世界气象中心(北京)全球预报服务共享平台设计与实现

世界气象中心(北京)建设是中国气象局承担世界气象组织(WMO)的全球数据处理和预报系统(GDPFS)要求的任务,为全球实时气象预报预测业务提供高效丰富的无缝隙天气气候监测、预报、预测分析指导产品及数据产品服务共享,提高区域性国际天气业务会商交流效率,国家气象中心设计并实现了世界气象中心(北京)全球预报服务共享平台,通过分析全球监测、预报预测等业务数据海量、异构、实时性强等特征,采用浏览器/服务器(B/S结构)多层架构和分布式实时处理、任务调度等关键技术实现了全球实况监测、天气模式、气候模式、模式检验数据的高效加工预处理、产品分析制作、产品自动流转、网络服务共享和业务指导等全流程业务功能,并提供了国际天气预报会商等专业化功能。平台自2018年6月6日业务运行以来,已有13个国家和地区注册会商用户,超过15万次全球访问量,为全球专业用户高效提供了全球实时天气监测、预报服务产品业务指导,未来将成为中国气象局对外气象业务指导和气象服务的重要窗口和纽带。     

基于位置误差的分布制作热带气旋路径袭击概率预报

为了探讨热带气旋路径预报的不确定性,利用2004-2007年4年中央气象台综合预报的误差分布状况,建立热带气旋路径综合预报的统计集合模型,制作热带气旋路径的袭击概率预报及产品,并为警报发布工作中有关登陆地段的预报提供有意义的参考.     

华家岭雾凇气候特征与预报研究

基于华家岭国家基本气象站 1951-2020 年气候资料,应用Morlet小波分析法、Mann-Kendall突变检验、气候倾向率等方法分析华家岭雾凇气候变化特征,应用箱线图法分析适宜雾凇形成的气象条件,应用Bayes逐步判别法建立雾凇预报模型。结果表明：华家岭年平均雾凇日数69.1 d,呈减少趋势,气候倾向率为-2.5 d/10a,2018年后减少显著,2015年为突变年;呈现稳定的5 ａ短波动周期和25 ａ长波动周期。各季节变化趋势存在差异,春季（-1.2 d/10a）、秋季（-1.5 h/10a）呈减少趋势,冬季（0.05 d /10a）呈微增加趋势。从月分布看,华家岭除7、8月份其余时间均有雾凇出现,2月最多;各月雾凇日数的线性变化趋势不一致,4、10月下降显著;1、2月雾凇日数年际变化小。适宜华家岭雾凇形成的气象条件是日平均气温-10.8～-1.0 ℃、最低气温-13.5～-3.5 ℃、风速2.3～6.3 m/s、相对湿度大于65%。选用日平均气温等13个变量作为预报因子建立雾凇预报模型,经回判检验,分月检验准确率84.0～90.0%。研究结果可为地区旅游产业的发展规划和冰雪旅游气象服务提供参考,加速推进冰雪旅游产业发展,助力乡村振兴战略。     

Improvement of the semi-Lagrangian advection scheme in the GRAPES model: Theoretical analysis and idealized tests

ABSTRACT The Global/Regional Assimilation and PrEdiction System （GRAPES） is the newgeneration numerical weather predic- tion （NWP） system developed by the China Meteorological Administration. It is a fully compressible non-hydrostatical global/regional unified model that uses a traditional semi-Lagrangian advection scheme with cubic Lagrangian interpola tion （referred to as the SL_CL scheme）. The SL_CL scheme has been used in many operational NWP models, but there are still some deficiencies, such as the damping effects due to the interpolation and the relatively low accuracy. Based on Reich＇s semi-Lagrangian advection scheme （referred to as the R2007 scheme）, the Re_R2007 scheme that uses the low- and high-order B-spline function for interpolation at the departure point, is developed in this paper. One- and two-dimensional idealized tests in the rectangular coordinate system with uniform grid cells were conducted to compare the Re..R2007 scheme and the SL_CL scheme. The numerical results showed that： （1） the damping effects were remarkably reduced with the Re_R2007 scheme; and （2） the normalized errors of the Re_R2007 scheme were about 7.5 and 3 times smaller than those of the SL_CL scheme in one- and two-dimensional tests, respectively, indicating the higher accuracy of the Re..R2007 scheme. Furthermore, two solid-body rotation tests were conducted in the latitude-longitude spherical coordinate system with non uniform grid cells, which also verified the Re_R2007 scheme＇s advantages. Finally, in comparison with other global advection schemes, the Re_R2007 scheme was competitive in terms of accuracy and flow independence. An encouraging possibility for the application of the Re_R2007 scheme to the GRAPES model is provided.     

集合预报对台风天鹅(2015)远距离暴雨的不确定性研究

2015年8月23—24日期间台风天鹅引发华东中部沿海地区出现暴雨或大暴雨天气。基于欧洲中期天气预报中心的集合预报分析导致此次远距离暴雨预报不确定的关键原因,并利用集合敏感性分析方法研究影响此次暴雨过程的主要天气系统的敏感区域,此外对暴雨发生发展的热动力机制展开探讨,主要结论包括:集合预报对此次台风天鹅引起的远距离暴雨的可预报性明显偏低,仅在暴雨发生前24 h才做出较大调整。在不同起报时次下,当台风路径的系统性偏差最小时,台风降水集合预报也最接近实况,但是进一步的分析表明,台风路径误差与降水量级之间的对应关系并不确定。不同雨量成员组间中低层环流场的对比分析表明:高空槽的预报差异是集合预报不确定的主要原因,高空槽东移加深有利于增加暴雨区的斜压不稳定,也有利于增强对流层低层的水汽输送急流带。500 hPa高度场的敏感性分析表明无论是初始场还是预报场,暴雨区平均降雨量均与高空槽的东移和加深显著相关,且随着预报时次的临近,显著相关区域向低槽下游明显扩大。此外还发现高空槽的东移有利于增强(减弱)暴雨区左(右)侧低层冷空气的强度,使得台风右侧更多暖湿气流向暴雨区输送。     

地表沉陷空间预报及其有理分式解法的应用

通过阐述地面沉陷机理,分析地下岩体内应力状态和地下开挖空间的形成过程.引入数学积分模型建立地面沉陷理论模型,重点说明单元下沉盆地和特征点下沉,推导出地面沉陷预报公式.并利用有理分式解法求解地面沉陷预报数值.此法的计算精度高,适用面广,有效地解决了常规解法工作量大、计算精度低的缺点.为一种有效、实用的计算地面沉陷预报值的方法.     

乌池坝隧道围岩不定位块体稳定性分析

乌池坝隧道是沪蓉西高速公路恩施至利川段的控制性工程。随着隧道的开挖,岩体沿其切割结构面或临空面产生整体或局部移动,导致围岩失稳而不能施工。针对隧道施工揭露的围岩地质信息,通过几何分析和力学分析,研究该隧道ZK259＋738-ZK259＋768段围岩不定位块体的空间分布,识别关键块体及其破坏类型,并对比运用UNWEDGE软件建立了该段隧道和围岩块体的三维模型,对其中关键块体进行稳定性评价,计算加固所需的锚固力。研究表明,在超前预报中根据隧道施工的围岩地质信息可以有效地识别围岩块体,获得不定位块体分布状况、查明关键块体,在工程实际块段能确定相应块体稳定性系数及工程安全所需锚固力。     

海南热带气旋的球谐分析及其预报

利用球坐标系的正交系数族展开北半球５００ｈＰａ高度场，再用其展开系数与海南热带气旋长期预报六要素求相关，建立同期相关模型，并利用上年１－１２月５００ｈＰａ球谐系数及同年１－４月５００ｈＰａ球谐系数分别建立了海南省热带气旋长期预报六要素的预报模型。经使用检验，效果较好。