台风路径的随机动力预报模式

台风路径的统计-动力预报是台风路径业务预报中比较有成效的方法之一。我们在分析了国内外现有台风路径统计动力预报方案的基础上,提出了一个利用因子场的主要信息,引进与预报时段具有相同时刻的环流预报因子的台风路径随机动力预报模式。这个模式的主     

台风路径统计-动力预报初始场的一个改进

一、引言台风路径预报是台风预报的关健,近年来国内外从不同途径,建立了不少客观预报模式,特别是统计学和动力学相结合,已成为目前台风路径预报中比较有成效的一种客观预报方法,美国的NHC-73,上海的SD_(75)和浙江的ZMI-80,在业务预报中都证明比单纯的统计预报要好。目前,在国内由于数值预报资料的不足,以及预报模式的变动和不稳定性,再加上     

热带气旋强度变化预报的一种动力-统计预报方法

对于台风的发生和发展已经有过许多的研究。本文是在原先存在一个热带气旋或台风的基础上,用动力和统计相结合的方法,研制台风和热带低压强度变化预报的方案。     

多级逐步判别在台风路径预报中的应用

台风是我国东南沿海重要的灾害性天气之一.广大气象台站在作台风路径预报中往往采用逐步迥归分析,在应用判别分析中也仅采用两级判别.为了进一步提高台风预报的精确度,我们应用了多级判别的方法,并且在因子的筛选上采用了两段筛选法.逐步判别分析是近几年才发展起来的,在天气预报中尚未得到应用.我们在应用这一方法作台风路径预报中收到了较好的效果.     

海洋与台风相互作用研究进展

台风灾害是全球最主要的气象灾害之一.到目前为止,人们已经从大气科学的角度对台风进行了长期系统并且卓有成效的研究.但人们对台风过程中海洋的剧烈变化及其对台风的反馈仍然缺乏足够的认识,这也成为限制台风研究和预报水平的一个瓶颈问题.因此,海洋与台风在各种时空尺度上的相互作用机理及其对台风预报和短期气候趋势预测的贡献是当前国际海洋与大气科学研究的重大前沿课题.本文基于国家重点基础研究发展计划,总结了海洋与台风相互作用的最新研究成果,重点梳理了海洋中尺度过程对台风的影响与反馈、海洋与台风的低频相互作用及其对短期气候变化趋势的影响、台风过程中的海洋多源资料同化及利用海气耦合模式进行台风预报等若干方面的研究进展.最后,提出了今后在海洋与台风相互作用研究中需要关注和重点解决的若干关键科学问题.     

一个预报台风路径的数值方法

Kasahara提出的台风路径预报模式,是将流场分为台风流场和基本流场,台风移动速度卽为基本流场的引导速度与台风内力产生的速度的合成,实际上后者较小,因此,卽为基本气流的引导。数值预报方法只利用了台风的初始位置,而预报员日常习用的方法却考虑了台风的实况路径,天气实践经验表明,一般说来,台风的移动特性有相当的时间连续性,而引导法则只是在近似的程度上描述了台风移动的规律,特别是目前在台风所在的大洋上,记录稀少,高空流场知道得很不准确,而台风的实况位置相对地说来,要准确得多,作为初值问题的数值预报放弃了利用已     

中国人工影响天气准隐式云分辨模式的研制和应用

利用准隐式格式,建立了一套详细混合相双参数微物理雪晶方案.新方案包括云水比质量、云冰、雨水、雪和霰的比质量和数浓度等变量,31个微物理过程,21个相变过程.新方案的物理过程描述有较大优势,云雨自动转化中没有给定阈值,减少了人为性.新方案设计了准隐式格式,保证了模式的正定、守恒和稳定.增加了4个预报量后,新方案实     

九月份西太平洋台风路径统计预报的TD_9方案

夏秋季的西太平洋台风是可能影响我国沿海地区的较强的灾害性天气系统,因此台风路径的客观定量预报是迫切需要解决的问     

火箭弹下投探测台风气象参数新技术及初步试验

与飞机探测台风的技术路线不同,中国气象局上海台风研究所联合中国航天科工集团第四研究院,历时3年完成了一种基于火箭弹的台风下投探测新技术的设计和研制.2015年10月3日23时00分(北京时),首枚台风探测试验火箭弹在海南省万宁市试射成功,6 min内即将携带的多枚下投式探空仪"精准"送入200 km之外的强台风"彩虹"内核区域.与车载GPS探空等资料的初步比对分析表明,实时传回的火箭弹下投探测资料质量可靠.试验的成功,为快速而精准地获取台风内部(不同区域、同时刻)精细结构特征提供了有效的直接观测手段,也为实现基于预报的台风目标敏感性观测提供了新途径.     

飓风的概率预报

六十年代以来,美国自得克萨斯至佛罗里达的滨海地区人口显著增多.但是,这些地区也是经常遭受大西洋飓风(相当于太平洋的台风)袭击的地带.为了防止飓风造成的灾害,美国气象局除照旧发布飓风警报以外,从1983年起又开始发布飓风的概率预报.关于概率预报,由于日本也每天发布降雨(雪)的发生率(%),所以其意义已广泛地为人们所了解.概率预报的特点用一句话来概括,大概可以说,就是“内含误差的预报”.在天气预报中,目前还难免带有误差.因此,在利用天气预报时,     

多种观测资料的四维变分同化对台风路径预报的影响

利用了MM5V3模式及其伴随模式、快速辐射传输模式RTTOVS-5及其伴随模式, 研究了多种资料的四维变分资料同化对台风路径预报的影响. 同化资料包括大尺度背景场资料、Bogus资料、云迹风资料、卫星反演资料和卫星红外辐射计(HIRS)资料等, 一共针对5个台风个例进行了数值试验和同化试验. 数值结果表明, 应用了四维变分资料同化方法, 能够更好地描写初始时刻的台风结构以及提高数值模式的初始场质量.     

多种观测资料的四维变分同化对台风路径预报的影响

利用了MM5V3模式及其伴随模式、快速辐射传输模式RTTOVS-5及其伴随模式, 研究了多种资料的四维变分资料同化对台风路径预报的影响. 同化资料包括大尺度背景场资料、Bogus资料、云迹风资料、卫星反演资料和卫星红外辐射计(HIRS)资料等, 一共针对5个台风个例进行了数值试验和同化试验. 数值结果表明, 应用了四维变分资料同化方法, 能够更好地描写初始时刻的台风结构以及提高数值模式的初始场质量.     

太阳耀斑预报研究进展

太阳耀斑是指发生在太阳表面局部区域中突然和大规模的能量释放过程.它是空间环境的主要扰动源,对地球空间环境造成很大影响.太阳耀斑预报是空间天气预报的重要组成部分,对其研究具有重要的实用价值和科学意义.现有的大部分太阳耀斑预报模型是从观测数据提取预报因子,利用各种统计和数据挖掘技术建立预报因子与耀斑发生之间的关系模型,利用建立的模型对未来时间的耀斑发生进行预报.在预报研究中,预报因子、预报方法和预报模型是3个主要研究领域.其中预报因子的选取和数据处理尤为重要,是建立预报模型的前期工作.预报因子主要采用太阳黑子、磁场参量和分形因子等.预报方法包括统计方法、机器学习方法和数据同化方法.统计方法在早期的耀斑预报建模中用的较多,随着数据挖掘技术的发展,越来越多的机器学习方法应用到预报模型中并取得了较好效果.而近期发展的数据同化方法有更好的模型修正能力.预报模型早期基本使用静态模型,后来发展起来的动态模型具有更强的优势;而自组织临界模型在物理方面给了耀斑发生更多的解释.本文分别从这3个方面总结了耀斑预报的研究进展,结合中国科学院国家天文台太阳活动预报中心的工作,评述了一些重要的研究成果.最后,对未来的研究方向进行了总结和展望.     

赤道东太平洋海洋表面温度与西太平洋台风发生频率的遥相关

台风是发生在热带海洋上的剧烈天气系统,是影响我国沿海地区的严重灾害性天气,研究它的发生发展规律,并提出预报的方法是很需要的。由于台风发展的能量主要取自海洋表面蒸发到大气中的水汽,经过垂直运动而释放出的潜热,因此,它的发生发展必然和海洋表面的热力状况有关。过去已有不少工作研究了台风活动同海洋热状况的关系,如Palmén、Carlson     

台风“麦莎”对电离层TEC的影响

利用50余个GPS台站的观测资料, 研究了台风“麦莎”对电离层TEC的影响. 分析表明, 台风在登陆前已经影响到电离层, TEC出现增大趋势, 在登陆前一天台风及其周边区域的TEC与月中值的差值可超出5 TECU左右; 随着台风的登陆, 这种影响开始减弱, TEC的增大量和增大区域均减小; 台风登陆一天之后, TEC达到最小值, 并小于月中值. 通过将台风路径与离台风较远的3条参考路径上TEC的变化进行比较, 发现台风对TEC的影响完全可以分辨, 也与文献记载的台风期间foF2的变化一致.     

基于自动特征提取方法的太阳耀斑预报模型

在太阳耀斑预报模型中,首先需要从原始观测数据中提取刻画太阳活动区特性的物理特征参量,然后使用统计或机器学习方法寻找物理特征参量与太阳耀斑发生的关系,以达到建立太阳耀斑预报模型的目的.其中,太阳活动区物理特征的提取在整个建模过程中发挥着重要的作用,活动区物理特征的优劣直接决定着预报模型性能的高低.然而,随着机器学习技术的发展,机器学习方法中的深度学习算法能够从原始数据中自动提取特征,并建立预报模型.本文利用深度学习方法建立了一个太阳耀斑预报模型.与先提取活动区物理参量、再建立预报模型的传统机器学习方法相比较,本文所建立的预报模型具有更好的预报性能.     

GRAPES物理过程的优化试验及程序结构设计

新一代全球/区域多尺度通用数值分析同化与预报系统(GRAPES)按照模块化、标准化的程序结构, 开发建立了插拔式可移植的区域中尺度和全球中期物理过程软件包, 物理过程的完整性与国外先进的模式相当. GRAPES设计了物理过程与模式框架连接的3层结构程序界面, 为物理过程的插拔使用提供了一个友好界面. 通过个例数值试验, 对格点暴雨现象进行了分析, 改进了垂直速度计算方案, 通过调整GRAPES物理过程方案的相关参数, 对降水方案进行了优化; 结果表明, 物理过程降水方案经过改进后, 基本消除了虚假的格点暴雨现象, 提高了降水预报的准确率.     

基于海气耦合模式的南中国海北部风暴潮模拟

伴随台风产生的大风、暴雨、巨浪、风暴潮形成的台风灾害链对沿岸地区产生巨大影响,研究台风的形成和运动机理,减小风暴潮灾害,具有重要的科学价值和社会意义.台风影响期间,大气与海洋之间存在强烈的质量、能量交换,风场、流场、波浪场等物理场相互作用、相互影响.基于中尺度大气模式WRF和区域海洋模式ROMS,构建南中国海地区海气耦合模式,针对2012年台风"启德"进行数值模拟.通过观测数据对台风路径和强度进行验证,结果表明,建立的WRF-ROMS耦合模式在对台风"启德"影响下的南中国海风暴潮模拟中展现出较高的模拟精度.通过数值模式计算结果揭示了台风、风暴增水和风生流场的时空分布特征.台风运动过程中台风动力场、风暴增水及流场在空间上均具有"右偏性"的不对称分布特征,近岸风暴增水对台风的响应在时间上存在滞后性,风生流场具有较明显的滞后性特征.     

中国国家级新一代业务数值预报系统GRAPES的发展

数值预报是世界各国业务天气预报最重要的手段, 是一个国家气象综合能力的集中体现. 2000年, 中国气象局在中国气象科学研究院组建了国家气象数值预报创新基地, 建立和发展具有自主知识产权、面向21世纪的“新一代全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统(GRAPES)”. 近年来, GRAPES取得了快速发展, 自主研究建立了从模式到同化、有限区/全球一体化的研究与业务通用的数值预报系统. 对GRAPES数值预报系统进行了简要评述, 从模式系统整体设计方面说明GRAPES数值预报系统的先进性; 从已经实现的多领域应用方面说明GRAPES数值预报系统的多种应用性; 通过区域和全球GRAPES模式的回报试验结果, 说明GRAPES数值预报系统在业务应用中的有效性.     

相似-动力模式的月平均环流预报试验

在过去相似-动力模式研究的基础上, 建立了以T63L16月动力延伸业务预报模式为动力核的相似-动力月预报模式. 原T63模式的月平均环流预报为控制试验, 所建立的相似-动力模式的月平均环流预报为对比试验. 通过4个相似-动力模式预报成员的集合平均, 对比试验结果显示了优于控制试验的月平均环流预报技巧.