GRAPES中尺度模式的广东定量降水预报检验

采用客观降水检验方法,对GRAPES中尺度模式2011年4月1日～2012年3月31日广东降水预报进行了分级降水检验、时空分布演变评估以及降水预报个例分析。结果表明:随着降水量级和预报时效提高,模式降水预报质量呈现下降趋势;模式能够对降水过程时间演变做出准确的预报,对于实况较小的降水,模式存在预报比实况偏大的问题,而对于实况较大的降水,模式存在预报比实况偏小的问题;模式不能很好预报出与地形有关的广东3个降水中心;通过对一次台风降水预报个例分析表明,模式24 h预报能较好反映雨带分布和暴雨中心。     

WRF模式对吉林省2009年东北冷涡降水的预报能力检验

本文以08-08时的降水为例,应用自动站逐时观测数据和相应的模式预报资料,从降水区域预报、24小时降水量级预报、过程降水预报等几个方面检验XVRF模式对2009年6月份的冷涡天气的降水预报效果。结果表明,WRF模式对东北冷涡降水的预报无论在降水区域预报、不同时段降水、不同量级降水的预报上都表现出了较好的预报能力,特别是24小时降水晴雨确率;此外,对于冷涡天气的降水过程预报也较好,突出表现在逐时预报的晴雨确率、降水过程的起始时间等方面。这些结果都体现了WRF模式具有很好的使用价值和应用前景。     

T639和德国模式对新疆地区大降水预报的检验

对T639和德国数值预报模式(简称德国模式)的降水预报产品进行了分类检验,挑选新疆2011年6场大降水过程分别进行晴雨、大雨(雪)、暴雨(雪)对比分析,了解了降水模式产品误差并为业务中选择较好的预报产品提供了依据。结果表明:两种模式对预报过程降水落区和强降水中心都有较好的指示意义,在过程累计降水预报中,德国模式的晴雨预报准确率为80.49%,高于T639模式;大雨(雪)预报的准确率两种模式接近,大约为44%;T639模式暴雨预报的准确率为29.07%,明显高于德国模式。在逐24 h降水预报中,两种模式都以48～72 h的预报准确率为最高。     

基于误差权重的站点降水订正预报方法研究

基于2018—2020年逐日修水国家基本气象站降水实况和模式降水预报数据,对ECWMF、NCEP、JMA、CMA-GFS、CMA-SH9等5种模式24 h及48 h降水预报进行了误差分析及检验。结果表明,总体上各模式24 h、48 h降水预报误差均以一个量级的正误差为主;各模式24 h降水预报误差小于48 h;CMA-SH9、JMA模式24 h、48 h预报误差均较小;总体上各模式24 h预报评分优于48 h;华东模式、日本模式24 h、48 h晴雨准确率均较高;CMA-SH9、ECMWF、NCEP模式24 h、48 h降水预报各量级风险评分均较高;JMA模式对24 h暴雨及以上量级降水可能具有一定的预报指示意义;总体上各模式24 h、48 h降水预报风险评分随量级增大而降低,空报率、漏报率随量级增大而增大;总体上各模式24 h、48 h小雨预报性能较优,中雨均易空报,大雨均易漏报,暴雨及以上降水均易空报与漏报。进一步通过引入滑动训练期,并基于平均绝对误差权重的多模式集成订正方案对降水预报进行订正,且对订正预报结果进行了整体及分季节评估检验。结果表明,相对多数模式,经订正后24 h、48 h降水预报性能总体上均有所提升,即提高了预报准确率,减小了预报误差,改进了晴雨准确率,提升了小雨—中雨的预报评分,提高了夏季48 h暴雨及以上降水的风险评分,并降低了其空报率;48 h降水订正预报效果总体优于24 h,春季及秋季降水订正预报效果总体优于夏季及冬季。     

转折性天气降水预报检验方法及应用

采用转折性天气降水检验评估方法,从转折天气预报能力的角度评价了模式降水预报能力。对全球中期T213、日本和德国数值预报模式在2006年9月至2008年8月的降水预报检验评估分析表明:转折天气降水预报能力检验是目前降水检验方法的有效补充。3种模式的转折天气降水预报能力随着预报时效的延长,存在逐渐递减的趋势;短期预报能力分析,T213和日本模式春季最好,而德国模式是夏季最好;48h预报分析,T213和日本模式在长江中下游、华北及东北等部分地区、德国模式在四川盆地和华南部分地区预报效果较好。     

上海区域数值预报模式集合预报系统的建立与试验

以目前运行的上海区域业务数值预报模式为基础,从预报模式的不确定性出发构造8个预报成员,建立了上海区域数值预报模式集合预报系统的初步模型,并对2004年夏季进行了逐日48 h预报试验。结果表明:集合平均对华东地区城市降水、温度、海平面气压等气象要素的总体预报能力与分辨率高3倍的业务模式相当,其中对雨量较大降水、最低温度、海平面气压(0~24 h)的预报效果好于业务模式;集合预报还能提供客观化、定量化的降水概率预报,对降水的发生、尤其是特大降水的发生有着很好的提示作用。     

GRAPES区域集合预报对2019年中国汛期降水预报评估

2019年,数值预报中心开发了以GRAPES全球模式为驱动场,集合变换卡尔曼滤波为初值扰动方法,随机物理过程倾向项为模式扰动方法的10 km水平分辨率GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式,并投入业务运行。基于该模式,作者开展了2019年7～9月夏季降水不确定性的集合预报实时试验,并从统计检验和个例分析角度,与GRAPES-REPS V2.0和ECMWF全球集合预报模式进行对比,由此对GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式的降水预报能力给予客观评价,并分析了引起中尺度强降水预报不确定性的物理机制,研究结论可为诊断集合预报模式及改进集合预报方法提供依据。结果表明:（1）GRAPES-REPS V3.0区域集合预报系统的降水ETS评分在所有预报时效和量级内均优于GRAPES-REPS V2.0区域集合预报模式,降水成员具有明显等同性,且概率预报技巧FSS评分较高,GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式降水预报效果全面优于GRAPES-REPS V2.0区域集合预报模式。（2）GRAPES-REPS V3.0区域集合预报的集合平均降水BIAS评分及小雨和暴雨ETS评分均明显优于ECMWF全球集合预报系统,降水概率预报与ECMWF降水概率具有一定可比性。（3）个例分析结果表明,不同集合预报模式通过刻画中尺度特征物理量不确定性来捕捉降水预报不确定性,初始时刻,GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式和ECMWF全球集合预报模式环流形势分布较为相似,随预报时效演变,GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式对中尺度动力、热力场捕捉更为准确,相应地对降水落区与量级预报较好,概率预报技巧较优。（4）与ECMWF全球集合预报模式相比,GRAPES区域集合预报模式集合成员能很好地预报降水发生、发展、消亡整个过程,故GRAPES-REPS V3.0区域集合预报系统对中国汛期降水具有较强的预报能力。     

天气系统预报效果的量化检验方法及应用

对中国天气过程进行了分类,并介绍了一种针对模式对于降水及各种天气系统预报效果的天气学检验方法,将此方法应用于AREM模式对2007年降水个例预报及2005—2007年汛期天气过程的批量预报检验,得出结论如下:(1)此天气学检验方法能够对各类天气系统及降水进行有效的检验,(2)对于中国典型高空槽类降水,AREM模式总体上对高空槽预报较为稳定、强度接近实况,对降水预报稳定性相对较差、强度偏弱,槽预报的较好(差)与降水预报的较好(差)不完全对应,(3)对于梅雨锋类降水,AREM模式对副高预报总体偏西、偏北、偏强,对高空槽、降水预报均总体偏弱,副高预报的较好(差)对应降水预报的较好(差)。     

几种数值预报模式在广西降水预报效果的比较

根据最近5年的降水资料和T213、日本、德国三家数值模式降水预报产品,对三家数值模式在广西晴雨预报和降水分级预报的能力进行分析、比较,结果表明,T213模式的暴雨预报能力最强,日本模式在大雨及以下各级降水预报中预报能力最强,但降水的量级比实况偏小;德国模式对晴雨预报,特别是无雨天气预报能力明显高于日本模式和T213模式。     

AREMS/973模式系统对2004年中国汛期降水实时预报检验

2004年夏季5～8月，AREMS/973模式系统投入了业务运行，模式区域主要覆盖了中国大陆及周边临近地区，该模式系统基于中国气象局MICAPS/9210业务数据平台，每天2次、完全自动的实时预报24 h累积降水。作者主要对每日0000 UTC时起报的24 h累积降水预报场进行综合检验，由此对AREMS/973模式系统的24 h降水预报能力给予客观的评价。AREMS/973模式系统对于中国汛期降水具有很强的预报能力，其24 h 累积降水的月总降水分布很好地反应了汛期各时期主雨带的位置、强度及范围，同时该模式系统能够准确预报出独立降水事件的发生和发展，其中，长江中下游和东北地区预报降水与观测降水的时间位相吻合最好；除了5月和8月华北地区、5月西南东部地区、以及5月和6月长江中下游地区，AREMS/973模式系统预报的降水强度总体上弱于观测降水强度，且对于25 mm 以上量级的降水过程， 模式预报的降水范围小于观测降水范围。AREMS/973模式系统预报降水的能力随着降水量级的增大而减小，降水量级愈大，模式预报技巧愈低，对于50 mm 以上量级的降水过程，模式系统预报降水事件的发生概率类似于随机偶然事件的发生概率。5月，长江中下游地区降水预报略优于其他地区，其次是华南地区，6月雨带北移至江南和江淮地区，此时，长江中下游地区降水预报显著优于其他地区，7月末至8月华北雨季开始，降水预报最优区北移至华北地区，即AREMS/973模式系统降水预报最优区随着雨带的北移而北移，主雨带所在区域往往也是模式降水预报最优的地区。作者对此进行了初步探讨。     

中国旅游气候适宜性评价研究

利用1960—2014年中国2479个气象站资料,从白天雨量占比、白天雨日占比及日照时长的评价标准等方面,对Mieczkowski提出的旅游气候指数模型进行了完善,构建了旅游气候适宜性指数(TCSI)。通过对中国20个旅游城市的检验表明,在不考虑景观特色时,TCSI在时间、空间上能准确、精细地表征旅游气候的适宜性,对避暑避寒地、滨海旅游地等具有较好的适宜性描述。利用TCSI对中国旅游气候资源精细化分析结果表明,5—9月我国大部分地区为适宜—非常适宜区域,占比稳定在92%以上;而冬季适宜区范围较小,40°N以北的地区基本不适宜旅游。在各分项因子中,热舒适性因子在冬、夏季贡献较显著,降雨、日照、风效因子在不同季节对不同地区的贡献差异较大。     

基于多状态Markov链模式的极端降水模拟试验

文中建立了基于多状态一阶Markov链的逐日降水量随机模式式结合广义帕雷托分布(GPD)产生夏季逐日极端降水量的模拟资料,结果所显示的各种气候特征表明,绝大多数站点(尤其是中国东部多雨地区)都达到较高的精度.分析表明,该模式对中国东部极端降水特征的模拟能力在某些方面优于两状态一阶Markov链模式.对东部6个代表站模拟试验结果表明,月降水均方差、日降水极大值、月半均降水日数、日降水均方差、日平均降水量等指标与实况比较,均证明该模式对逐日降水量的模拟效果较好,基本模拟出降水量的各种特征.对中同东部78个代表站采用的两种模式模拟结果对比发现,除日平均降水量以外,月半均降水日数、日降水平均极大值都与实际观测结果较为一致,总体上优于两状态模式,说明用该模式在全国范围内模拟逐日降水特征尤其是极端降水特征有较高的町行性.例如,由其中6个代表站模拟资料所拟合的极端降水GPD模式具有较高的拟合优度.无论从门限值或重现期值来看都可发现模拟与实测结果有较好的相似性,且两者门限值的误差越小,重现期极值的差距也越小.证明Markov链模式对极端降水的模拟有广泛的适用性.     

Precipitation — elevation relationships over Sri Lanka

Summary The change of rainfall totals with height has been the subject of much investigation in many parts of the world. The rates of increase or decrease vary with the climatic regime experienced. This study of Sri Lankan rainfall shows that the relationship between height and mean annual rainfall is complex. Examples of increases and decreases of rainfall with height are found. The climatic regime of the area is important in controlling the level of maximum rainfall.With 7 Figures     

长江三角洲地区区域气候模式的发展和检验

利用区域气候模式对大尺度天气过程进行模拟, 分析了模式对多种降水过程模拟能力的差别, 对模式中的物理过程、积分步长对模拟结果的影响进行了简单的分析; 并利用模式模拟了长江三角洲地区地面特征改变对气候的影响。模拟结果显示, 长江三角洲地区植被退化、城市化面积扩大等因素会引起比较显著的局地气候变化。     

植被对云南气候要素影响的敏感性试验

利用MM5模式对云南两个具有代表性的强降水过程进行高分辨率模拟,通过下垫面植被的敏感性试验,考察云南气候要素(降水、温度、湿度、风等)对下垫面植被状况的敏感性,从而达到了解自然环境及人类活动在云南天气、气候及气候变化中的作用与影响,以期提高对未来天气、气候变化、环境变化及其对人类社会发展影响的预测和评估能力。试验结果表明,下垫面植被状况的改变对云南气候要素值的影响非常明显,这种影响一般在近地面至700 hPa之间;下垫面植被覆盖率的锐减,使云南降水范围、降水量、空气湿度急剧减小,温度、风力、蒸发能力、干旱指数迅速增大,加剧了云南的干旱化和沙漠化,最终将导致云南的天气气候和环境生态系统偏离本来的平衡状态和演变过程。但下垫面植被状况的改变对降水中心、冷(暖)中心、干(湿)中心位置影响不大。     

雨区相对面积的出现概率分析

讨论了雨区在天气图上占的相对面积问题。发现不同的雨区相对面积联系着不同的概率,从而形成了一个概率分布函数。还得到了雨区相对面积的出现概率与气象站出现降水的气候概率的理论关系。     

Evidence of climatic change in Nigeria based on annual series of rainfall of different daily amounts, 1919–1985

Annual series of light rainfall, moderate rainfall and heavy rainfall are computed for 4 zones arranged from south to north in Nigeria: Coastal, Guinea-Savanna, Midland and Sahelian zones. Daily rainfall data for the period 1919–85 are utilized. Each series is examined for evidence of change in structure in terms of pattern of decrease and increase in dry and wet years, the overall trend, and the occurrence of runs of dry and wet years. The northern Nigeria (Midland and Sahel) heavy rainfall series and the Sahel moderate rainfall series are found to depict evidence of climatic change as defined by Landsberg (1975) that climatic conditions must change to a new equilibrium position with the values of climatic elements changed significantly. On the other hand Landsberg's definition of climatic fluctuations as involving temporary deflection which can revert to earlier conditions is found to fit the 4 regional light rainfall series and the Midland area moderate rainfall series. The southern Nigeria moderate and heavy rainfall series are found to depict only evidence of high frequency oscillations about a stable long-term mean. The recent drought in Nigeria north of about 9° N is shown to be associated with a large decline in moderate and heavy rainfalls over this part of the country.     

沙澧河上游关键区汛期强降水面雨量对洪峰的影响

根据河南省气候中心提供的1980-2000年6月1日至8月31日沙澧河流域上游关键区所选取测站逐日20时-20时降水实测资料,建立了面雨量库,并利用统计方法分析了沙澧河上游关键区面雨量气候特征以及面雨量与洪水的关系,结果表明:沙澧河上游关键区面雨量年际变化非常大,且年面雨量趋势是增加的。沙澧河流域上游关键区汛期逐月月平均面雨量以7月最多,其次是8月,6月最少,并且6月和7月月平均面雨量有增加的趋势,而8月则有减少的趋势。强降水面雨量预报对于预测洪峰有很好的指示意义。     

中国1 min降雨量极值的统计研究

由于中国降水阵性很强,短历时降水极值就是世界极值,已有的估计1 min降雨量极值的气候学模型可能不适合用于中国。在分析大量水文气象资料的基础上,提出了时间风险率确定条件下降雨量极值随降水历时变化的幂律模型,找到了用业务自记资料估计1 min降雨量极值的方法。进一步建立了3类气候学模型。与国外已有模型相比,不仅更适合中国降水气候特征,具有较高精确度,且可反映地区、季节和年际变化,为有关设备的设计和应用提供更多信息。     

丘陵地区面雨量计算方法及应用

根据高斯权重客观分析原理，在考虑了流域内各地的降水气候差异和地形分布特点的基础上，找出一种适合于丘陵地区的面雨量计算方法。并将该方法计算的面雨量与泰森多边形法进行比较，研究了这两种计算方法的优缺点；此外，还研究了面雨量与流域的洪涝灾害的关系。结果表明，两者关系非常密切，流域面雨量的变化能较好地反映未来洪水的变化趋势。