AREM模式两种初值扰动方案的集合降水预报试验及检验

基于我国科学家自主开发的AREM区域中尺度模式,考虑模式初值的不确定性,初步建立起11个成员37 km分辨率覆盖全国大部地区的短期集合预报系统。采用两套初值扰动试验方案(降尺度方案和BGM方案)分别进行了批量试验,试验结果表明:(1)通过对集合预报离散度和概率预报的检验,表明采用区域模式自身孵化循环产生的初始扰动明显优于直接使用全球集合预报提供的初始扰动。(2)无论采用哪种初值扰动方案,基于集合预报方法的集合平均预报、概率预报等均优于单一的确定性预报和业务预报。(3)离散度与集合平均预报误差的面平均有较好的对应关系;离散度与预报误差的空间相关系数平均为40%～45%。(4)目前集合预报系统离散度与预报误差相比偏小,其部分原因在于没有考虑模式物理过程的不确定性,这将在下一步的工作中逐步改进。     

地理信息系统中几何特征不确定性的通用模型：从1维到N维

本文提出了描述地理信息系统中几何特征位置不确定性的一个通用模型，从１维到Ｎ维，在每１维中，ＧＩＳ中的特征被划分为点，线段及线性特征。由于ＧＩＳ中数据含有误差。这些特征在ＧＩＳ中位置未必与其现实世界中的真实位置一致，而其真实位置只是在围绕着ＧＩＳ中量测位置的某一个区域内，本文提出的模型给出了这些区域的统计描述。     

基于覆盖粗糙集的GIS不确定性分析

粗糙集作为一种处理不确定性问题的工具,近年来在GIS中得到了广泛的应用。它利用上、下近似来逼近对象。在以往的GIS粗糙集应用中,都是基于等价划分的pawlark粗糙集。本文基于划分之中可以存在交集的覆盖粗糙集,利用近年在基础数学研究中的一些覆盖粗糙集的理论与性质,探讨了GIS不确定研究的覆盖近似空间、覆盖粗糙集、模糊覆盖粗糙集、模糊覆盖粗糙隶属函数等。发现覆盖粗糙集在处理GIS不确定性问题时,有比粗糙集更广的适应范围。     

对一次局地短时强降水过程的集合预报研究

以上海区域降水集合预报系统为基础,对2007年6月23~24日发生在上海地区的一次短时强降水过程进行了集合预报研究。结果表明:该集合预报系统总体上对这次强降水过程作出了较好的预报,但对强降水发生的时间、地点的预报还有误差,集合预报提供的概率预报结果比集合平均预报结果更具有参考价值。模式物理过程、初值和侧边界的不确定性对降水预报结果的影响是不同的。对降水结果,模式对流参数化方案的影响非常大,并贯穿于整个积分过程;边界层参数化方案的影响较小;侧边界不确定性的影响在初始阶段较小,随后逐渐增大,积分一定时间后,其影响与对流参数化方案的影响相当;初值不确定性在初始阶段有一定的影响,随后逐渐减小。同时考虑3种不确定性的集合预报效果总体上好于没有考虑侧边界不确定性的集合预报效果,考虑模式物理过程和侧边界不确定性的集合预报效果总体上比考虑3种不确定性的集合预报效果更好。对于考虑模式物理过程和侧边界不确定性的集合预报,改进初值能有效地改进对有无降水的预报,但对强度稍大一些的降水预报没有改进。     

两种参数化方案下冬小麦品种对发育期的影响

利用华北平原47个农业气象观测站1986—2010年冬小麦的品种、发育期观测资料和同期气象数据,基于常用的发育期模型,对两种参数化方案下品种变化对发育期影响的特征进行研究。其中参数化方案1采用固定的三基点温度,参数化方案2通过循环优化得到三基点温度。结果表明:在华北平原冬小麦品种变化频繁的情况下,两种参数化方案均能较好地对返青-抽穗期与抽穗-成熟期的模拟过程进行参数化;两种参数化方案均认为品种变化使返青-抽穗期和抽穗-成熟期日数有延长趋势,但不同参数化方案的趋势值存在较大差异,且参数化方案1模拟的趋势值总是高于参数化方案2。此外,不同的参数化方案也会使模拟的趋势值在区域上的分布规律发生变化。研究表明:不同参数化方案的使用会对模拟结果产生明显影响,因此,在量化品种变化对发育期影响时,需关注不同参数化方案对结果的影响,以及由此带来的不确定性。     

从物理模型到智能分析——降低天气预报不确定性的新探索

本文回顾了气象预报技术发展的进程,人们不断通过创造性的智慧发挥,从传统的经验判断到依靠现代数学物理方法,实现通过模式方程组求解大气演变过程,取得了成功。但面对复杂的天气气候系统,许多非线性不确定问题仍难以解决。随着人工智能(AI)技术的发展,有希望助上一臂之力。文中介绍了一些初步设想和进展,在观测识别、数据处理、短时临近预报、模式参数化、预报结果集成分析等环节都有初步成果,进一步的研发、拓展值得期待。     

中国未来极端气温变化的概率预估及其不确定性

本文基于第五次耦合模式比较计划的23个全球气候模式所提供的最高气温与最低气温在RCP4.5情景下的逐日格点资料,根据模式对5个极端气温指数的模拟能力,使用秩加权方法研究了中国未来极端气温变化的概率预估及其不确定性。结果表明,21世纪中期（2046—2065年）中国区域平均最高气温和平均最低气温的增加幅度相对于历史时期（1986—2005年）可能超过2.0℃（概率>66%),增加的大值区主要位于青藏高原南部。暖夜指数在中国大部分地区增加超过15%,西南和东南部沿海是增加的大值区,增幅超过20%。霜冻日数在全国范围内减少,减少的大值区位于青藏高原周围,减少日数超过了20 d。热浪指数在整个中国区域可能增加10 d以上,大值区位于西藏西南部,可达30 d。不确定性的结果表明,除热浪指数的可信度较低外,其余指数都有较高的可信度。到21世纪末期（2081—2100年),中国区域极端气温增加幅度超过前期,平均最高气温和平均最低气温很可能增加超过2.0℃（概率>90%),大值区除中国西部地区外,还扩展到了东北和青藏高原西南地区。中国大部分地区的暖夜指数增加超过15%,西南和南部沿海可能超过25%。大部分地区的霜冻日数减少20 d,青藏高原周围减少超过40 d。热浪指数在中国范围内增加20 d,青藏高原西南部增加40 d以上。除霜冻指数的信噪比略比21世纪中期大外,其余指数的信噪比与中期基本一致。     

地下水系统中的不确定性信息及其处理方法

本文从地下水系统的基本特性出发，分析了地下水系统中广泛存在的不确定性信息，提出了地下水不确定性系统的概念．并首次把综合处理不确定性信息的不确定性数学引进到地下水系统的研究中，给出了地下水系统中不确定性信息的基本处理方法．     

联合天气雷达洪水预警系统中的不确定性,可靠度和风险

洪水预报中的不确定性是由作为输入的降水观测和预报的误差所决定的。误差大小受雨量计站网密度（大多与天气雷达联合运用），降水强度和所采用的降水预报方法的影响。在不更颠南部，采用一种经验方法来量化降水观测及预报的不确定性性，数据由两个密集的雨量计站网和天气雷达共同提供。降水不确定性对洪水预报的影响，通过在伦敦附近的泰晤士流域一个综合实验研究进行了检验。此项研究就模型和流域对洪水预报不确定性的相地影响也很     

傍河水源地地下水水流数值模拟的不确定性

按客观随机性与主观不确定性,对傍河水源地地下水水流数值模拟中的不确定性影响因素进行了详细分析,在此基础上,提出了处理地下水系统中随机不确定性的方法改进一次二阶矩法,并将其应用于傍河水源地地下水可开采量的可靠性分析中.评价结果得出:考虑参数的随机不确定性因素后,水源地以4.7×104 m3/d进行开采时发生地下水超采的风险率为19.31%.