模式输出统计预报方法(连载之二) 第二章 数值预报简介

第一节数值预报基础在第一章中介绍了用数值预报做形势预报比主观预报好,做要素预报目前最好的方法是 MOS 方法。MOS 方法是在数值预报基础上,用数理统计方法做出要素预报。而数值预报是怎样做出来的,台站预报员一般不很熟悉,要想比较深入地学习数值预报,需要一定的数理基础,并且要经较长时间的学习。在这一章只想简要介绍数值预报怎样做出来的。     

《数值预报工作介绍》等

中央气象局气象科学研究所二室前不久印发了《数值预报工作介绍》及《数值预报中使用多时刻观测资料的问题》两集(油印本)。前者主要介绍客观分析和资料的处理、自动输入和分析预报图的自动输出,一个有限区域数值预报的五层初始方程模式以及在数值预报中所引进的一些新方法,如二维数、位相空间及有限元法在天气预报中的应用。同时还介绍了水平边界条件的几种给法和战时的分析和预报。后者介绍     

和预报员谈数值预报

用尽可能非专业的词语,向预报员介绍数值预报的成就、问题与应用。在简单回顾数值预报发展历史的基础上,重点分析了近十几年来数值预报的主要技术进步与有待解决的问题,对比了数值预报与主观经验预报的各自优势与不足,提出了优势互补对于提高业务预报的重要性。还分析了数值预报的技术进步对于数值预报产品释用的影响,以及预报员参与数值预报发展的可能性与必要性。     

数值预报产品释用方法探讨及其业务系统的建立

本文介绍了几种数值预报产品的释用方法以及一个数值预报释用系统的建立。该系统具有检索国内外各类数值预报形势场及物理量场、500 hPa西风环流指数演变、单站高低层物理量表、数值产品误差和预报能力比较、调阅各类传真图、多维图形显示等功能,为预报员在分析制作预报中提供了更多更实用的数值预报产品释用信息。     

灾害天气国家重点实验室成功举办数值预报系统理论高级讲座

为了使数值预报中心的研究人员和研究生能够了解数值预报的历史、发展以及现今研究的最前沿，灾害天气国家重点实验室数值预报研究部2006年底举行了“数值预报理论基础”系列讲座。讲座每星期两次，邀请了我国在数值模式方面做出突出成绩和贡献的老专家，如中科院大气物理所的纪立人、陈嘉滨先生，从数值预报的基础公式和数值解法，一直到国内外的最新研究成果进行了完整的介绍。     

利用MM5开展精细化预报业务

介绍了怀化市气象台利用中尺度数值预报模式系统(MM5)开展精细化预报制作的情况.提出随着地市气象卫星综合应用业务系统(9210工程)和计算机网络的全面建成,特别是微机版本的中尺度数值预报模式(MM5)在地市级气象台站应用,使得地市级气象台开展精细化预报业务服务成为可能.并简单地介绍了精细化预报的制作方法、预报产品种类、精细化预报产品对外发布的方式以及预报效果.     

台风数值预报技术研究进展

介绍了近年来台风涡旋初始化技术、台风数值预报模式技术,以及台风数值预报中的关键物理过程等数值预报技术的研究进展情况。     

国家气象中心集合数值预报业务系统的发展及应用

介绍集合数值预报的基本概念，简要回顾国家气象中心的集合数值预报系统的开发过程，并概述了国家气象中心现有的中期集合数值预报业务系统的组成、集合数值预报产品的解释与应用、集合数值预报的未来发展趋势。     

T63数值预报产品动力释用的可能性

讨论了我国数值预报模式输出的物理量场在我区日常天气预报中应用情况和应用技术路线；介绍了国内对数值预报产品进行再加工的一些方法；试分析了我区T63数值预报产品动力释用的可能性.     

数值预报发展的新方向——集合数值预报

数值预报走过了百年的历史(V.Bjerknes,1904)[1],取得了了不起的成就,预报准确率有了很大的提高。但是,考虑到大气的非线性作用以及初值和模式造成的数值预报不确定性,要提高传统的单一确定性预报的技巧越来越难。基于大气初值的敏感性试验,Lorenz提出了数值预报发展的新方向——集合数值预报。通过介绍集合数值预报的基本思想和方法;并针对初值和模式的不确定性,概述现有集合数值预报成员的产生方法及国内外的研究进展;同时解释怎样检验集合预报的结果的论述,如何从众多的集合预报产品中提炼有用的信息及预报产品的释用。     

江西抚州2008年低温雨雪冰冻天气过程成因分析

利用常规气象资料、数值预报产品,从天气形势、物理量等方面,分析了2008年1月12日-2月2日江西抚州长时间低温、雨雪、冰冻天气过程的成因。结果表明,乌拉尔山阻塞高压的建立、青藏高原南侧到孟加拉湾南支低槽异常活跃、西北太平洋副热带高压偏强偏北,为这次过程的发生提供了有利的环流背景;700hPa西南风急流不仅为低温冻雨的发生提供了充沛的水汽条件和动力条件,而且还有利于中低层逆温层结的形成和维持;过程后期赣中、赣南的暴雨区,与垂直速度所表现的强烈上升区相对应。     

SWAN系统雷达定量降水估测产品在江西的应用

利用SWAN1.0系统对江西省2010年1—7月的25次降水过程进行反算。结果表明,雷达定量降水估测(QPE)产品在江西省的主汛期(4—7月)应用效果要好于非主汛期,QPE产品的1 h雨量值比实际观测值要小,偏差大约20%;对3块小流域的QPE检验,其中2块小流域的QPE产品误差与全省范围的误差差别很小,QPE对小流域短时中阵雨以上量级的降水具有较高可靠性。依据检验工作的结果,开发出的QPE修正产品可以作为江西省短时临近天气预报业务使用。     

江西局地强对流天气的多普勒天气雷达产品特征

利用江西省2002--2007年局地强对流天气过程的多普勒天气雷达产品资料,通过统计分析多普勒天气雷达最大反射率因子、垂直积分液态含水量及其密度、三体散射和中气旋等产品特征,对江西省突发性局地强对流天气的临近预报预警进行研究。结果认为,江西突发性局地强对流天气主要出现在春季和夏季,夏季突发性局地强对流风暴的伸展高度普遍比春季高。最大反射率因子≥55dBz可以作为局地强对流天气预警的临界指标,≥60dBz可以作为局地冰雹预警的临界指标;VIL密度≥2．8g/m^3可以作为局地强对流天气预警的临界指标,≥3．2g/m^3可以作为局地冰雹预警的临界指标,≥4．0g/m^3可以作为较大冰雹预警的临界指标。三体散射是大冰雹的有效判据。风暴内出现中气旋特征,应立即发布强对流天气预警。很多突发性局地强风暴不一定会出现中气旋特征报警,在这种情况下应通过分析径向速度产品来判断中气旋特征。     

天气雷达风暴跟踪信息拼图技术设计与应用

基于天气雷达风暴识别跟踪信息STI（Storm Tracking Information）拼图技术设计与应用,对该技术在江西雷电、雷暴大风、冰雹等强天气监测预警能力进行了分析。结果显示：通过对江西8部天气雷达的STI产品进行雷达算法解码,建立STI数据库,按照雷达拼图时间间隔,从数据库中调入STI数据进行15 min、30 min、45 min和60 min路径显示,形成多部雷达的组合STI产品。组合STI产品弥补了单部雷达的不足,对于判断未来1 h回波的移动方向、移动速度有明显的指示意义。而密集指向区对应于回波未来位置的确定效果更好,考虑到整体移向的修正位置更佳,在多次飑线、冰雹等强天气过程中得到了验证。组合STI产品还有助于识别回波系统,对于多个系统并存的天气过程中有很好的对照价值。密集指向区的出现说明回波系统进入发展旺盛期,密集指向区的消失预示着回波系统明显减弱。     

区域雷灾易损性及其区划的实证分析

分析了区域自然环境、经济状况和雷电灾害情况,根据江西省雷电灾害资料和年平均雷暴日统计资料,选取雷击密度、雷电灾害频数、经济易损指标、生命易损指标作为雷灾易损性评价指标。对江西省各设区市的雷灾易损性进行了综合评估,初步形成了江西省雷灾易损度区划。提出了区域雷灾易损性分析和区划的模式,为区域防御和减低雷电损失的规划提供了科学依据。     

江西气候生态产品价值实现的探索与思考

江西省气象部门针对气候生态产品价值实现开展了许多探索,积累了一系列的先进经验。文中从江西气候生态产品价值实现途径、效益、政策等方面进行思考和分析,认为政策先行营造制度环境、创建品牌实现气候价值、试点示范稳步实践创新和搭建平台培育价值理念等手段为挖掘气候好资源做好“两山”转化工作提供了有力支撑。针对发现的问题,提出了建议：理念创新,将气候资源价值转化固化于制;机制创新,用制度保护气候资源价值实现;载体创新,创品牌实现气候生态产品价值。     

“97-11-24”和“97-11-27”大暴雨过程诊断分析

利用T106物理量资料,对1997年11月24日和1997年11月27日两次江西大暴雨过程进行了诊断分析,并与夏季大暴雨的物理量特征进行了比较,得到了江西冬季产生大暴雨的物理条件,为冬季暴雨预报提供一些参考。     

江西一次大雾天气诊断分析和ECMWF集合预报产品释用

利用常规气象资料,对2013年11月15日出现在江西省北部地区的一次大雾天气过程进行了诊断分析,并利用ECMWF集合预报产品对该大雾天气过程的预报进行了解释应用。诊断结果表明,该次大雾天气过程是一次典型的辐射雾。14日傍晚到夜间,江西省北部地区转处冷高压控制,阴转晴,冷空气和地面辐射共同造成的冷却作用明显;大雾发生时的逆温层高度大约在981 hPa;1—3 m/s的风速有利于形成较厚的冷却层;地面相对湿度大,水汽充足。通过对ECMWF集合预报的气温、地面湿度、地面风速和天空总云量预报产品的释用,可以在大雾出现的前日判断出江西省西北部地区同时满足辐射雾出现4个条件(水汽、晴空辐射冷却、微风、近地层的稳定层结)的概率最大,因此出现大雾的可能性最大;江西其他地区不能同时满足4个条件,出现大雾天气的可能性很小。随着对集合预报产品的不断深入挖掘,可以进一步提高集合预报对大雾等灾害性天气的预报能力。     

基于改进型逆推法和模糊评价法的暴雨服务效益评估

对2010—2022年江西省70次暴雨过程开展了气象服务效益评估,在充分考虑政府组织决策水平、部门联防联动、公众参与及气象服务水平等影响的情况下,加入赋权系数,结合隶属度函数构建重要因子矩阵,基于改进的逆推法和模糊综合评价法建立了江西省暴雨灾害气象服务效益评估模型,实现了江西省暴雨灾害气象服务效益定量化评估。结果表明,2010—2022年江西省暴雨灾害直接经济损失和气象服务效益均有逐渐增长的趋势,不可避免损失因子为0.17—0.50,气象服务效益占经济总损失的25%—45%。暴雨灾害直接经济损失和气象服务效益相关性较高,表明气象服务在防灾减灾工作中起重要作用。     

基于数据湖的智能网格气象预报业务产品服务模式初探——以江西省为例

随着智能网格业务不断发展,智能网格气象预报业务产品种类、数量日益增长,给产品的存储管理带来挑战。针对江西省智能网格气象预报业务产品收集及存储现状,采用PostgreSQL、Kibana、Elasticsearch等开源技术,提出了基于气象大数据云平台的气象数据湖建设思路,实现产品集中存储和管理,并提供统一共享服务,解决了海量多源数据产品存储、管理和共享等技术难题,为业务用户能够高效共享和应用数据产品提供数据环境支撑。