NUMERICAL EXPERIMENTS FOR THE EFFECTS OF TWO MODEL INITIALIZATION SCHEMES ON RAINFALL FORECAST IN THE 2008 FLOODING SEASON

In this paper, based on heavy rain numerical forecast model AREM （Advanced Regional Eta Model）, two different initialization schemes, LAPS and GRAPES-3DVAR, are used to run assimilation experiments of AREM-LAPS and AREM-3DVAR with the same data source （NCEP forecast field, surface data and radio-soundings） during the period from 21 May to 30 July 2008 to investigate the effect of the two initialization schemes on the rainfall simulation. The result suggests that： （1） the forecast TS score by the AREM-LAPS is higher than that by the AREM-3DVAR for rainfall in different areas, at different valid time and with different intensity, especially for the heavy rain, rainstorm and extremely heavy rain; （2） the AREM-3DVAR can generally simulate the average rainfall distribution, but the forecast area is smaller and rainfall intensity is weaker than the observation, while the AREM-LAPS significantly improves the forecast; （3） the AREM-LAPS gives a better forecast for the south-north shift of rainfall bands and the rainfall intensity variation than the AREM-3DVAR; （4） the AREM-LAPS can give a better reproduction for the daily change in the mean-rainfall-rate of the main rain band, and rainfall intensity changes in the eastern part of Southwest China, the coastal area in South China, the middle-lower valleys of Yangtze river, the Valleys of Huaihe river, and Shandong peninsula, with the rainfall intensity roughly close to the observation, while the rainfall intensity simulated by the AREM-3DVAR is clearly weaker than the observation, especially in the eastern part of Southwest China; and （5） the comparison verification between the AREM-LAPS and AREM-3DVAR for more than 10 typical rainfall processes in the summer of 2008 indicates that the AREM-LAPS gives a much better forecast than AREM-3DVAR in rain-band area, rainfall location and intensity, and in particular, the rainfall intensity forecast is improved obviously.     

预报异常极端高影响天气的 “集合异常预报法”：以北京2012年7月21日特大暴雨为例

对罕见极端高影响天气,既使一个模式有能力预报它,其数值预报也至少有以下难点:一是有多大把握确定所预报的天气是极端事件？二是其具体的定时、定量、定点预报可靠吗？本文介绍了集合预报和气候资料相结合的 “集合异常预报法”,并通过北京2012年7月21日（7.21）特大暴雨事件揭示出“集合异常预报法”和集合预报可以提供比单一模式预报更可靠和更准确的信息,从而可有效地缓解上述两大难点。作者建议中央气象台和其他有条件的台站可采用这种办法提高重大灾害性天气的预报能力。文中具体讨论了如下三方面:（1）标准化异常度（SA）的定义以及它同集合预报相结合提高对罕见极端高影响天气预报的可靠性,并由此可导出一个“社会影响矩阵”来定量地表达一个预报对社会的潜在影响;（2）利用集合预报,特别是多模式集合预报可以克服单一模式前后预报的跳跃性或不连续性问题,由此可延长实际可预报时效,如北京7.21事件超过100 mm大暴雨的实际可预报时效提前了2天;（3）SA还有助于认识异常天气发生的原因:从SA的分布看,造成北京7.21 大暴雨事件的短期天气尺度背景因素是从西北方向移来的冷锋和台风倒槽的相遇;从SA的演变看,该事件的中期大背景因素是在北京东北方向有阻塞高压发展并导致北京以西地区的低槽加强和发展（地面强冷空气堆积）,在高纬度形成了一个高、低压系统相间的波列,发展并维持,同时诱导热带系统北进。     

龙门县寒冷天气统计特征及其对人体舒适度的影响

根据龙门县1962—2012年逐日气象资料,采用线性回归、滑动平均、人体舒适度指数等方法,研究了龙门县寒冷天气统计特征及其对人体舒适度的影响。结果表明,近50年来龙门寒冷天气日数呈不显著减少趋势,减少速率每10年1.9 d,但近10年寒冷天气日数呈增加趋势。寒冷天气主要出现在12—2月,占全年的86.8%。寒冷天气可分阴冷寡照型、晴空辐射型、冷空气来袭型3种类型。部分橙色寒冷天气虽然早晚气温较低,人体感觉寒冷,但中午气温较高,人体感觉舒适;而黄色寒冷天气若为阴雨寡照型时,全天气温较低,人体感觉寒冷。     

冀中南一次春季雨雪过程诊断与预报技术分析

利用常规观测资料、自动站资料、雷达及NCEP 1°×1°资料,在诊断2013年4月19日河北省一次回流多相态降水过程成因的基础上,总结了降雪漏报的原因。结果表明:冀中南降水区位于700hPa切变线南侧、700 hPa西南低空急流与850 hPa东北风急流交汇处,暖湿空气在冷垫上爬升和急流的次级环流为降水提供了动力条件,低空急流为降水提供了水汽条件。整层大气可降水量及变化可作为降水预报的重要参考。对比分析雨区和雪区的温度廓线发现:通过温度平流分析温度的垂直分布和演变比单独分析温度特性层高度对于辨别降水相态更为可靠,而雷达风廓线资料可作为识别冷暖平流进而辨别大气温度层结变化的有益补充。本次降水相态预报出现偏差的主要原因是对温度垂直分布和演变判断不够准确。     

基于天气事件的公共气象服务产品制作系统

产品服务是公共气象服务的重要手段之一。新媒体技术的进步、发布渠道的拓展给气象服务产品制作带来了更高的时效性和美观性要求。现有的气象业务平台多依赖于第三方GIS (地理信息系统) 组件完成气象数据的分析和产品的输出,系统设计基于GIS的理论模型,在用户交互、图形质量控制等方面受到限制。通过分析公共气象服务产品制作的业务难点,提出了一种基于天气事件的公共气象服务产品制作框架,通过将气象知识形式化,建立天气事件与服务产品之间的联系;同时采用流行的轻量级系统设计思想,应用多种图形处理技术,实现天气事件快速响应,服务产品快速生成。关键性技术主要包括气象知识抽取、数据分析技术、地理边界裁剪和图形质量控制等。基于该框架建设的原型系统,其结构完整、功能性强,在网站和手机气象服务中取得了很好的应用成果。     

2013年华中区域中尺度业务数值预报的客观检验

应用国家气象中心模式检验方法,对华中区域中尺度业务数值预报模式WRF和中国气象局下发的GRAPES模式2013年1-12月的预报产品（包括降水、2 m温度场、850 hPa温度场、850 hPa风场和500 hPa位势高度场预报）进行统计检验。检验结果表明：所有要素24 h预报均优于48 h;对于晴雨预报,GRAPES模式TS评分高于WRF,但随着降水量级增大,WRF的TS评分基本都高于GRAPES,同时WRF降水预报范围明显偏大;分析2 m温度场的均方根误差及预报准确率发现,WRF的2 m温度场预报优于GRAPES,且暖季预报优于冷季;形势场要素分析表明,WRF对850 hPa温度场和风场预报具有相当大的优势,全年误差变化较稳定,而对500 hPa位势高度场的预报误差存在一定的季节性特征,即夏半年WRF高度场预报优于冬半年,GRAPES模式则相反。总体上,华中区域中尺度业务数值模式产品对天气预报具有一定的参考价值。     

华南一次强飑线过程的三维变分风场反演效果分析

利用三维变分方法对2014年3月30—31日华南一次强飑线过程进行风场反演,经与风廓线雷达探测结果、双多普勒天气雷达反演结果、原始径向速度数据等对比分析,得到如下结论：三维变分方法反演的中低层水平风场与风廓线雷达探测到的结果较为一致,且能很好地表现飑线过境时的风向切变;通过与双多普勒雷达风场反演结果对比发现,两种方法得到的风场空间分布十分相似,均能很好地表现2 km高度上系统内部强带状回波前缘的辐合线以及5 km高度上较弱的辐散;三维变分方法反演的水平风场与径向速度场有较好的一致性,2 km高度强回波带前缘阵风锋处的辐合线位置以及5 km和8 km高度上辐散区的位置均与径向速度场十分吻合;三维变分方法反演的垂直速度能较好地反映该飑线过程中气流的上升和下沉运动,平行于飑线方向的气流变化较小,而系统气流变化主要沿垂直于飑线的方向。三维变分方法反演的飑线系统的三维风场结构合理,反演结果可靠。     

SWAN和甘肃省气象风险预警产品在岷县一次强对流过程中的应用

介绍了临近预报系统(SWAN)和甘肃省中小河流洪水和山洪地质灾害气象风险预警平台的产品特征及其在2012年5月10日甘肃岷县强对流天气过程中的应用。SWAN系统表明,在强回波影响岷县期间,监测到最大反射率因子达到50 dBZ以上,其对应的高度为9 km;风暴体内垂直积分含水量和回波顶高的极值分别达到15 kg/m2和18 km,表明风暴在影响岷县期间发展旺盛;TITAN风暴产品也较为准确地预测了风暴的发展方向和趋势;定量降水预报产品QPF对本次过程的降水落区预报较为准确,但是降水量级预报偏小。总体来看,SWAN系统在本次强对流天气过程中发挥了很好的监测预警功能。甘肃省中小河流洪水和山洪地质灾害气象风险预警平台在云图、雷达、自动区域站的多资料融合监测中也发挥了重要作用,其暴雨云团加强显示、降水估测等功能都对强对流风暴有很好的监测预警作用。     

云浮高温天气及其环流形势统计与分析

为加深对云浮高温天气特征的认识,对云浮地区1981—2010年高温天气及其与副高、热带气旋之间关系进行统计分析。结果表明:云浮地区年高温天气大体呈增加趋势,测站局地环境不一致导致各测站高温天气年变化的并不一致。云浮地区高温天气主要出现在6—8月,7月最多,8月次之。云浮地区高温环流形势可分为4类:副高型、台风Ⅰ型、台风Ⅱ型和其它型。500 hPa位势高度(台风强度)与云浮地区台风I型(台风Ⅱ型)高温的关系不明显。500 hPa位势高度较高有利于台风Ⅱ型、副高型、其它型高温的发生发展。500 hPa位势高度大值中心位于测站以北(以西)有利于台风II型(其它型)高温发生发展,位于测站以东时副高型高温较多,位于测站东南则不利于高温天气发生发展。台风中心位于测站东北、东、东南三个方位,台风中心与测站距离600~1 600 km,台风强度在TS及以上时,有利于台风I型高温的发生发展。台风中心位于测站东方方位,台风中心与测站距离1 600~2 200 km,有利于台风Ⅱ型高温的发生发展。     

一次强对流天气及其中短时强降水的成因分析

利用常规地面、高空观测资料,自动站资料,NCEP再分析资料,多普勒雷达资料和WRF模式模拟资料等,对2009年6月初晋豫鲁皖苏5省的一次强对流天气及其中短时强降水的形成原因进行了分析。结果表明:本次过程是在高空东北冷涡不断引导冷空气南下,与低层低涡扰动形成冷暖空气汇合的有利天气形势下发生的。边界层内的强烈辐合抬升是触发对流发生和释放对流不稳定能量的主要原因之一。高空有明显的干侵入并叠加在低层高假相当位温的暖湿空气之上,这种较强的位势不稳定形势对本次过程中对流系统的触发提供了有利的条件。对流系统移动方向一侧有较强的风暴相对螺旋度,通过低层辐合上升气流的倾斜作用,使更多的水平涡度转化为垂直涡度,为本次过程的发展、维持以及其短时强降水的发生提供了有利的条件。