我国无缝隙精细化网格天气预报技术进展与挑战

本文总结了2014年以来我国无缝隙精细化网格天气预报业务的技术进展,讨论了未来发展所面临的关键技术难点。无缝隙精细化网格预报技术的发展,得益于综合气象观测数据和多源资料融合分析网格实况产品的支撑,更依赖于多尺度数值预报模式和实时快速更新同化预报系统的快速发展。经过近5年的探索和努力,我国已经初步建立了针对不同预报时效的无缝隙精细化网格预报技术体系。对于0～4 h预报时效,主要基于全国雷达拼图和GRAPES-Meso模式预报,发展临近分钟级滚动外推预报技术;对于4 h到30 d预报时效,主要通过对区域或全球不同时空分辨率模式预报进行偏差订正、客观解释应用以及降尺度分析,提高预报的准确度和精细度。与此同时,研发了自动化、智能化的交互式预报制作平台,以满足客观高效制作与预报员对极端或高影响天气主观预报优势相结合的需求。发展了以格点实况分析场为参照的空间分析检验方法,初步实现了对高分辨率网格预报的质量跟踪和性能评估。未来的网格预报技术体系,需要吸纳前沿的技术研究成果,包括人工智能应用技术、高级多模式统计后处理技术和协调一致性关键技术等,并且建立统一完整的技术架构和开发标准等。     

近百年全球平均气温年际变化型态的低频变率特征

利用时间上扩展的经验正交函数（TEEOF）分析方法，对近百年全球及南北半球平均气温一年、三年、六年和十年的变化形态及其频率进行诊断，结果表明，TEEOF第一模态占总方差贡献的50％以上，各种年际振动的第一模态基本上代表了与气候变化有关的年变化型，并能反映出气温的长期趋势变化，特别是十年际的第一模态，冬季气温湿示出较强的上升趋势，相应的第一时间主分量趋势与实际温度序列的走势非常一致。全球及南北半球各时域TEEOF除第一模态及一年TEEOF的第模态外，其它特同量所表示的年际变化型态各有差异，相应主分量都与一定的年际准周期振动结构的长期变率有关。年变化型态的T^2检验表明，南半球及全球的突变时间与年平均气温单要素t检验结果差异不大，而北半球的差异明显，表明T^2检验，对具有多变量的型态突变的检测比单要素的t检验理为合理。     

宜宾市常规天气要素分县预报方法

应用数值天气分析预报产品,选择与宜宾各县温度、降水有较好相关的预报因子,利用模式输出统计(MOS)法,建立温度、降水的分县、客观预报方程,从而达到气温、降水预报的定点、定量的目标.     

MM5模式数值预报产品效果检验分析

应用双线性二次插值法,对中国气象局下发的MM5模式数值预报产品中的Rain12-P产品与青海省东部2005、2006年6～9月份实况降水量的预报效果进行检验分析,统计出一般性降水和大雨的预报准确率、空、漏报率、相对误差及绝对误差。检验结果对一般性降水的24和48h预报准确率较高。此产品对于在业务预报中进一步用好MM5模式数值预报产品,提高短期天气预报准确率具有指示意义和参考价值。     

金华近59 a霜的气候变化特征

利用1953—2012年地面观测资料和温度资料,对金华本站霜的气候变化特征进行分析,并研究了初霜日期、终霜日期、霜期分别与月平均温度、月平均最高温度和月平均最低温度的相关关系,以及近59 a冬半年平均气温的变化特点。主要得到以下结论:近59 a金华本站多年平均初霜日期为11月24日,多年平均终霜日期为3月8日,多年平均霜期为105 d;20世纪70年代到90年代前期均存在10 a左右的年代际振荡,90年代以来,初霜日期显著推迟、终霜日期显著提前、霜期显著缩短;2005年前后,金华初霜日期、终霜日期和霜期均发生了不显著的突变现象;初霜日期、终霜日期分别与当年11月、次年3月的各温度因子的相关性最好;20世纪90年代以后,冬半年的平均气温显著增暖,突变点是1994年。     

Impact of Application of Cloud Motion Wind Data from FY-2C Satellite on Simulation of Typhoon Cases

针对0505号台风“海棠”,采用WRF区域中尺度模式进行控制试验和两个同化试验,利用WRF-3DVAR同化系统同化FY-2C红外和水汽两个通道云迹风反演产品,同化分云迹风经质量控制和未经质量控制两组同化试验.通过三组试验分析云迹风资料对降水和风场等的预报结果的影响,并进行24小时降水量分级Ts评分检验以及风场点对点检验.结果表明:同化经质量控制云迹风资料可以提高降水落区和强度预报的准确度,不同等级的Ts评分较其它试验都有较明显改进;风场预报模拟也有所改善.增加两例台风,使用与“海棠”相似的处理方法进行模拟试验,并对模拟结果24小时降水分析与检验,得到与“海棠”类似结论.因此,经过合理性选择的云迹风资料的加入,有利于补充初始场中可能未包含的中尺度信息,从而提高试验中对于降水、风场等的模拟效果,提高WRF模式的模拟预报能力.     

东北冷涡云系人工增雨作业效果的检验和分析

根据辽宁地区的东北冷涡降水天气过程的规律和特点,利用气象台站网的常规观测资料,用事后划分影响区和对比区的移动分区区域回归方法,对东北冷涡降水云系的人工增雨作业效果进行了综合分析。结果表明:(1)辽宁省1992—2004年6~8月对东北冷涡云系人工增雨作业的平均增雨效果为22.44%。(2)有95%以上的可信度证明辽宁省的人工增雨有正效果。(3)物理检验分析证明,作业方法及催化部位基本是合理的,催化作业是有效的。     

温度变化对南京城市电力负荷的影响

应用计量经济学中格兰杰因果关系检验方法,分析了温度变化对中国南京城市用电量和电力负荷的影响,认为南京日平均温度与日最大电力负荷、日用电量之间存在着较显著的相关性.气温变化对日最大电力负荷和日用电量具有不同的季节性和周期性影响,气温对用电量的短期影响最显著,对电力负荷的影响更具明显的季节性特征.通过不同月份电力负荷对气温变化敏感性的分析,进一步揭示了南京市气温变化与电力消费之间的季节变动特征,有利于气象与能源部门共同应对未来气候变化带来的城市能源问题.     

基于三次样条插值的探空气温质量控制研究

利用上海地区2016年11月份探空气温观测资料,把观测资料分为五个高度段,采用平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)对气温观测资料进行质量控制分析。对每个高度段气温观测资料进行三次样条插值,结合交叉检验的思想对探空质量控制进行研究。结果表明:三次样条插值的质量控制算法在低空天气状况良好的条件下,对探空气温观测资料的质量控制效果显著,能更有效地标记出气温观测数据中的可疑值。     

基于雷电临近预警技术的主动防雷应用

为了使雷电临近预警技术在雷电灾害防御业务中更好地发挥作用,针对电子系统的雷电灾害特点,在传统被动防雷技术基础上,提出基于雷电临近预警的主动防雷技术,应用雷电临近预警和远程控制等技术,开发以B/S结构为架构的雷电临近预警应用系统。对2013年8月—2014年8月福建省泉州市4个无线电监测站的主动防雷应用效果进行两种方法的预警效果检验。检验结果表明:主动防雷技术是对被动防雷技术的一个较好的完善和补充。采用闪电数量对比分析,4个监测站的有效预警率为69%,采用预报评分方法对比分析,4个监测站的平均准确率为53%,对雷电活动发生较为集中的区域预警效果较好,对雷电活动发生较为零散的区域预警效果有所降低。