数值产品对云南丽江强对流天气的预报检验

采用统计检验方法,选取与强对流天气产生暴雨、冰雹密切相关的反映大气环流形势、水汽条件和动力因子的欧洲中期天气预报中心(以下简称欧洲中心)及T213的多个因子,主要检验2006～2011年6年间数值预报12～48小时数值预报是否与丽江区域强对流天气出现的过程相似,作出预报区域内有无暴雨、冰雹的定性预报,通过分析发现:欧洲中心对强对流天气的影响系统、冷空气预报能力较好;T213比湿场对强对流天气的水汽预报能力略好于欧洲中心的相对湿度场,同时,T213的涡度场和垂直速度场能很好的预报强对流天气的动力条件。此次分析检验的结论将在强对流天气预报中发挥很好的效用。     

CMA-SH9及ECMWF模式对龙岩市一次暴雨预报检验分析

利用常规地面和高空观测资料、欧洲中心ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的era5再分析资料、ECMWF模式预报产品和CMA-SH9模式预报产品对2019年5月27日福建省龙岩市一次强降水过程进行模式预报的检验分析。结果表明：ECWMF模式对于中等强度降水的预报效果要优于CMA-SH9模式,但对于大雨及以上量级的降水,其预报效果则要明显要低于CMA-SH9模式;对物理量场的预报,ECMWF模式预报效果要略优于CMA-SH9模式;CMA-SH9模式对此次强降水过程整体预报效果要优于ECMWF模式,主要原因为CMA-SH9模式对低层风场预报效果较好,与实况较为吻合。因此,CMA-SH9模式对此次强降水整体的落区和强度预报具有较好指导意义。     

吐鲁番北部山区一次暴雨天气分析

2005年8月6-7日吐鲁番地区北部山区出现强降水天气,并引发50年不遇的洪水.通过对此次暴雨天气水汽的输送、辐合,湿位涡物理量的分析,提取天气特征,并对T213数值预报产品预报效果进行检验,找出对吐鲁番地区北部山区暴雨天气指导意义较好的数值预报产品.     

云南西部山地一次降水过程分析及数值预报检验

2015年7月22—24日滇西的怒江州出现1次持续强降水过程,分析这次降水过程的环流背景及物理量配置,并对此过程中ECMWF和T639模式预报产品的形势场和降水量进行检验分析,结果表明:副高外围暖湿气流及冷空气在怒江州中、低空交汇形成辐合切变并持续是导致本次强降水过程的主要原因;ECMWF模式的形势场预报较之T639更接近实况,强降雨的落区和量级预报准确率ECMWF模式高于T639模式.     

ECMWF集合预报产品在河南省暴雨预报中的应用

对2014到2015年5—8月欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的9类与降水相关的集合预报基本产品和统计量(以下简称集合预报产品)进行暴雨TS评分检验,筛选出:%90分位数、最大值、控制预报、融合产品、概率匹配平均5个评分较高产品.对所选产品做暴雨过程的应用效果分析发现:5个集合预报产品的强降水中心位置预报与实况较接近,大部分产品对大雨以上降水落区预报与实况较接近,但存在强降水中心极值预报较实况偏小的不足;最大值产品对于暴雨落区范围和强降水中心极值的预报通常较实况偏大;5个集合预报产品均表现为0~72 h时效内预报效果最好,72 h之后各产品对暴雨的预报能力明显减弱.基于检验和分析结果,采用百分比权重集成技术建立暴雨预报方法,2016年业务应用结果表明,集成后的暴雨预报产品效果优于单个集合预报产品.     

数值预报产品的历史相似订正方法研究

针对数值预报存在误差的基本事实,提出了一套利用历史相似资料订正数值预报的方案,利用2003-2008年T213 L31数值预报产品和1948-2007年的NCEP资料,建立了100～1000 hPa等压面的高度场、温度场、风场、垂直速度场和水汽场的24～240 h预报的24 h变量订正方程.采用24 h变量相关系数和均方根误差两个指标,对2009-2010年的T213,L31高度场和温度场、数值预报产品的试应用订正效果进行了检验.结果表明:以24 h变量相关系数衡量,高度场和温度场预报订正效果都是正面的,预报时效为96～192 h,订正效果最明显;以均方根误差衡量,高度场和温度场预报订正效果同样是显著改进的;订正效果存在区域差异,高度场订正效果高纬度显著,低纬度差一些;温度场订正效果低纬度要显著一些.     

淮北夏季暖式切变线暴雨特征及其预报预警

针对2000-2009年安徽省淮北地区夏季22例暖式切变线暴雨过程,利用MICAPS平台获取的多种资料、NCEP逐6h的2.5°×2.5°再分析资料和T213资料,应用天气分析、对比订正等方法,研究暖式切变线暴雨气候特征及其预报预警.基于大气环流形势分析暴雨影响系统,根据暴雨发生前后的物理量变化得出NCEP资料的物理量阈值,利用T213资料对物理量阈值进行订正,根据满足指标阈值的物理量个数分3个等级进行暴雨的可能性预警,通过预报预警系统界面实现暴雨预报的自动化实时显示,并对预报效果进行试报检验和实际检验.     

三门峡市2008年1月10—22日低温阴雪天气过程分析

通过天气背景、卫星云图、数值预报产品及新一代多普勒雷达产品,对三门峡市2008年1月10—22日低温阴雪天气过程进行了分析检验,结果表明:不断南下的冷空气和源源不断的暖湿气流是产生这次低温阴雪天气的根本原因;云顶亮温在低于-50℃时降水强度是最大的,而高于-20℃时降水强度则很小;降雪时雷达回波强度比较小,回波强度主要维持在15~20 d Bz之间;欧洲144~168 h的降温预报对三门峡本站具有很好的指导作用;相对湿度的预报和实况有很好的对应关系;提前4~5 d的欧洲风场形势预报有很好的可信度;24 h晴雨预报TS值,日本明显高于德国和T213,其中T213漏报较多;3~5 d降水预报TS值,T213优于德国和日本.在24 h分量级降水检验结果中,德国的TS评分高于日本和T213.     

赣东主汛期模式降水预报检验分析

基于ECMWF模式形势场预报资料及JAPANFAX、GFS、EC-THIN、JMA、T639、NCEP等11家模式降水预报资料,从面雨量、极值降雨量2个方面对2015年江西省抚州市主汛期(6月上旬至7月上旬)区域性暴雨的降水预报结果进行了短期主观检验,对比分析了11种数值模式对江西省抚州市区域性暴雨系统预报的效果。结果表明:1)在面雨量预报方面,EC集合预报、T639模式预报、GFS预报在主汛期的降水预报准确率较好; 2)在极值降雨量的预报方面,EC-THIN、T639模式预报在主汛期的降水预报准确率更好; 3)得到本地化预报准确的模式,再对2016-2017年的强降水天气过程的面雨量和极值降水量进行了预报验证,找出这2个要素的预报思路及指标,为今后主汛期降水起到较好的参考指导意义。     

溪洛渡水电站坝区未来24h逐时气温预报

采用T213数值预报产品资料,用MOS法和PP法建立溪洛渡水电站坝区三坪站次日逐时气温预报逐步回归方程,然后根据T213数值预报产品资料制作未来24 h内三坪站的逐时气温预报.结果表明:预报结果有一定的参考价值,在水电气象预报服务中可发挥积极作用.     

基于平流层环流变化的夏季长江下游强降水频数气候预测模型

采用相关分析方法,研究了6~8月长江下游强降水频数与前期冬季12~2月全球50 hPa纬向风的关系;并研制了基于KLM滤波的夏季长江下游强降水频数气候预测模型。结果表明,存在3个显著的相关区:北极附近,北太平洋中纬度和南半球高纬度地区。用这些前期12~2月全球平流层关键区的纬向风建立KLM预测模型进行预测试验,发现它对近10年6~8月长江下游地区强降水频数的变化具有较好的预测能力,明显优于多变量的线性回归预测;其中与北极附近和南半球高纬度地区平流层纬向风相关稳定,而与北太平洋中纬度纬向风的相关存在一定程度的不稳定。基于平流层环流变化的夏季长江下游强降水频数KLM模型可以为短期气候预测业务预报提供重要参考。     

异常分析在长江中下游暴雨分析和预报中的应用

极端天气事件极易造成严重的气象灾害,对人类的生命财产和国民经济建设及国防建设等造成严重损害。使用欧洲中心(ECMWF)的ERA5再分析资料,选择对极端天气有分析和预报有效的原始异常度(RA)和标准化异常度(NA)对南通地区2016年7月11日极端强降水过程进行分析和预报。研究表明,相比于常用的原值场,RA和NA等异常场对分析和预报该次强降水过程更有优势。日常业务中常用的原值场,很难明显给出对极端降水有较好指示意义的预报指标,相比之下,RA和NA这种异常场,可以给出更为有效的极端降水预报指标。这表明,极端降水事件与气象要素的异常部分直接相关。极端降水的落区与位势高度RA和NA的负异常中心接近,湿度的RA和NA正异常出现的时段和位置也与降水出现的时段和位置有较好的相关性,降水强度与湿度和位势高度的RA和NA的异常强度也有一定关系。综合分析不同高度和位置位势高度和湿度的RA和NA,对分析和预报潜在极端天气的落区、强度和出现时段有重要帮助。使用ECMWF的模式预报资料,通过分析不同时效对该次过程的降水和850 hPa位势高度的预报结果,相比于对降水本身的预报,模式对850 hPa位势高度NA场的预报更为稳健,更有利于预报员该次极端降水事件的把握。     

基于SMOTE算法和逻辑回归模型算法的江苏短时强降水潜势预报

短时强降水是导致城市内涝和山洪、滑坡等灾害的重要原因,其突发性强,局地性明显,预报难度大,是强对流天气业务预报的重点和难点之一。本研究利用2011-2018年的江苏省国家气象观测的逐小时降水资料对江苏省短时强降水时空分布特征进行分析,江苏短时强降水频次分布为典型的南多北少,主要降水出现在早晨04-10时和午后15-19时,前半夜出现降水的概率则较低。基于ERA5再分析资料,选取了对于短时强降水有较强判断能力的气象要素,合成少数类过取样算法（SMOTE）和逻辑回归（LR）方法,构建短时强降水的预报模型,利用2019年的,欧洲中期天气预报中心（ECMWF）预报产品基于该模型进行短时强降水的确定性预报和概率预报,并使用同期实况数据进行系统性检验和天气过程检验。结果表明该模型总体性能较好,对短时强降水出现与否有较好的判别能力和预报指示意义。未来24h以内的6h时效预报,TS评分在0.23以上,未来60h以内的6h时效预报TS评分均在0.2以上,但也存在着一定程度的空报和漏报。基于SMOTE+LR短时强降水预报模型对短时强降水的潜势预报具有较好的指示作用,对气象防灾减灾具有重要意义。     

Regional Prediction of Impending Debris Flow Based on Doppler Weather Radar

Debris flow prediction is one of the important means to reduce the loss caused by debris flow. This paper built a regional prediction model of impending debris flow based on regional environmental background （including topography, geology, land use, and etc.）, rainfall and debris flow data. A system of regional prediction of impending debris flow was set up on ArcGIS 9.0 platform according to the model. The system used forecast precipitation data of Doppler weather radar and observational precipitation data as its input data. It could provide a prediction about the possibility of debris flow one to three hours before it happened, and was put into use in Liangshan Meteorological Observatory in Sichuan province in the monsoon of 2006.     

宁夏一次大到暴雨过程成因分析

利用地面、高空常规观测资料、数值预报物理量场以及卫星、雷达、自动站等资料,综合分析了2009年8月18日发生在宁夏的全区性大到暴雨过程．分析表明,台风“环高”的生成发展与西太平洋副高（简称副高）之间的相互作用,形成了有利宁夏降水的“东高西低”的环流形势,在副高东退过程中宁夏出现明显降水．500hPa短波槽和700hPa低涡是造成降水的天气系统．降水期间,中低层有明显的水汽和不稳定能量输送,且存在层结不稳定条件;云图中有多个中小尺度对流云团先后影响;雷达回波图上,此次降水过程表现为混合性降水,强降水由多个强度35～40dBz的强回波块影响造成,出现强降水的站点附近有“逆风区”或明显的气流辐合区存在,有明显的中小尺度上升运动,在雷达反演的风廓线可分析出“低层暖平流,高层冷平流”的配置．     

Predictor-based error correction method in short-term climate prediction

In terms of the basic idea of combining dynamical and statistical methods in short-term climate prediction, a new prediction method of predictor-based error correction (PREC) is put forward in order to effectively use statistical experiences in dynamical prediction. Analyses show that the PREC can reasonably utilize the significant correlations between predictors and model prediction errors and correct prediction errors by establishing statistical prediction model. Besides, the PREC is further applied to the cross-validation experiments of dynamical seasonal prediction on the operational atmosphere-ocean coupled general circulation model of China Meteorological Administration/ National Climate Center by selecting the sea surface temperature index in Niño3 region as the physical predictor that represents the prevailing ENSO-cycle mode of interannual variability in climate system. It is shown from the prediction results of summer mean circulation and total precipitation that the PREC can improve predictive skills to some extent. Thus the PREC provides a new approach for improving short-term climate prediction.     

Predictor-based error correction method in short-term climate prediction

In terms of the basic idea of combining dynamical and statistical methods in short-term climate prediction, a new prediction method of predictor-based error correction （PREC） is put forward in order to effectively use statistical experiences in dynamical prediction. Analyses show that the PREC can reasonably utilize the significant correlations between predictors and model prediction errors and correct prediction errors by establishing statistical prediction model. Besides, the PREC is further applied to the cross-validation experiments of dynamical seasonal prediction on the operational atmosphere-ocean coupled general circulation model of China Meteorological Administration/National Climate Center by selecting the sea surface temperature index in Nifio3 region as the physical predictor that represents the prevailing ENSO-cycle mode of interannual variability in climate system. It is shown from the prediction results of summer mean circulation and total precipitation that the PREC can improve predictive skills to some extent. Thus the PREC provides a new approach for improving short-term climate prediction.     

波动方程预测误差的统计分析与Gauss过程建模

为了提高预测复杂波动过程的能力,结合物理模型和统计方法建立了"波动方程-Gauss过程"模型。通过误差分析,波动方程的理论预测与实际数据的差值被分解为3个部分,并拟合为Gauss过程模型:外力和初边值条件偏移带来的误差拟合为正交预测因子的线性叠加;模型假设不成立、数值解收敛性等因素导致的误差拟合为Gauss过程项;测量误差拟合为白噪声。"波动方程-Gauss过程"模型的预测因子是波动过程的基函数组,作为波动的本征特性不受外界影响,体现了波动的物理机理。基于实验数据的预测效果检验说明模型的基函数组和Gauss过程项都显著提高了预测波动过程的能力。     

台北地区冬季降水相似预报试验

为研究相似预报技术在低纬度地区的应用问题,利用典型相关分析方法,对台北冬季降水与降水发生前12h西风带上游关键区各高度层气象要素场的相关性进行了分析,定量化地确定了台北冬季降水的预报因子。在此基础上,根据综合相似离度构造多级相似方法,建立了台北冬季有无降水的预报模型;同时利用该模型对1995年冬季降水作了试报。结果表明,该模型可以综合考虑因子相关问题,预报效果较好。     

三明市后山冲沟泥石流易发性评价及预报

2019年5月15—17日和6月7—10日三明市区持续强降雨,其中5月16日24 h降雨量为50年一遇,受强降雨影响,市区东侧后山产生大量浅层滑坡,冲沟内松散固体物源增加,后山冲沟山洪暴发;若在100年一遇甚至200年一遇暴雨作用下,冲沟内产生的浅层滑坡数量及能够参与泥石流活动的松散固体物源量都将会大幅度提高,很可能暴发由浅层滑坡诱发的沟谷泥石流.根据直接指标评价法对三明市区后山20条冲沟的泥石流易发程度进行评价:除了碧桂园后山冲沟为不易发外,其余19条冲沟的泥石流易发程度均为轻度易发;通过19条轻度易发泥石流冲沟的地形数据和2019年5—6月两次降雨过程数据,对浅层滑坡诱发沟谷泥石流降雨预报模型进行验证,结果表明模型预报结果与实际相符;并利用该预报模型给出三明后山冲沟泥石流预报临界降雨值,为该区泥石流预测预报和监测预警指标选取提供参考.