位移和最大相关距离在ECMWF集合预报产品中的应用

文章提出了一种对集合预报产品进行自动划分的新方法, 即位移和最大相关距离。 其基本假定是集合预报成员在一定程度上代表了未来可能发生的某类天气形势, 为此引入了天气类型的概念, 并以法国中期预报员总结出的影响法国的 5 类天气形势为基础, 对欧洲中期天气预报中心(以下简称 ECM WF)的集合预报产品进行了划分。结果表明, 大气的可预报性与预报时效、预报的天气有关。 该文提出的新方法简洁直观, 便于使用, 在天气类型和实际天气之间建立了最直接的联系, 大大压缩了集合预报产品的信息量。 ECM WF 的集合预报产品对影响法国的平直型、热阻塞型、冷阻塞型、扰动型等天气形势预报效果比较好, 而对波动型则效果稍差。     

基于TIGGE数据的我国寒潮自动识别预报方法

利用1951—2006年中央气象台寒潮天气过程数据以及NCEP/NCAR 500 hPa高度场等逐日再分析资料,通过客观聚类方法与主观对比分析确定寒潮爆发的典型形势场,结合寒潮过程特征量阈值,建立了基于TIGGE集合预报产品的寒潮自动识别客观预报方法,并利用TIGGE集合预报数据对2008年1月和2009年1月两次寒潮天气过程进行预报试验。结果表明:利用500 hPa高度距平场进行聚类分析,一方面可以消除环流季节特征对划分结果的影响,另一方面也突出了寒潮这种强天气的异常扰动表现;基于集合预报产品的寒潮自动识别预报方法浓缩了集合预报产品信息,可直接为预报员提供寒潮发生的概率预报,从而在集合预报产品与我国实际灾害性天气之间建立了直接联系。     

天气阶段的识别及其预报时效的提高

扼要叙述了天气阶段的概念、属性、划分原则及不同天气阶段类型对应的不同天气，介绍了不同天气阶段类型的识别方法，并利用欧洲中心中期数值预报产品，提高了预报时效。     

基于Ward聚类法的中国业务集合预报系统的产品开发

为开发中国新一代业务集合预报系统的聚类产品,系统地介绍了集合预报技术先进国家的集合预报聚类分析方法,并采用Ward聚类法开发了中国集合预报系统的聚类产品。针对重大天气过程初步分析了中国集合预报系统的聚类产品的业务预报能力。结果表明,Ward聚类法以凝练预报信息和给出发生概率的形式,有效地划分出最有可能出现的环流形势类型,为预报员提供了有价值的预报参考信息,也为科学合理地使用集合预报产品提供方便。     

用数值预报相似解释方法(SIM)制作陕西秋季连阴雨中期预报

一、引言欧洲中心五天内中期数值预报,特别是大尺度系统及环流形势预报已达到相当高的水平。因此,对于与大尺度环流形势密切相关的一些中期天气过程,只要对环流形势与天气过程关系进行客观定量分析,找出判据,就可以比较好地利用数值预报产品制作这类天气过程中期预报。用环流形势的相似分析法找出这种判据作为数值预报解释的依据,称作数值预报相似解释方法(Simila-rtg Interpretation Method,简称SIM)。本文运用SIM研制陕西秋季连阴雨发生的中期预报方法。二、资料及连阴雨天气标准相似分析研究工作运用1971-1985年共     

极端天气指数在强对流天气中的应用及检验

数值预报特别是集合预报技术大大提高了对极端天气的预报能力,目前对于温度、风、降水等要素,欧洲中心基于集合预报产品计算的极端指数产品为其极端性提供了定量化依据。但目前尚没有应用于业务预报的强对流天气极端指数产品,本文统计了与强对流天气密切相关的物理量,并计算了其极端天气指数,统计了极端天气指数在不同强对流天气中的阈值分布。结果表明,极端天气指数与强对流天气有密切的关系,且不同类型的强对流天气极端指数的分布和阈值具有各自的特点。基于上述结果,利用极端指数和模式降水资料,使用支持向量机方法,建立了不同类型强对流天气的客观预报方法,为业务预报极端强对流天气提供客观支持产品。     

GRAPES-GEPS环流集合预报的分类释用方法研究与检验

集合预报在数值天气预报体系中具有重要地位，因此如何有效提取集合样本信息以提高集合预报技巧一直是一个重要课题。基于中国全球集合预报业务系统（GRAPES-GEPS）的500 hPa高度场集合资料开展对环流集合预报的分类释用方法研究，并对集合聚类预报结果进行了检验分析。通过在传统Ward聚类法中引入动态聚类的“手肘法”方案，发展了环流集合预报分类释用方法。针对该方法的个例分析表明，对于中国中东部地区环流集合预报的聚类释用方法能够有效地划分出最有可能发生的环流形势类型并提供发生概率。确定性预报综合检验结果显示，集合预报聚类结果中发生概率最高的集合大类相对于集合平均的预报技巧有明显提升，并随着预报时效的延长提升更明显。总体来看，通过集合预报的分类释用方法划分环流形势类型可以为天气预报提供参考依据，具有实际应用价值。      

T639数值产品对吉林地区降水预报的释用分析

通过把T639数值预报产品中有关降水所需水汽、动力条件的物理量,按吉林市各点进行插值,进入数据库,与降水实况资料进行对比检验,找出各物理量在降水预报中的临界值,在此基础上用各物理量集合确率进行集合降水预报,有效提高了T639数值预报产品对吉林地区降水天气的预报水平。由于降水在天气过程中是非连续性因子,而各物理量因子都是连续性因子,本文将对使用连续性好的物理量预报非连续性的降水方面进行分析。     

用综合剖面图制作初夏暴雨中期预报

在普查的基础上，找出高压脊前受低压系统影响下，单站气象要素变化特征作为暴雨预报的起始场条件，从而建立了中期暴雨预报方法。并通过天气系统追踪法和数值预报产品进行时效订正，制作彭山县初夏中期暴雨预报。     

“7·20”华北强暴雨集合预报的中期预报转折和不确定性分析

中央气象台主观预报和数值模式对2016年7月20日华北强暴雨过程的中期预报出现了一定的误差,本文利用ECMWF(简称EC)集合预报和T639集合预报等资料对"7·20"华北强暴雨过程的中期预报效果进行了分析,结果发现:(1)EC集合预报在7月16日前后对降雨区及强度的预报出现了明显转折,其因是大尺度影响天气系统的预报发生了转折性变化,7月16日20:00起报的环流形势集合平均场对比15日20:00起报场显示,在河套地区附近500hPa低槽发展更深,其下游华北高压脊也更强,形成了移动缓慢"东高西低"的环流型,黄河气旋及中低层西南涡北抬加强,导致降雨预报更接近于实况;(2)集合敏感性分析发现对降雨中期预报敏感的区域与转折前后预报的环流差异的分布型一致,引起降雨预报转折的影响系统也是降雨中期预报不确定性的来源;(3)对于降雨预报最敏感的环流系统是黄河气旋,集合成员预报的黄河气旋偏西偏北,强度越强,则预报的京津冀地区降水量越大。     

一种客观的天气气候分类方法

本文将广州逐日4次观测多要素值作主因子分析,对前几个主因子得分进行聚类,划分出冬季有5种天气型,夏季有6种。各型有鲜明的天气特征及一定的环流背景。天气型的出现频率和转换频率刻划出气候的结构和动态。此法有综合性、客观性和优化的特点,纵然分型采用的是常规变量,但它与生物、环境现象有较好的对应关系,显示出这种方法在天气气候分析和应用气象上的潜力。      

Changes in atmospheric circulation over Europe detected by objective and subjective methods

Summary Changes in atmospheric circulation over Europe since 1958 were examined using both objective (modes of low-frequency variability and objective classification of circulation types) and subjective (Hess-Brezowsky classification of weather types) methods. The analysis was performed with an emphasis on the differences between the winter (DJF) and summer (JJA) seasons, and between objectively and subjectively based results. Majority of the most important changes in atmospheric circulation are same or similar for the objective and subjective methods: they include the strengthening of the zonal flow in winter since the 1960s to the early 1990s; the increase (decrease) in frequency of anticyclonic (cyclonic) types in winter from the late 1960s to the early 1990s, with a subsequent decline (rise); and the sharp increase in the persistence (measured by the mean residence time) of all groups of circulation types in winter around 1990 and of anticyclonic types in summer during the 1990s. Differences between the findings obtained using the objective and subjective methods may result from the intrinsically different approach to the classification (e.g. the Hess-Brezowsky weather types have a typical duration of at least 3 days while objective types typically last 1–3 days). Generally, changes in atmospheric circulation which have taken place since the 1960s were more pronounced in winter than in summer. The most conspicuous change seems to be the considerable increase in the persistence of circulation types during the 1990s, which may be also reflected in the increase in the occurrence of climatic extremes observed in Europe during recent years.     

经验正交函数展开精度的稳定性研究

在文献[1]中,我们已从理论和数值模拟两个方面研究了用经验正交函数作基函数缩减气候数值模式自由度的可行性与有效性。用理论模型作数值试验的结果是令人满意的,应用于实际气候数值模拟,一个还需考虑的关键问题是大气外强迫等各种因子变化允许的范围内,对实际资料作EOF展开的稳定性问题。本文分别用1951—1984年500 hPa月平均高度距平场资料,1966—1975年500 hPa候平均高度距平场资料,1965—1978年夏季500 hPa逐日高度距平场资料作EOF展开,并提出了经验正交函数展开精度稳定性的判断方法,旨在证明实际资料EOF展开在大气外强迫等各种因子变化的允许范围内是稳定的,以便为我们用实际资料的经验正交函数作基函数建立一个合理的简化动力模型提供坚实的资料基础。     

基于数据挖掘处理的影响辽宁高速公路冬季交通事故主要气象要素分析

利用2014—2016年辽宁省冬季高速公路事故记录,将多要素逐日气象观测数据与事故数据按照日期进行匹配,分析气象条件引发高速事故的空间分布特征。数据挖掘分析首先利用两步聚类方法确定辽宁地区冬季天气类型数量,再通过K-means方法对气象数据进行聚类处理。采用随机森林方法对不同天气类型搭建高速公路交通事故分类模型,并分析模型中气象要素的特征重要性。结果表明：受气象条件影响的高速事故数量辽南地区最多,其次是辽西地区,辽东、辽北地区占比较低。辽宁冬季天气可以分为四种类型,根据气象要素数据结构总结出的天气特征分别为：当日出现降水、前一日出现降水、寒冷干燥、潮湿回暖。有明显降水特征天气类型的事故率超过七成,降温、升温天气类型的事故率在两成左右。随机森林方法对前一日出现降水、寒冷干燥两种天气类型的分类精度更高,模型泛化能力也更好。4种天气类型中气象要素的特征重要性有明显差异,最高地温要素在事故高发天气类型中特征重要性排第1位,在潮湿回暖天气类型排第3位,对于冬季辽宁地区高速公路交通安全影响高于其他要素。     

An assessment of the Jenkinson and Collison synoptic classification to a continental mid-latitude location

A weather-type catalogue based on the Jenkinson and Collison method was developed for an area in south-west Russia for the period 1961–2010. Gridded sea level pressure data was obtained from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis. The resulting catalogue was analysed for frequency of individual types and groups of weather types to characterise long-term atmospheric circulation in this region. Overall, the most frequent type is anticyclonic (A) (23.3 %) followed by cyclonic (C) (11.9 %); however, there are some key seasonal patterns with westerly circulation being significantly more common in winter than summer. The utility of this synoptic classification is evaluated by modelling daily rainfall amounts. A low level of error is found using a simple model based on the prevailing weather type. Finally, characteristics of the circulation classification are compared to those for the original JC British Isles catalogue and a much more equal distribution of flow types is seen in the former classification.     

An empirical classification of weather types in the Mediterranean Basin and their interrelation with rainfall

Summary  This paper presents a classification of weather types in the Mediterranean Basin based on cluster analysis of the daily occurrences of several surface pressure centers and the subjective identification of 500 hPa trough axis positions (1992–1996). The procedure results in 20 types that explain 69% of overall pressure center variance and which are consistent with the seasonal succession of regional circulation. The development of weather types in winter is primarily controlled by the eastward propagation of barotropic waves while departures from the zonal flow pattern in summer tend to be linked to blocked stationary pools. H1-types with anticyclonic circulation in the Western Mediterranean and cyclonic flow in the eastern part are well interrelated with zonal and anticyclonic general weather types in Central Europe. H2-types featuring a weak Azores Anticyclone interrelate with a variety of meridional circulation types after the Hess and Brezowski (1969) classification. The 20 types explain rainfall variance in the core Mediterranean regions (as defined by principal components) to a high degree while rainfall variance in marginal regions is influenced by circulation patterns not being typical for the Mediterranean Basin. Received January 29, 1999 Revised March 28, 2000     

昆山市暴雨时空分布特征及设计暴雨强度公式推求

基于江苏省昆山市2008—2015年12个自动气象站逐分钟降雨数据和常规气象站小时降雨量数据,并选取5个代表站分别代表不同的生态系统,先对昆山市降雨和暴雨的时空特征进行分析,然后采用年多个样法进行暴雨选样,利用指数分布、皮尔逊Ⅲ型分布和耿贝尔分布分析暴雨发生频率,最后使用高斯-牛顿法推求不同生态系统代表站的暴雨强度公式参数,结果表明:(1)昆山市各站点2008—2015年期间年降雨量都呈增长趋势,夏季降雨量最多、冬季最少,一天中01时(北京时间,下同)左右为降雨谷值,18时左右为降雨峰值,白天降雨多于夜晚; 在空间分布上,农田和城市生态系统的年降雨量、年降雨日数最多,湿地和湖泊生态系统较少。(2)暴雨日数年际差异大,年内暴雨主要集中在夏季,暴雨发生频次日变化呈“双峰型”分布,暴雨发生频次在02时和18时最多,09时和24时最少; 市区的暴雨日数空间变异系数大于郊区,且从市中心向外递减。(3)城市生态系统适宜采用皮尔逊Ⅲ型分布推求暴雨强度公式,其他类型生态系统适宜采用指数分布推求暴雨强度公式。      

影响上海市空气质量的地面天气类型及气象要素分析

地面天气形势及气象要素的变化在空气污染潜势预报中具有很好的指示作用。利用天气学原理将地面天气系统进行分型,探索研究不同地面天气类型对上海空气质量变化的影响。整理、分析2003—2005年地面天气类型和气象要素与空气质量的关系,发现:(1)上海秋冬季以大陆冷性高压系统移动为主,而夏季主要以副热带高压和台风影响为主,春季是冬季与夏季之间的过渡,天气系统转换较为频繁。(2)春、秋、冬季易引起上海市空气污染的天气类型有L型高压、高压、高压前和均压场4种地面天气类型,与空气质量优等级相对应的天气类型是低压槽、高压底和高压后。夏季空气质量优等级对应的天气类型主要有台风、高压(副高)和低压槽。(3)秋冬季节典型天气过程一般经历高压前(或冷空气)→L型高压→高压→高压后(或高压底)→低压槽的转换,PM10浓度变化也表现为先升后降。(4)气象要素的变化也与空气污染存在密切联系,气压与空气污染物的关系为正相关,而气温、相对湿度和风速与空气污染物浓度呈负相关。