英国的“伏朗梯尔思”(FRONTIERS)计划——利用雷达资料和卫星云图进行短时降水预报的计划

一、引言近二十年来数值天气预报取得了很大的进展,但是对于1～6小时的短时(极短期)预报,特别是对于短时降水预报,却没有取得明显的进展。造成这种状况的原因之一,是缺乏中尺度观测资料,为此,在气象卫星出现之后人们就想利用雷达和卫星资料来进行短时预报。本文所介绍的就是英国进行短时降水预报的专门方法,它是作为1978年开始的短期天气预报试验课题的一部份。这个课题的目的是,根据所建立的新观测和资料处理设备,采取发展分析和预报技术,并同时加深对于中尺度天气系统的基本     

短时预报简介

近几年来短时预报在国外很受重视,1981年8月25—28日在西德汉堡首次召开了国际性的短时预报讨论会。会议由国际科协云物理、辐射和动力气象委员会以及世界气象组织联合召集,与会代表的广泛性表明短时预报具有多学科性质。它涉及云物理学、中尺度气象学以及观测通信等气象业务服务系统。会议交流了各国在短时预报科研和业务服务工作方面的经验。目前国家气象中心只发布12小时以上的预报,12小时以内大     

国家级中尺度天气分析业务技术进展Ⅱ：对流天气中尺度过程分析规范和支撑技术

中尺度天气分析技术在对流性天气的短期预报业务中发挥了重要作用。文章介绍了国家气象中心正在发展和试运行的对流天气中尺度过程分析规范和支撑技术,旨在为中尺度对流天气的短时临近分析和预报提供技术方法,其客观技术支撑为中国气象局强对流短临预报系统SWAN、强对流天气综合监测技术和自动站资料快速客观分析技术等。文章以2011年4月17日强对流过程为例,介绍了如何利用多源观测资料(常规和非常规资料)快速识别和掌握强对流天气(短时强降水、雷暴大风、冰雹、龙卷等)实况,分析当前对流系统类型及其结构特征,判断未来影响对流系统发生、发展的中尺度环境条件,并综合考虑客观自动外推算法产品,最终指导预报员对未来0～6 h内的强对流天气影响区域进行短临预报预警。业务试验表明,对流天气中尺度过程分析技术可为强对流天气短临预报业务提供重要参考和依据。     

吉林省短时强降水天气的中尺度特征及概念模型

利用2005-2012年吉林省逐时降水资料及相应的北半球高空、低空、地面观测资料,采用中尺度分析方法分析了吉林省短时强降水的中尺度特征,总结了冷涡影响类、高空槽类、副高后部类三类短时强降水天气的中尺度概念模型,为预报员今后预报此类天气提供参考和技术支持。     

一场初冬“雷打雪”天气的中尺度特征分析

利用探空资料、T639数值预报产品和多普勒天气雷达资料,对2009年11月郑州地区的一场"雷打雪"天气过程进行了中尺度特征分析,结果表明:大尺度环流背景为暴雪的产生提供了有利条件,而中尺度露点锋是"雷打雪"天气发生的直接影响系统,中低层强烈的逆温层和"上干中湿下冷"的大气垂直结构为对流天气的产生储备了充足的不稳定能量,干暖盖指数对冬季对流天气的发生有一定的预报指示意义;多普勒天气雷达的径向速度产品是制作"雷打雪"天气短时临近预报的重要依据。     

浙江省致灾强风暴天气监测预警业务平台建设设计

用网格化管理的思路,应用卫星、雷达、闪电定位仪、中尺度自动气象站等探测信息和中尺度数值预报产品,建立一套基于地理信息系统基础上的“浙江省致灾强风暴客观短时临近预报和预警业务系统”,实现强降雨、强风等短时灾害天气的监测预警定性到定量的转变,从主观到客观的转变。     

MM5模式在三峡工程大风预报中的应用及检验分析

利用基于MM5中尺度模式的短时预警系统的逐小时风向风速预报产品和三峡工程周边自动气象站逐小时观测资料,对2007年1月至2008年5月三峡坝区发生的大风大气进行预报检验分析.结果表明,中尺度模式对雷雨大风基本无预报能力,但对晴卒系统性大风有很强的预报能力,模式可以对晴空系统性大风的出现时间、强度变化趋势和风向提供较准确的预报,对晴空系统性大风的结束时间也有一定的预报能力.宜昌市气象局利用基于中尺度模式的短时预警系统预报晴空系统性大风,用多普勒雷达对雷雨大风进行临近监测,近年来在三峡工程气象保障服务中取得了良好的服务效果.     

国家级强对流潜势预报业务进展与检验评估

为了推动我国现阶段天气预报业务向专业化和精细化方向发展,国家气象中心自2009年组建了强天气预报中心并开展了国家级强对流落区潜势预报业务。开发了基于加密自动气象站WS报、全国闪电定位监测网、FY系列卫星以及雷达组网等多种实况观测资料的强对流实时监测产品,制定了基于MICAPS 3.0业务平台的《中尺度天气分析规范》,研发了基于全球模式T639以及区域中尺度模式GRAPES-RUC、WRF-EPS等模式输出量的强对流动力热力参数的诊断分析产品及潜势预报方法,建立了国家级强对流天气实时预报业务并发布雷暴、雷雨大风和冰雹、短时强降水等分类落区预报指导产品。对2010年4—9月国家级预报产品进行的客观检验结果表明：6小时间隔雷暴TS评分为18%,短时强降雨为2.6%,冰雹和雷雨大风为2.1%;12小时间隔雷暴TS评分为18.4%,短时强降雨为4.1%,冰雹和雷雨大风为1.3%。     

宁夏“5·16”强对流天气跟踪分析及冰雹预报模型

利用逐时自动站资料、WRF模式数值产品、卫星云图、雷达产品等资料对2009年5月16日宁夏冰雹、短时强风等强对流天气进行了跟踪预报分析。结果表明:利用水汽通量散度数值产品中大气低层水汽通量的辐合或辐散可作为对流活动产生的重要依据之一。而卫星云图中的强对流云团的识别和新一代天气雷达基本反射率强度、液态水含量、冰雹指数、中尺度气旋产品是短时冰雹天气及短时雷雨大风天气预报的有利工具。并对2004—2008年出现的冰雹天气进行统计分析,建立了宁夏冰雹天气预报预警模型。     

宁夏“5·16”强对流天气跟踪分析及预报模型建立

利用逐时自动站资料、WRF模式数值产品、卫星云图、雷达产品等资料对2009年5月16日宁夏冰雹、短时强风等强对流天气进行了跟踪预报分析。结果表明：利用水汽通量散度数值产品中大气低层水汽通量的辐合或辐散可作为对流活动产生的重要依据之一。而卫星云图中的强对流云团的识别和新一代天气雷达基本反射率强度、液态水含量、冰雹指数、中尺度气旋产品是短时冰雹天气及短时雷雨大风天气预报的有利工具。并对2004—2008年出现的冰雹天气进行统计分析,建立了宁夏冰雹天气预报预警模型。     

潜热加热纳近方法在地面降水资料同化中的应用

基于国家气象中心GRAPES_Meso高分辨率区域模式,针对中尺度数值预报模式中预报雨带形成滞后问题,研究了潜热加热纳近方法在地面降水资料同化中的应用,以期提高短时数值天气预报的水平。2013年6月20日—7月20日的初步试验结果表明:通过调整模式潜热加热廓线,可以改进初始场中温、湿、风等要素的合理分布,增加降水区的对流不稳定性;潜热加热纳近方法可以缩短模式的调整适应 (spin-up) 时间,改进短时降水预报的落区和强度,提高3 h,6 h,12 h的降水预报TS,ETS评分;与传统的冷潜热加热纳近的试验结果相比,改进的暖潜热加热纳近试验对降水落区和强度的预报更接近观测,但强降水中心范围略大。     

峡谷地形对两次极端降水的作用

利用地面加密自动站、常规观测资料、NCEP再分析资料和两种模式产品,对发生在宜昌峡谷地区2016年7月7日局地极端短时强降水过程和2018年4月22日稳定性极端降水过程形成原因及模式预报性能进行检验分析。结果表明:(1)强的块状回波稳定少动,造成7月7日高效率的对流降水。4月22日降水既有沿山中尺度对流回波造成的对流降水,也有螺旋状涡旋回波形成的锋面层状云降水。(2)山谷风形成中尺度切变线,触发对流,中尺度切变线发展为中尺度涡旋使对流加强是极端短时降水形成的主要原因。(3)地形强迫抬升使对流降水强度明显增大,锋面层状云回波受地形阻挡影响长时间维持是稳定性极端降水形成主要原因。(4)地形相差大的地区模式预报性能差异较大,模式对复杂地形下的对流降水预报偏弱,导致系统强度出现差异,进而影响降水强度预报。     

上海地区初夏暴雨短时预报方法

本文根据中尺度地面图上温度场与流场的不同配置,得出5类中尺度流型。以其为主要框架研制的短时预报方法,经1989、1990年业务试报,其临界成功指数(CSI)分别达到0.56及0.67,表明该方法对上海地区初夏对流性暴雨有一定的预报能力。     

青海东北部一次短时强降水天气过程诊断分析

运用高空、地面、自动站、卫星云图、数值预报产品等气象资料对2012年8月16日发生在青海东北部大通和互助两县的短时强降水天气过程做了诊断分析,结果表明:小槽南下东移和副高向高原地区的伸展与北抬为这次短时强降水发生提供了有利的环境场;东移的低空切变线为中尺度对流系统的形成和发展创造了条件;东西两路冷空气相遇迅速抬升暖湿气团是这次短时强降水的主要原因;地形辐合抬升影响和中小尺度涡旋为这次短时强降水天气提供了重要的动力条件。     

多种探测产品在副高边缘一次短时预报中的应用

综合运用风廓线产品、多普勒天气雷达、GPS水汽探测产品和ANC预报产品以及中尺度数值预报模式,分析了2008年7月9日位于副热带高压边缘的青岛奥帆海区天气的变化,结果表明,风廓线产品可以很好地表征副热带高压的变化趋势,结合多普勒雷达资料、ANC预报产品和GPS水汽探测产品,制作特定区域短时降水预报,效果比较显著。     

深圳市短时、临近气象预报、预警业务系统简介

基于多普勒雷达、中尺度自动站网资料,深圳市气象局2005年开展了“短时、临近气象预报、预警业务系统”的研究。系统提供了强对流天气自动报警功能,包括预警业务流程、短时预报制作和发布、预报查询、系统管理等功能模块;系统的开发采用java和jsp语言编程,能够有机地与深圳气象台现有业务系统融合,并将业务管理融入系统中,减轻了预报员的工作强度。     

2006年7月3日黄淮地区大暴雨过程分析

利用地面和高空常规气象观测资料及全省自动站逐时观测风场资料、MM5中尺度数值模拟资料、多普勒天气雷达观测资料,对2006年7月3日发生在黄淮地区的大暴雨过程进行分析和模拟.结果表明:这次暴雨是由高空低涡前部强盛西南暖湿急流与地面生成的中气旋影响造成的;切变线两侧大气层结的强烈不稳定对形成此次短时暴雨有重要促进作用;此次临沂市短时暴雨是由低空切变线上生成的中β尺度气旋东移影响的;在有利的大尺度环流背景下,可利用数值预报产品预估过程集中影响时段,结合卫星云图资料范围大,雷达回波探测性强,自动站资料实时性、灵活性强等优点,进一步作好短时暴雨的临近预警预报,提高短时暴雨的预报提前量,努力降低短时暴雨造成的经济损失.     

目前和将来用卫星资料作中尺度天气预报的难点及可能性

卫星资料与其它气象信息相结合的有效使用,对当前及未来的短时预报都是一个关键问题。这种与其它气象信息相结合的有效使用,可能涉及到把资料输入到中尺度数值模式或知识库,以及按时间的函数把卫星资料与其它气象资料相结合去解释它们的产品。利用日常可以得到的地球静止气象卫星资料,气象学家能够观察到中尺度机制所导致的中尺度天气的发展。从卫星资料得到的这些见解,正在帮助实现中尺度预报和短时预报。由于日常可以从一系列栩栩如生的卫星云图以及卫星探测资料中得到大量的信息,那么如何更好地从这些资料中提取有用的信息为中尺度预报所用,是气象学家们所面临的最大难点之一。     

宁夏灾害性天气短时临近监测预警平台简介

根据完善气象预报预测系统的规划和需求,在继承和改进短时临近预报业务工作多年成果的基础上,宁夏气象台建立了灾害性天气短时临近监测预警平台。该平台设计为B／S和C／S架构有机结合,由数据运算程序集、数据库和网站3个部分交互协作的业务系统。本文从平台设计思路、结构特点、各模块主要功能等对宁夏灾害性天气短时临近监测预警平台作一简单介绍。该平台根据宁夏气象业务发展和防灾减灾实际需要研发,评估、优化、更新、整合了已有研究成果,融合多种探测资料与方法,突出短时临近灾害性天气实时监测预警和多模式预报产品检验评估与综合集成预报技术,建成以集成预报、国家指导预报、中尺度数值预报等定量化预报产品为基础,集“实时监测预警与综合分析、强对流灾害天气预报方法、检验评估与集成预报、预报预警快速制作分发”等为一体的业务平台。     

国家级中尺度天气分析业务技术进展Ⅰ：对流天气环境场分析业务技术规范的改进与产品集成系统支撑技术

中尺度天气分析技术已经在我国天气预报业务中发挥了重要作用。2011年以来国家级中尺度天气分析业务技术取得了明显进展,促进了国家级强对流预报业务的发展。《中尺度天气分析业务技术规范》已重新编写和完善,内容分为两篇,第一篇是中尺度对流天气环境场分析;第二篇为中尺度对流天气过程分析,第二篇为新增内容,将另文介绍。短时和短期时效内中尺度对流天气环境场条件分析以配料法思路为基础,重新编排和简化了分析内容,兼顾分析的精细化和分析产品的可操作性,增加了分类强对流天气分析量化指标建议供预报参考,新增了基于局地探空的强对流天气分析规范。中尺度天气分析业务的支撑技术是推进该业务的必备基础,因此国家气象中心改进了MICAPS 3中尺度天气主观分析工具箱功能;开发了中尺度天气分析产品集成系统,包括强对流天气监测产品、中尺度天气分析主观和客观产品、基于不同数值模式预报的强对流参数诊断产品等的数据产品和图形产品等。