环渤海地区云量的精细化预报方法

利用2010-2016年的云观测资料和T639数值预报产品,分析了云量与影响云生成的主要气象因子间的相关性,通过逐步回归方法建立了环渤海地区云量的时间精细化定量预报模型.结果表明,与总云量和低云量相关性显著的气象因子主要是水汽、大气不稳定度和上升运动.其中水汽类因子包括整层相对湿度、整层湿度和大气可降水量;大气不稳定度类因子为K指数和位势不稳定指标;上升运动为850～400 hPa 5层平均垂直速度.通过逐步回归方法建立了环渤海地区总云量和低云量的时间精细化预报模型,总云量和低云量预报方程的复相关系数大部分在0.5以上.回代预报检验结果表明,总云量和低云量绝对误差分别为22%和18%;试预报检验结果表明,总云量预报的绝对误差为23%;个例分析结果表明,新民站和沂源站的预报效果比较理想,大部分时段总云量的预报值及变化趋势与实际观测结果接近,模型预报性能较好,具有一定的实际应用价值.     

环渤海地区云量的动力过程相似预报方法

利用环渤海35个台站1954-2002年近50年逐日平均总云量和低云量的观测资料,统计关注区域内少云、中等云量、多云的发生情况;再用同期NCEP再分析资料,计算出预报关注区域内与不同云量形成相关性较好的各种不同要素的平均场,依据动力过程相似原理,利用T213数值预报产品相邻24h预报场,以域块距离为依据,建立云量预报模型,制作日平均总云量和低云量4～9天的预报.经过2003-2007年的预报结果与实况资料的对比检验表明:依据动力过程相似方法建立的云量预报模型对日平均总云量和日平均低云量的预报准确率较高;日平均低云量预报准确率要高于日平均总云量;冬半年预报准确率高于夏半年;天空出现少云的预报准确率高于中等云量和多云的情况.     

基于全球天气预报系统对河套周边地区低云量精细化预报

基于2008-2013年全球天气预报系统(GFS)预报场资料,构造了30个云预报因子,分析了其与低云量的相关关系,采用多元逐步回归预报方法建立了黄河河套周边地区低云量0～168 h逐小时精细化区域预报,评估了预报模型的预报效果.结果表明,低云量与水汽类因子整层湿度和整层相对湿度具有较强的正相关性;与大气可降水量、低层温...     

基于非参数回归模型的局部线性估计云量预报方法研究

为研究云量的分布特点,本文利用历史观测资料,对新义州、定海、隆子3站的总云量和低云量进行了正态性检验,结果显示：总云量和低云量均未达到正态指标,具有一定的随机性.因此,在2004-2007年逐年1月T106L19模式产品和单站地面观测资料的基础上,采用适合被解释对象呈非未知分布的非参数方法——局部线性估计方法,选择合适的窗宽和核函数,创建了上述3站总云量和低云量的短期预报模型,包括不同的长度样本序列.同时,为了比较预报效果,还采用适合被解释对象呈正态分布的参数方法——逐步回归法,建立了相应的预报模型,并利用2003年1月1～31日的逐日T106L19模式产品和3站的云量历史观测资料,对各种预报模型进行了试报和效果的检验,结果表明：在3站的总云量、低云量的月平均准确率和月平均平均绝对误差的检验指标中,非参数局部线性估计的预报精度均高于逐步回归方法 使用短样本序列建立的自适应非参数局部线性估计预报模型与采用长样本序列建立的预报模型相比,效果相当.这意味着,在数值预报产品解释应用的云量预报中,非参数局部线性估计方法可以更合理地考虑其时间分布特征,尤其在缺乏较长时间的历史建模样本时,具有良好的应用前景.     

环渤海地区云量的时空分布特征

利用环渤海地区69个观测站点2001年6月-2016年12月8次/d的云观测资料,欧洲中期数值天气预报中心ERA-Interim的垂直速度和比湿数据,初步分析了该地区云量的时空分布特征及成因.结果表明,环渤海地区总云量年平均和秋冬季呈南多北少、西多东少的分布特征,春季分布相对均匀,夏季从东南向西北递减;低云量年平均和各季节的空间分布大体相同,其中对流云量北部山区多于南部平原地区,非对流云量从东南沿海向西北内陆递减,北部低云以对流云为主,南部以非对流云为主.总云量的空间分布与上升运动和水汽的空间分布呈正相关;对流云量的空间分布与大尺度下沉运动呈正相关,与水汽呈负相关;非对流云量的空间分布在秋冬季只与水汽呈正相关,在春夏季只与大范围上升运动呈正相关.两个代表站围场站和莒县站的总云量、围场站的对流云量以及莒县站的非对流云量年变化均比较显著,夏季最多,春秋季次之,冬季最少,主要是由垂直上升运动和水汽的年变化引起的.两站总云量全年各季日变化均不明显,对流云量和非对流云量在夏季表现出明显的日变化特征,对流云量在08:00最少,午后对流活动发展,云量增加,至14:00达到峰值;非对流云量夏季峰值出现在05:00,在14:00达到谷值.     

中国北方水汽与云和降水的关系

利用中国35°N以北地区1961年1月1日-2001年12月31日58个探空站逐日高空观测资料以及地面观测的逐日总云量、低云量、降水量资料,分析了42a来中国北方各区水汽质量分数的变化特征,水汽质量分数与总云量、低云量以及降水量的年际变化特征,逐区讨论了水汽质量分数与总云量、低云量和降水量的相关关系.结果表明:中国北方地区42a水汽质量分数有微弱的增加;水汽质量分数与云量、降水量呈明显的正相关.水汽质量分数与云量、降水量的相关中,平均水汽质量分数与低云量、降水量的正相关最显著;云量与降水量的相关中,低云量与降水量的相关最显著.这三种相关的季节变化特征均为春季最显著,秋、夏季次之,冬季最弱.沙区的各相关系数均低于非沙区的,说明荒漠化对空中水资源也有一定的影响,尤其是在沙尘暴多发的春季,这一影响就更显著了.     

北京市紫外辐射对人体健康的影响及其统计预报模型

利用2005-2011年中国科学院大气物理研究所铁塔分部的辐射观测资料和北京3所三级甲等医院2008-2011年皮肤病及眼部疾病急诊人数资料,对紫外辐射和相关疾病进行分析.选取与紫外辐射相关系数通过α=0.05显著性检验的气象要素作为预报因子,利用逐步回归方法分月建立紫外辐射强度预报方程.结果表明:紫外辐射与皮肤病的相关系数为0.367,与眼部疾病的相关系数为0.265,均通过α=0.001的显著性检验.不同月份紫外辐射的日变化规律不同,对人体产生伤害的时间段有所差异;紫外辐射强度与总云量、低云量、能见度、风向、风速、气压、相对湿度、气温等有关,其中与总云量、低云量、能见度的相关性最显著;1-11月预报方程历史回代检验的平均评分为82.8,试预报的平均评分为82.7;预报模型的拟合能力和推广能力较好,为实际业务提供了指导意义.     

ERA Interim再分析资料的云量可靠性分析——以太原和五寨为例

利用气象信息综合分析处理系统地面实况报文和欧洲中期天气预报中心再分析(ERA Interim)的4次/d总低云量资料,对比分析了再分析资料对太原和五寨总低云量的代表性.结果表明,太原和五寨不同观测时次总云量和低云量多年平均(2002年2月1日-2013年12月31日)观测值与ERA Interim再分析云量变化趋势较为一致,除02:00外, 08:00、14:00、20:00的ERA Interim再分析资料均偏低, ERA Interim低云量均低于观测值.总云量月平均值ERA Interim资料高于站点观测值,14:00偏差较大.太原和五寨不同观测时次总云量累积分布趋势整体较一致.太原和五寨总云量的相关系数在0.6以上, 08:00和14:00相关系数在0.7以上.低云量相关系数明显低于同时次的总云量相关系数,低云量不同月份不同时次的相关系数差异较大,总云量平均绝对误差相差不大;低云量平均绝对误差部分时次较大.     

基于云图特征量的太阳辐射预报方法

利用2012年敦煌云图特征量资料和太阳总辐射逐小时观测资料,研究了敦煌太阳总辐射量与云量、红外亮温、大气可降水、可见光反射率等云图特征量的关系,发现敦煌地区太阳总辐射值的衰减值和总辐射理论值的日变化规律基本一致,敦煌站云图的云量、红外亮温、可见光反射率、大气可降水等特征量和太阳总辐射衰减率具有很好的相关性。进而将云图特征量作为预报因子,利用多元线性回归方程,建立太阳总辐射量统计预报模型。利用2012年敦煌云图特征量资料和太阳总辐射衰减率对方程进行预报效果检验。12个月太阳总辐射衰减率预测结果与实测值变化趋势基本一致,表明基于云图特征量的太阳辐射预报方法具有较好的应用前景。     

营口市气温预报方法研究

地面气温与大气低层温度存在明显的正相关,本文利用NCEP/NCAR 850 hPa和925 hPa的温度资料与营口市的日最高和最低气温分季建立预报回归方程,并分析了风向、风速、低云量和降水对日最高和最低气温变化的影响程度并建立预报指标,对预报回归方程进行订正。本文对预报方程结果进行了预报检验,结果表明：日最高气温预报误差小于2℃的预报准确率,春季为57.6%,夏季为82.2%,秋季为83.3%,冬季为78.3%;日最低气温预报误差小于2℃的预报准确率,春季为64.1%,夏季为82.6%,秋季为70%,冬季为60%。     

中国北方云量的四季分布与降水

利用中国35°N以北地区1960-2005年333个站逐日地面观测总云量、低云量、降水量资料,并依据相关文献进行区划,系统研究了中国北方地区46年云和降水的时空分布特征,讨论了总云量、低云量、降水的相互关系.结果表明:中国35°N以北地区总云量、低云量分布形势与地形吻合较好,沿北方高大山脉有明显的云量高值区.总云量、低云量的季节分布特点显著:春夏两季东西部呈反相分布,秋冬季全区总云量、低云量分布稀少,但冬季在新疆天山以北有明显云量大值区.中国北方地区总云量、低云量与降水呈正相关关系,春季相关性最好,秋冬季次之,夏季最弱,但平原地区夏季的总云量、低云量与降水相关性尤为显著,山区则相反.逐区统计分析各区雨日数及各雨量级的总云量、低云量,发现北方各区在相同量级的降雨日,总云量、低云量差异不大.     

应用太阳辐射通量和云量的历史资料进行紫外线辐射强度预报

紫外线辐射是太阳总辐射的一部分,而云对太阳辐射具有明显的减弱作用。本文应用1961￣2000年南昌市太阳总辐射资料和云量（低云、总云量）资料建立不同月份太阳总辐射与云量之间的关系,并应用南昌市2002年6月￣2003年5月的紫外线辐射监测资料和太阳总辐射资料,建立紫外线与太阳总辐射之间的关系,最终建立南昌市紫外线辐射强度预报方法。     

全球变暖背景下江苏气候局地响应的基本特征

在全球变暖背景下,通过对1961-2000年江苏地区13个国家基本基准站地面资料的分析发现,江苏地区气候的响应存在两个基本特征.其一表现为该区域气候年代际变异存在着明显的3个阶段,1968年左右前的降温期,伴随着总云量(低云量)的增加、总辐射减少和大气水汽表征量的减少;在谮1968-1986年左右的转型耦合期,气候变异不明显;1986年以及其后的增温期,伴随着总云量(低云量)的减少、总辐射增加以及大气水汽表征量的增加.第二个基本特征则为,在上述降温-减湿/增温-增湿期,明显对应着降水减少/增加时期,从理论上论证了这种对应关系是由于湿热涡旋效应增强所致.     

甘南高原低云量的变化趋势分析

利用甘南地区8个气象观测站1974年到2013年的低云观测资料,对其40年低云的时空变化特征进行了分析。结果表明:甘南地区低云分布呈南多北少和东多西少的特征;月际变化表现为1-9月呈上升趋势,10-12月下降趋势;年际变化表现为甘南各地分布均呈上升趋势,原本云量较多的地区云量增加也更明显;低云量的变化与气温、降水、水汽压、人类活动等都有密切关系,相关分析表明低云量的变化与气温、水汽压呈正相关,与降水量呈弱的负相关。     

基于ISCCP卫星资料的南中国海云量特征分析

为较准确地了解掌握可以反映南中国海天气和气候特征的云量分布演变特征,利用1999年1月至2009年12月的ISCCP卫星云量资料,通过物理量特征提取、对比分析等方法,研究了南中国海总云量及高、中、低云量的分布演变特征,以及其与其他海域各季节云量季节性变化特征。结果表明:南中国海低云量四季中均表现为由海区向沿岸递减,总云量和中、高云量夏秋季高于冬春季,低云量则相反。对于不同海域的云量细节特征要依据各季节大气和海洋环流变化来细致区分,这样有助于在掌握规律基础上有效制作海域上空云的预报。     

皖南冬半年云系和降水与东亚环流结构分析

用皖南5个气象站2001-2004年冬半年地面气象观测资料、美国NCEP/NCAR全球日平均分析场资料和历史天气图,对皖南冬半年云系和降水与大尺度大气环流进行了分析.主要结果如下:华北低槽型出现次数较多,平均云量接近最大值,平均降水量最大(5.7mm),平均云量和降水量南部略偏多.沿海低槽型出现次数最多(33.1%),平均云量(2.7、4.3成)和降水量(2.0mm)均最小,平均降水量自北向南逐渐增多.大陆高压(脊)型出现次数偏少,平均云量和降水量接近最小值,平均低云量和降水量南部偏多.南支低槽型出现次数较多,西南部平均云量和降水量偏多.西北低槽型平均云量最多(4.8、7.5成),平均降水量东部偏小.纬向环流型出现次数较少,平均云量居中等;平均降水偏小,南部略多.     

近50年三江源地区云水资源分布及降水效率研究

基于云水资源积分推导公式,选取50年的气象站资料研究三江源地区(the Three River Headwaters Region,TRHR)云量与降水时空演变规律及其统计关系,并对降水效率(Precipitation Efficiency,PE)时空特征深入分析,挖掘人工增雨试验潜力.结果表明:①总、低云量分别以长江源区的治多、清水河为高值中心向西呈"经向型"分布,向东呈"纬向型"分布.低云量与降水量呈增加趋势且通过了α=0. 005显著性检验,总云量呈减少趋势并通过了α=0. 01显著性检验;②各源区总、低云量与降水的突变年份不同步.降水年际波动较云量变化大且低云与降水相关性较好.低云量随总云量增加而增加,当总云量增加1. 7%时,低云量将增加1%,同期降水增加10mm,年降雨频率最高出现在400mm;③TRHR多年PE空间分布与降水、云量一致,整体表现出自东南向西北方向递减空间分布,PE高、低值区分布在34°N以南和34°N以北.④TRHR多年平均PE为40. 3%且增幅变化不大,长江源区西部和黄河源区东北部增雨潜力(Precipitation Enhancement Potential,PEP)最大,最佳开发时间在3～4月和10～11月.     

贵阳机场一次低云天气的诊断分析

对贵阳机场2010年2月27日一次低云天气过程进行各物理量的诊断分析.结果表明:昆明静止锋是造成此次低云的主要影响系统;充沛的水汽、冷却过程和弱上升运动是此次低云形成必要条件;此次低云的形成伴随着低层弱冷温度平流的出现.因此通过诊断分析所得到的低云发生环境和气象要素条件,可对预报贵阳机场低云的发生有一定的参考价值.     

广东春雨的长期预报

利用气候场的主分量逐步回归预报方法,通过相关分析和逐步回归,求得春雨场的主分量与高度场、海温场以及环流指数等因子场的主分量之间的联系．结果表明,广东春雨场的前１５个主分量（约占场的总方差的９７４％）的预报方程,通过α＝００５显著性检验,其方程复相关系数最小为０７２９,最大为０９７５．对广东省长期预报的１９个代表站的１９９０年春季（２～４月）降水量作预报的统计结果,其预报平均绝对误差约９０ｍｍ．     

基于支持向量机的张掖市温度预报研究

基于21种常见的气象要素数据，利用支持向量机回归模型对张掖市的气温、最高气温、最低气温、24 h变温、露点温度和0 cm地温进行了预报。研究结果表明：支持向量机对张掖市温度有较强的预报能力，预报值与真实值十分接近，预报准确率都能达到90%以上；支持向量机对最低气温预报结果的平均绝对误差和均方根误差最小，为0.440℃和0.747℃，准确率达到了97.85%，对0 cm地温预报结果的平均绝对误差和均方根误差最大，为2.539℃和3.894℃，准确率为91.41%。