最优集合预报订正方法在客观温度预报中的应用

数值模式的直接输出预报在实际应用时常与实况产生一定的偏差,对模式预报进行有效的本地化订正是提高预报准确率的重要手段。以欧洲中期天气预报中心(ECMWF)模式细网格资料,采用最优集合(anolog ensemble,AnEn)预报订正方法对北京市各站1～7 d的日最高气温和日最低气温进行订正,并对相关参数进行了本地化。采用了滑动训练期、优化变量权重两种方案进行训练。检验评估结果表明:(1)滑动训练期采用60 d时能同时保证计算效率和预报准确率;采用最优变量权重方案后,与预报员主观预报准确率对比,AnEn的最低气温优于预报员主观预报,最高气温基本相当;增加训练期的长度(引入多年的历史资料)相比优化变量权重方案能更有效地提高预报准确率。(2)AnEn预报订正方法在改善数值模式预报的固有偏差(如对由数值模式对局地地形、边界层日变化等形成的误差)效果显著,有较好的应用价值;对于因局地天气(如霾、降水、大风等)影响下,AnEn的温度预报准确率虽优于ECMWF,但不如主观预报,未来还有改进空间。还对检验结果进行了时间和空间验证,确保在以后的业务尤其是智能网格预报业务中的运行效果。     

石家庄夏季用电量对天气的响应及其预测模型

从石家庄市2005～2007年每年6～8月的逐日用电量资料中分离出随气象因子变化的气象电量,分有、无降水日分别计算了气象电量与同期气象资料中关键气象要素的相关系数,着重分析了气象电量随气温、湿度、降水的变化规律.结果表明:石家庄夏季气象电量与气温呈显著性正相关,而与相对湿度仅在有降水日为显著负相关;计算了用电量逐日变化值与气象要素日变化值之间的相关系数,发现要素差值之间存在着很好的相关性.在统计分析的基础上,借助Origin7.5软件,分有、无降水日建立了综合气象因子影响下气象电量及用电量逐日变化的多元回归预测模型,回归统计及方差分析表明:预测方程均通过了α=0.0005的F检验,复相关高于单相关,拟合率较高,能为电力部门合理调度提供参考.     

基于偏最小二乘回归理论的西北太平洋热带气旋强度统计预报方法

热带气旋(TC)的强度预报是TC研究中的前沿性问题和实际业务中的难点.当前具有参考价值的预报方法主要是统计类或模式释用类方法,例如气候持续性(CLIPER)模型等.CLIPER模型的核心技术为多元线性回归,这种回归算法在预报因子之间存在多重相关性时会丧失建模的稳健性,进而影响CLIPER模型的预报精度.为了提高CLIP...     

观测误差对GRAPES区域集合预报影响的敏感性试验

通过设计3组不同的观测误差均方差,对2012年8月1日—29日进行了基于GRAPES-M EPS(Global/Regional Assimilation and Prediction System-Mesoscale Ensemble Prediction System)的集合预报敏感性试验,研究观测误差均方差对集合预报初始扰动场结构、扰动量及垂直扰动总能量发展的影响,评估集合预报结果的差异,并分析了一次典型的江淮流域强降水个例。结果显示,模式变量扰动结构和扰动振幅对观测误差均方差较敏感,较小的观测误差均方差使得温度和风等模式变量的初始扰动量增大,扰动总能量增长更快,降水集合预报效果更优。因此在GRAPES-MEPS中,可以考虑对观测误差均方差进行适当的扰动,以体现观测误差均方差的不确定性对集合预报的影响,提高GRAPES-MEPS的集合预报技巧。     

Simulation Study About the Influence of Atmospheric Stratification on Lightning Activities

A 2D model about charging and discharging processes in thundercloud is used to simulate three differential atmospheric stratifications resulting in discrepant thunderstorm processes in Beijing region. The dynamic and microphysical processes in thunderstorm and their influence on lightning activities are also discussed.The results indicate that ascending velocity and water vapor axe the most important factors to influence lightning activities. At the same time, they affect each other and are together controlled by atmospheric stratification. The magnitude of the ascending velocity determines the intensity of storm and the time when the thunderstorm matured. The thunderstorm with strong updrafts can reach a large height in a short time. Strong persistent updrafts and sufficient water vapor which help to generate more ice phase hydrometeors that directly influence charging and discharging process will prolong the mature stage of the thunderstorm and thereby enhance lightning activities. Though the big density of ice phase hydrometeors can be formed, it is difficult to sustain a long time in the condition of strong updrafts and scant water vapor. Under the condition of weak updrafts and suffcient water vapor in the whole levels, it is easy to form warm cloud process in which the ice phase process and lightning activities are weak. The favorable stratification conditions for strong lightning activities are the sufficient vapor in the lower atmosphere,moderate humidity in the mid troposphere, big instability energy and some suitable convective inhibition.Through calculating some atmospheric instability parameters, it is indicated that convective instability index smaller than -10℃ (negative means instable), convective available potential energy larger than 1000 J kg-1,convective inhibition larger than 40 J kg-1, the 700-hPa potential equivalent temperature larger than 340 K and the 35%-85% humidity in the mid troposphere (700-400 hPa) are the advantageous conditions for strong lightning activities.     

自适应网格模式在暴雨数值模拟中的应用

基于变分原理，自适应网格技术能根据数值模式的特点，在模式解梯度大的地区自动加密网格，提高模式的分辨率。将其应用于MM4模式中，采用多重网格法以加速自适应网格的生成。对1996年8月4日至5日发生在华北的特大台风暴雨过程，用自适应网格模式和均匀网格模式进行了数值模拟和动力诊断分析，以研究自适应网格模式在天气预报和模拟应用中的特点。试验表明，采用自适应网格后计算稳定，对所关心的天气系统及其降水的模拟精度均高于均匀网格模式，对形势场、风场的模拟精度也有明显改善。     

一次强雷暴天气与大气环境场的关系分析

雷电是电荷聚集到一定程度的放电现象,当雷暴云中电荷累积,在地面附近大气就会有相应的感应电场,因此通过大气电场脉冲波形变化,结合雷达回波资料,可以判断雷暴云的发展阶段。本文分析了2010年8月11~12日陕西省有闪电定位监测网络以来最强的一次雷电天气过程。该过程全省范围内共发生闪电23 570次,8月11日单日闪电14 470次,整个过程以负闪为主,闪电频数高,同时伴随强降水发生。分析发现,此次强雷电天气过程与大气环境场具有以下对应关系:强雷电的发生与西太平洋副热带高压强盛控制陕西大部分地区且呈东西带状分布、西风槽东移南压关系密切;另外还与潜在对流性稳定度指数、抬升指数、能量场和位势稳定度具有较好的相关性;高雷电密度区域与区域性暴雨的强降水落区有一定的对应关系,但强雷电往往先于强降水出现,雨量最大区域与雷电强度最大区域并不对应。     

一种快速、高精度和稳健的影像匹配算法

在遥感影像应用中,匹配是一项很关键技术,它的优劣直接关系到后续成果的质量.而匹配质量本身的优劣又取决于匹配的速度、精度和可靠性.针对这三个方面的因素,本文探讨一种基于小波变换、遗传算法和最小二乘匹配的快速高精度影像匹配组合算法.小波变换用于减少匹配搜索数据,遗传算法用于优化搜索空间,而最小二乘匹配则用于获得子像素匹配精度.同时为提高遗传搜索的稳定性和匹配结果的可靠性,本文探讨一种改进的自适应算子概率遗传算法.该改进的基本原理是杂交概率依选择的两父代染色体间的Hamming距离而自适应的变化,变异概率则依父代个体的适应度而自适应的变化.实验结果表明:与传统方法相比,本文方法具有明显的性能优势.     

最小二乘混合像元分解的端元丰度信息提取研究

针对无约束最小二乘混合像元分解算法提取地物端元丰度出现的局限性问题,通过野外实地采集的地物光谱数据建立研究区典型的地物波谱库,以Landsat OLI影像作为主要数据源,在经过Gram-Schmidt(GS)影像融合的基础上,利用纯净像元指数(PPI)及基于几何顶点的端元提取技术提取研究区典型地物端元,最后通过完全约束的最小二乘混合像元分解算法完成对研究区典型地物端元丰度的提取。结果较好地解决了无约束最小二乘混合像元分解算法提取的端元丰度信息出现负值的情况,并且提高了典型地物丰度信息提取的精度。完全约束最小二乘混合像元分解算法的RMSE误差均控制在0.174 913左右,在很大程度上提高了混合像元分解精度及实用性。     

自适应网格在大气海洋问题中的初步应用

自适应网格法是80年代兴起的通过求解椭圆型方程的边值问题来数值生成网格的一种新方法。它是在任意形状的区域上求偏微分方程的数值解的一种非常有效的工具。该方法抛弃了等距均匀的差分网格，代之以能够自动地适应所研究问题中解的特征的疏密程度不均的曲线网格。如在边界上计算网格与实际边界相重合，在区域内部可任意调节网格点的疏密程度等。本文扼要地介绍了自适应网格的原理及其构造方法。并将其应用于生成南海区域的计算网格以及数值预报台风路径的自适应网格。