2种集合预报方法在内蒙古汛期降水中的对比试验

为了研究EC集合预报方法,笔者基于EC集合预报系统51个成员的温度及降水IDL格点资料,以内蒙古2014年汛期逐日降水过程为例,用择优法进行试验,并与集合平均预报进行对比。结果表明：（1）在短期预报中,集合成员个数增加到3或4时平均相关系数最高,成员个数增加到较多或减少时平均相关系数逐渐减小;（2）选择相关系数较大的成员作为集合成员进行集合降水预报试验,效果得到一定改善,并优于集合平均法的预报,因此需对集合预报中集合成员的个数的选取加以研究;（3）无论是集合平均法还是择优法,对大雨以上量级降水预报效果较差,因此有必要研究更好的集合预报方法,使集合预报在灾害性天气预报中的应用得到进一步发展。     

多个数值预报产品对山西3次强降水过程预报性能的对比分析

为更好地释用数值模式的预报产品,采用客观分析和ETS评分方法,运用T639-thin模式、ECMWF-thin模式、Japan_thin模式及NECP模式对2014年7月发生在山西的3次降水过程的预报性能进行了效果检验和对比分析。分析结果表明：4家模式对欧亚大陆中高纬环流形式以及地面系统的调整和演变均有较强的预报能力;4家数值模式预报产品基本能把握雨带的走向,但对强降水过程中降水强度的模拟与实况相比偏差较大,而且对强降水中心的预报稳定性也较差;对于ETS评分,NECP模式的评分在3次过程中均较高,并且不同数值模式的24 h时效预报效果要优于其他预报时效。总体来看,对于环流形式的演变,EC模式模拟效果是最好的,其次是NECP模式,T639模式和日本模式次之;对于降水量级以及落区的预报,NECP模式预报较准确,具有较高的参考价值,其次是EC模式,而T639模式和日本模式预报的稳定性较差。     

2013年多模式对抚顺降水预报的检验

为了提高抚顺地区晴雨预报准确率,减少空报和漏报的发生,对2013年1—8月德国数值模式和日本数值模式降水预报产品的48h降水量减去24h降水量作为24h降水预报量进行晴雨预报准确率、降水评分、空报率和漏报率分析。结果表明：德国模式降水预报产品的2762、2863、2763站点和日本模式降水预报产品的3351、3452、3352站点的降水预报值与抚顺、清原、新宾的降水有很好的对应关系;德国和日本模式降水预报产品对抚顺24h降水评分相同,日本模式空报率高,德国模式漏报率高;德国模式晴雨预报准确率高于日本模式;在抚顺的日常24h预报中,德国模式降水预报产品更值得关注。     

乌江流域面雨量的WRF预报检验

为了研究WRF对乌江流域面雨量的预报能力,认识WRF降水预报的特点,提出释用思路。笔者运用晴雨预报、等级预报检验和预报偏差分析方法,对乌江流域2010—2013年汛期面雨量的WRF降水预报进行检验。结果表明,乌江流域的晴雨预报具有相当的可靠性。等级预报准确率在53%左右。按降水等级检验发现：WRF对无雨和小雨的预报,尤其小雨的预报有较好的参考性;但对中雨以上的降水预报能力较差。中雨以上随降水量增大,预报偏差增大;预报偏差大多偏小,接近正常的较少,偏差100%的较多。WRF对大降水的预报能力较差,对中雨的预报有一定可靠性。根据检验结果提出简单的集合预报方法,其与实况相关性更好,预报接近正常的比率提高,预报偏小的情况也有所改进。     

预报-观测概率匹配订正法在降水预报业务中的应用

为提高和改进模式产品对汛期降水预报准确率,利用近两年3—7月江西省92个地面气象观测站逐日降水资料和欧洲中心高分辨率数值模式预报24~72 h相应降水预报资料,采用Gamma函数作为累积降水概率分布拟合函数,将模式预报降水累积概率分布与观测降水累积概率分布进行概率匹配,获得不同量级降水的预报订正值,并检验了订正前后预报评分变化。结果显示:模式预报对江西降水预报存在大雨以上量级预报多漏报、小雨多空报的现象;经预报-观测概率匹配订正法订正后,可有效地修正模式预报系统性误差,对各等级降水有良好订正效果,尤其对暴雨的订正效果明显;时效越短订正效果越好。该订正法在业务中具有良好的应用效果。     

预报-观测概率匹配订正法在降水预报业务中应用研究

为提高和改进模式产品对汛期降水预报准确率，利用近两年3—7 月江西省92 个地面气象观测站逐日降水资料和欧洲中心高分辨率数值模式预报24~72 h 相应降水预报资料，采用Gamma函数作为累积降水概率分布拟合函数，将模式预报降水累积概率分布与观测降水累积概率分布进行概率匹配，获得不同量级降水的预报订正值，并检验了订正前后预报评分变化。结果显示：模式预报对江西降水预报存在大雨以上量级预报多漏报、小雨多空报的现象；经预报-观测概率匹配订正法订正后，可有效地修正模式预报系统性误差，对各等级降水有良好订正效果，尤其对暴雨的订正效果明显；时效越短订正效果越好。该订正法在业务中具有良好的应用效果。     

国内外气候模式对黑龙江省汛期降水预测分析

为了评估季节气候模式及多模式集合对黑龙江省汛期降水的跨季节预测能力,最终提高黑龙江省汛期气候预测准确率。基于1983—2017年中、美、欧三种季节气候模式的资料,将多模式集合预报技术应用于黑龙江省汛期降水预测,采用距平相关系数(ACC)、趋势异常综合检验(Ps)评估、分级评分(Pg)评估和距平符号一致率(Pc)4种定量评估方法全面评估了上述3种季节气候模式及多模式集合对黑龙江省汛期降水的跨季节预测能力,并最终给出适合于黑龙江省汛期降水的客观预测方法。结果表明：各家模式对黑龙江省汛期降水有一定的跨季节预报能力,但对于降水趋势的异常量级预测能力相对较差。各家模式预测评分比较来看,EC模式预测评分相对更好,在预测业务中可以重点考虑；多模式超级集合预测评分高于日常业务质量评分和多模式等权集合平均的预测评分,可以在汛期气候预测中参考。     

多国气候模式预测黑龙江省汛期降水的应用研究

为了评估季节气候模式及多模式集合对黑龙江省汛期降水的跨季节预测能力,最终提高黑龙江省汛期气候预测准确率。基于1983—2017年中、美、欧3种季节气候模式的资料,将多模式集合预报技术应用于黑龙江省汛期降水预测,采用距平相关系数(ACC)、趋势异常综合检验(Ps)评估、分级评分(Pg)评估和距平符号一致率(Pc)4种定量评估方法全面评估了上述3种季节气候模式及多模式集合对黑龙江省汛期降水的跨季节预测能力,并最终给出适合于黑龙江省汛期降水的客观预测方法。结果表明:各家模式对黑龙江省汛期降水有一定的跨季节预报能力,但对于降水趋势的异常量级预测能力相对较差。各家模式预测评分比较来看,EC模式预测评分相对更好,在预测业务中可以重点考虑;多模式超级集合预测评分高于日常业务质量评分和多模式等权集合平均的预测评分,可以在汛期气候预测中参考。     

积云与微物理方案对山西南部暴雨预报的敏感性试验

利用WRF(Weather Research and Forecast system)中尺度数值模式,采用KF、BMJ、GF 3种积云对流参数化方案和WSM5、WSM6、WDM5、WDM6 4种微物理方案,对山西南部2007年7月29—30日的一次特大暴雨过程进行数值模拟与敏感性试验,并对不同积云方案和微物理方案的降水预报性能进行定量评估。结果表明：粗网格选用不同的积云对流参数化方案,可以对细网格强降水的落区预报产生较大的影响,GF积云方案能够合理地预报出主雨带、降水中心的位置和强度,选择适当的积云方案可以使强降水预报的TS评分提高0.19;不同微物理方案对强降水中心位置、强度、分散程度等的模拟结果有显著差异,WDM6微物理方案对于此次山西南部暴雨过程的模拟能力最好,尤其对于强降水预报具有明显优势。进一步分析表明：微物理过程中水相物质预报量的增加,可以改进模式的降水预报性能;综合考虑各种水相物质混合比和数浓度的双参数方案的计算过程更为精确,强降水预报能力更好,双参数方案较单参数方案的强降水TS评分可以提高0.08。     

基于集合敏感性方法的台风“山竹”暴雨预报分析

本文利用实况观测资料以及ECWMF集合预报资料分析了1822号台风“山竹”对广西造成的降水情况,进一步利用集合敏感性方法分析了“山竹”不同降水阶段的关键系统及对降水预报偏差影响。结果表明：(1)台风“山竹”降水可分为三个不同阶段,对应不同降水区域,主要影响系统分别为台风本体、台风外围环流与冷空气结合以及台风后部偏南气流。(2)集合敏感性分析发现,该次过程第一阶段降水与台风位置本身最为敏感,位置越偏向西北,降水越强；第二阶段降水与台风位置、副高西脊区及地面冷高压均敏感,且与副高西脊最为敏感；第三阶段降水与低压位置、强度及副高西脊区、地面冷高压均敏感,且与地面冷高压最为敏感。(3)最优成员与集合平均对比分析显示,第一阶段的降水差异主要取决于台风强度及位置的差异。第二阶段降水的差异与台风位置、台风北侧地面冷高压强度的差异有关。第三阶段的降水差异则主要由低压、地面冷高脊强度及副高南缘差异造成。     

卫星资料在山西暴雨数值预报中的初步应用

旨在应用卫星云顶数据改进数值模式的水汽初始场,探讨利用卫星资料改进定量降水预报的可能性。利用ADAS(ARPSDataAnalysisSystem)综合云分析系统,将静止卫星云顶亮温数据加入到WRF中尺度模式中,对2013年7月9日夜间山西南部一次暴雨过程进行数值模拟和对比试验。结果表明：此次强降水过程发生在高空槽引导西北涡东移的环流背景下,低涡切变线附近生成的中-β尺度强对流云团是造成此次强降水的直接影响系统。融合卫星云顶数据改善了模式24h降水预报效果,有效减少强降水的空报,显著提高暴雨以上强降水的预报效果。进一步分析表明：融合卫星云顶数据后,模式可以获取中尺度系统信息,可以捕捉中-β尺度强对流云团;模式有效加强了对降水有重要影响的高湿区的分析,动力场能够快速协调适应;模式更加有效地预报出未来3h内降水模态的变化和移动,显著改善了强降水的临近预报效果。     

一次南支小槽引发的贵州南部暴雨天气过程的预报偏差分析

为了准确分析和精细化预报贵州暴雨的落区情况,基于NCEP 2.5°×2.5°的FNL资料和常规天气图以及数值预报等资料,对2015年6月13日发生在贵州南部及东南部的一次大范围较强暴雨过程的成因和预报偏差进行分析。结果表明:高空低涡冷槽、南支小槽、低空急流建立是此次暴雨过程的直接影响系统;假相当位温锋区的位置对强降水出现的时次和位置有一定的指示作用,并且暴雨区上空低层负涡度、高层正涡度形成抽吸结构,涡度移动的方向与天气系统的移动方向比较一致。副热带高压的缓慢加强西进是阻挡降水东移的关键,近地层西北偏北路径冷空气的补充为暴雨天气提供了触发条件,而垂直速度则为强对流天气预报中提供了很好的指示作用。EC模式对贵州暴雨预报时次和量级效果较好,但对降雨落区存在偏差。     

马鞍山大雾气候特征分析与预报方法

为了提高马鞍山地区大雾预报准确率,分析1961—2010 年近50 年来马鞍山地区大雾的气候特征,并建立基于配料法的大雾预报方法。结果表明：马鞍山市雾日集中在11 月—次年1 月,为“冬半年雾日多于夏半年”型。潮湿的空气（相对湿度为90%~100%）、微弱的风速（风速≤3 m/s）和适宜的气温(≤20℃)均有利于大雾的形成。925 hPa 和1000 hPa 是否有逆温层,对于雾的形成与维持极其重要。马鞍山大雾地面形势具体分为四类：弱高压型、入海高压后部型、冷锋前暖区型、地面倒槽型。选取水汽条件、冷却条件、层结条件以及风力条件作为大雾预报的基本“配料”,建立马鞍山大雾预报方法。利用EC细网格资料（2011 年9 月—2013 年12 月）对该方法验证的漏报和空报分析：TS 评分42.86%,漏报率6.9%,空报率55.74%。     

贵州最高气温预报方法研究

最高气温预报一直以来是贵州最为棘手的问题,近年来在国家气象局预报质量通报中,成绩较为靠后。为改变这一现象,笔者基于各预报中心常规气温预报资料及地面观测资料,在贵州境内展开最高气温的多模式集合预报研究。结果表明,多模式集合预报技术有效地改进了预报的准确率,在对2013年1月1日—2014年4月30日120 h的逐24 h预报中,各预报中心的多模式集合预报结果明显降低了预报的均方根误差,效果远优于最好的单个预报中心(ECMWF)和多模式的集合平均,不仅很好地改善了贵州最高气温的预报效果,还给当地预报及决策气象服务提供更有效的参考。     

集合预报产品在中长期t天气预报中的应用初探

为了研究集合预报在中长期天气预报中的应用,提高集合预报在天气预报业务中的应用水平,为日后的天气预报业务工作提供可利用的预报经验。本研究以集合预报产品为例,简单阐述了集合预报的基本原理、集合预报产品的概念,介绍了部分集合预报产品的定义、优点和缺点。在此基础上基于中长期天气预报,分析了2016年3月17日20时起报的一次中长期天气预报的实例,以此来探讨集合预报在中长期天气预报中的应用。