2011年3—5月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为了更好地应用T639模式中期预报产品,对2011年3—5月T639模式96小时预报产品进行了天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析。结果表明：三种模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对各系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式次之。另外,选取了2011年4月28-30日的沙尘天气个例进行分析,发现日本模式对于引发此次沙尘天气的地面高压系统的中期预报指示意义最好。     

2011年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用数值模式中期预报产品,对2011年6—8月T639模式进行天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析。结果表明：三家模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对大尺度环流形势、影响天气系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式稍差,稳定性也不如ECMWF模式。对1109号台风梅花（MUIFA）的路径及强度预报,三家模式的预报效果均不理想,T639模式对＂梅花＂登陆后的预报与零场较接近,而ECMWF模式及日本模式预报相对较差。     

北京快速更新循环预报系统（BJ-RUC）要素预报质量评估

使用自动站观测资料对BJ-RUC系统预报的北京15个观测站的逐时2 m温度、相对湿度、1小时降水量和风速等地面要素质量进行检验评估。结果表明：BJ-RUC系统预报的2 m温度、相对湿度和风速与实况具有一致的变化趋势,但各要素的预报性能不尽相同。结果表明：（1）对于2 m温度的预报,±1℃误差的准确率为0.2～0.5,±2℃误差的准确率更高;预报性能与预报时效无明显关系;温度预报准确性与季节和日变化有关,春、秋季优于冬、夏季,夜间优于白天。（2）对相对湿度的预报整体偏低,夏季白天偏低、冬季白天偏高。（3）对1小时降水的预报,无论全年还是夏季,晴雨预报准确率很高;对0.1 mm降水的TS评分在0.2左右。（4）对不同站点的预报性能存在明显差异。对平原地区,即海拔高度较低的站点预报性能相对较好,15个站点中,对北京的代表站点（南郊观象台）的预报最为准确;对山区站点的预报性能相对较差,对海拔最高的延庆站的预报性能最差。总体来说,BJ RUC对站点要素预报的变化趋势较好,预报准确率较高,具有很好的参考价值,但要素预报与季节、日变化及海拔高度等因素有关.具体应用时还需做适当订正。     

Morlet小波显著性检验和精度分析在地磁场和地震活动性周期分析中的应用

首先通过对加入随机噪声的合成信号进行Morlet小波变换并进行显著性检验, 分析所得信号的周期成分的显著性和非显著性, 然后研究信号周期长短、 信号观测时间段长短与精度之间的关系．在此基础上,以活动周期比较稳定的太阳黑子活动作为实例分析,结果显示本文的精度分析和显著性检验方法对于周期谱的精度和显著性研究是可行的．最后将该方法应用于全球地震活动周期谱的分析,求出全球地震活动周期谱及其显著性与精度．研究结果表明,在利用Morlet小波分析地磁场和地震活动性周期时引入显著性检验,并结合本文给出的精度, 可以从数据中提取出周期谱及其显著性和精度．      

云地闪初次闪击算法的设计

首先介绍了闪电形成的概念模型,在此基础上提取反射率因子、环境等温层高度、最大反射率因子的对应垂直高度变化和垂直积分液态含水量来构建广东云地闪初生算法.其次,利用2007年广东新一代雷达和闪电定位系统收集的大量强对流资料,对广东云地闪初生算法进行应用评估.对于138个风暴样本,CSI为69％,POD为89％,FAR为25％,空报较多.利用雷达垂直剖面资料分析误差产生的原因.算法漏报有两种情况:一是由于雷达天顶盲区的影响,使得该区域内的风暴垂直探测严重不足;二是环境等温层高度的估算存在困难,实际操作中选择了探空资料-15℃层的平均高度值.空报的主要原因在于一些风暴虽然达到或超过了反射率因子阈值,但是其强反射率因子核区在垂直方向上伸展不够,相对较薄,说明垂直运动不够充分,难以将水凝物输送到较高的环境等温层高度上,从而不会产生闪电.最后,根据误差分析对云地闪初生算法进行改进.一方面增加反射率垂直梯度因子的判别,减少因风暴垂直发展不足所造成的算法空报;另一方面,适当降低环境等温层的高度,选择7 000 m替代此前的7 757 m.再次利用前面构建的强对流资料集,评估算法改进后的效果.改进后的算法在一定程度上控制了空报率,空报单体由此前的31个减少到23个,FAR由25％降低至19％,但CSI则从69％增加到74％.     

华山近５６年气温变化特征分析

利用华山1953-2008年逐日平均气温、最高气温和最低气温资料,运用M-K突变检验、Morlet小波分析等方法对华山气温变化特征进行了分析,结果表明:年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温均具有明显的冷期和暖期交替的特点,持续时间冷期比暖期长;四季气温均呈上升趋势,但增幅不同,冬季最大,夏季最小;年极端最低气温呈强烈的上升趋势;年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温突变分别出现在1995年、1997年和1993年,并且均存在准4 a、9 a的小尺度周期振荡和30 a左右大尺度周期振荡.     

陕西自动与人工观测风对比评估

利用陕西自动与人工平行观测第2年数据—4次定时观测的2min风速、逐时观测的10min风速及风向、日最大风速,分析人工与自动观测的风速差异及风向相符率,并对风速进行显著性t检验。结果表明:自动观测的2min、10min风速大于人工观测值。日最大风速则相反。月平均对比差值及其标准差,2min风速,分别为0.2m/s及0.71m/s;10min风速,分别为0.15m/s及0.39m/s,即两者之间10min风速较为接近。自动与人工观测10min风向相符率平均为42.8%,风向相符率频率以45%为中心,基本呈正态分布特征,且无明显的地域特征,相符率夏半年明显低于冬半年。显著性检验表明,α为0.05时,6.5%的月平均值、20.2%的年平均值由于仪器换型引起了2min风速的显著性差异。     

山东省多模式预报要素综合检验系统

为了对多种数值模式产品进行综合对比检验,开发了山东省多模式预报要素综合检验系统。该系统利用FORTRAN、C#编程语言和.NET技术实现了预报要素与实况的对比、绝对误差分布、TS评分三个功能。系统利用山东省大气监测站、区域站、石油平台站、浮标站等台站观测数据实现对T639,MM5和WRF-RUC模式在全省122个国家级气象观测站和10个精细海区代表站插值的风、温、压、湿、降水等6个预报要素进行综合检验,并提供检验结果。     

不同插值算法对GRAPES模式在乌鲁木齐地区的降水分级检验比较

采用三种不同的平面插值算法对GRAPES模式降水预报场资料在鸟鲁木齐地区的24h和48h降水分级预报能力进行比较和检验。总体上,24h的预报能力优于48h的。通过不同插值算法计算后,降水预报能力或保持原水平或有不同程度的提高。对比分析发现,插值算法的不同对≥0．1mm且≤10mm累积降水的影响不大,对降水量偏少的极端干旱区站点影响也不大。然而当累积降水≥10mm时,经过高斯插值算法换算以后的站点,降水能力较维持原水平的最优插值法提高了5～7倍,从衢得分情况看,具有较好的预报效果。而距离平方法的降水预报能力提高幅度更大,约为10倍,不同的是,预报效果不但没有改善,反而有所下降,尤其是在累积降水≥10mm且≤25mm时,这时空报率高于高斯插值法计算的结果,巧评分有所下降。     

北印度洋—南海海面风速和有效波高的年代际变化

采用1958年1月—2001年12月ECMWF ERA-40的10m风场资料,以及由该风场资料驱动WAVEWATCHⅢ得到的北印度洋—南海海域44a的海浪场资料,通过EOF分析、正交小波分析和M-K检测方法,分析了北印度洋—南海海域海面风场和有效波高的年代际变化特征。结果表明：北印度洋—南海海域存在3个大风、大浪区,其中亚丁湾以东洋面风力最强,有效波高最高;表面风场和有效波高存在35、15和3a的主周期变化,并自20世纪70年代中期以来,年平均风场和有效波高均存在明显增强趋势,1977年为突变起始年;年平均海表10m风速和有效波高随时间增大主要是由冬季和春季海表10m风速和有效波高随时间增大引起的;冬、秋季海面风场与有效波高的年际、年代际变化周期较一致,冬季以35～40a的周期为主,秋季以11～12a的周期为主。