异性t检验表明5个区域之间（彼此）差异显著,说明了区域划分的正确性。在此基础上利用1999—2007年6—8月站点日降水资料以及CFSv2模式后预报的日降水资料建立了5个区域内共5个代表站点的夏季日降水概率预报方程,并进行了确定性、概率性预报检验和业务试用检验。对各区域内5个代表站日降水量的确定性预报检验表明：Logistic回归降水概率预报方程的TS评分要高于CFSv2模式预报和T213的集合预报平均,空报率也低于CFSv2模式预报和T213集合预报平均,但是漏报率却略高。各区域代表站日降水量的概率预报Brier评分检验表明：Brier评分均不超过0.2,大大低于T213集合预报所得概率预报的Brier评分分值,说明本文Logistic回归方程的概率预报较为可靠。Brier技巧评分表明：Logistic回归降水概率预报方程各站的BSS技巧评分都大于0.0,说明各站的预报技巧高于检验样本气候概率的预报技巧,且高于T213集合预报的Brier技巧评分,说明在分区基础上建立Logistic回归降水概率预报方程的方法是有预报意义的。     

构造地理要素趋势面的尺度转换普适性方法探讨

当前的遥感科学面临着遥感数据获取能力与数据应用能力之间突出的供需矛盾。尺度问题作为遥感科学中的关键问题,既限制了遥感作为一门科学向系统性、普适性的发展,又限制了遥感应用能力的发展。本文对定量遥感中的尺度问题进行了梳理,包括:遥感与传统站点观测之间的不一致、不同尺度遥感产品之间的不一致、机理模型的尺度适用问题,以及遥感产品与用户需求时空尺度间的不一致。对遥感中的尺度转换方法展开了讨论,总结了尺度转换的关键问题在于原数据信息量不足时引入额外信息和保留关键信息两方面。提出了构造地理要素趋势面的基本构想,搭建了一个具有普适性的尺度转换方法框架。核心内容是充分利用地表环境要素时间、空间上的信息作为先验知识,通过关联遥感观测新信息和先验趋势面生成指定时空尺度的地表要素产品。     

诱发山洪泥石流特强暴雨的中尺度雨团活动和雷达回波特征

山洪泥石流灾害具有突发性，按天气尺度划分属于中尺度系统。本文用中尺度分析的方法分析了诱发山洪泥石流特强暴雨雨团和雷达回波特征，从而揭示出山洪泥石流特强暴雨雨团的活动规律和雷达回波演变特征，寻找诱发山洪泥石流灾害的预报依据。     

非地转湿Q矢量在台风暴雨预报中的应用试验

利用NCEP/NCAR全球格点资料和TRMM卫星资料,采用改进后的非地转湿Q矢量,对0908号台风“莫拉克”引起的台湾南部特大暴雨过程进行预报应用试验.试验结果表明:(1) 850hPa高度层的非地转湿Q矢量散度及水汽通量散度分布可以预报未来24 h暴雨的落区及其雨带的分布,暴雨发生在Q矢量散度梯度大值区靠近辐合区域,...     

中纬度夏季一次深厚对流过程的数值模拟研究:高空热力层结和风切变影响

针对一次发生在中纬度夏季的深厚对流过程进行的数值模拟研究的结果,引入一个较详细描述深厚对流状态下云微物理过程的参数化方案,对一个有限差分三维非静力弹性大气数值模式进行了改进.数值模拟得到了与天气雷达观测一致的结果.结果还显示,对于这次穿透高度超过了对流层顶的深厚对流过程,与高空斜压扰动有关的上对流层弱稳定热力层结对系统的维持起到了重要的作用.另外,还发现强烈的对流发展到对流层顶的高度时,受上曳体的驱动,在对流层顶附近的稳定层结中产生浮力性的扰动;它们与风切变相结合,进而对系统的水平移动产生控制作用.