T639降水预报产品的应用和检验

简单介绍了T639中尺度数值预报产品及其使用,对2009年夏季5—8月T639降水预报产品在威海市的使用效果进行总结和验证。对降水趋势预报、时效为3小时和12小时的定性预报、定量误差进行了统计;分析了天气系统与降水落区预报的关系。结果表明：3小时趋势预报准确率较高;3小时预报中,大部分时段预报值大于实况值;12小时预报中,各时段预报准确率均在30%左右。     

T639模式对2008年长江流域重大灾害性降水天气过程预报性能的检验分析

利用在国家气象中心业务运行的T639模式、常规观测资料以及NCEP分析资料(1°×1°),对2008年汛期(5-9月)发生在长江流域的重要降水天气过程进行了模拟和检验,结果表明:T639模式对一般性降水的雨区范围、位置及移动趋势都做出了较正确的预报,24 h小雨预报TS评分为56;对主要影响系统如高原槽、低空西南急流及西南涡和亚欧中高纬大尺度环流背景均有较准确的刻画;在各种物理量场检验中,反映暴雨动力结构的涡度场、散度场及全风速的模式预报性能稍差,反映水汽条件的比湿及水汽通量散度场预报效果较好。此工作对该模式的应用及进一步改进提供一些有意义的参考依据。     

成都地区T639数值预报产品本地化预报性能检验

通过对T639数值预报产品中影响成都地区的关键气象要素,从海压场、高空流场和温度场等几方面进行分析检验,了解T639的预报性能,找出它在本地化应用中的特征。通过分析一次重要天气过程中T639数值预报产品的数据,同ECMWF进行各个时效的对比,找出它与目前成熟数值预报模式之间的差距和优势,为预报员在本地化应用中更好的发挥其预报性能做一点参考。     

成都地区T639数值预报产品本地化预报性能检验

通过对T639数值预报产品中影响成都地区的关键气象要素, 从海压场、高空流场和温度场等几方面进行分析检验, 了解T639的预报性能, 找出它在本地化应用中的特征。通过分析一次重要天气过程中T639数值预报产品的数据, 同ECMWF进行各个时效的对比, 找出它与目前成熟数值预报模式之间的差距和优势, 为预报员在本地化应用中更好的发挥其预报性能做一点参考。      

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。     

T639L60全球中期预报系统预报试验和性能评估

利用T639模式降水产品资料,对2009—2014年11月至次年3月新疆北部阿勒泰地区15次暖区强降雪过程中的预报效果进行了分析与检验。结果表明: T639模式对阿勒泰地区暴雪的预报性能好于大雪,其中12—24 h预报准确率最高,而60 h预报准确率随时效延长而降低,漏报率随时效延长无明显的变化规律,空报率在60 h时效内随时效延长而明显升高,且明显高于漏报率;相对于暖区强降雪发生频率较低的站,暖区强降雪发生频率较高的站其大(暴)雪预报准确率较高;T639模式在暖区强降雪预报中存在明显的系统性偏大,48 h预报时效内T639模式降水预报产品在该区暖区强降雪中具有一定的参考价值;T639模式降水产品对短波低槽型暖区强降雪的预报能力较差,而对低涡型暖区强降雪的预报能力较好;造成该模式降水产品在阿勒泰地区预报效果不同的重要原因是其对水汽通量散度和垂直速度的预报存在误差。

     

德国降水预报产品的应用和检验

利用德国降水预报输出的24和48h降水预报产品,对2005年1—12月巴音郭楞蒙古自治州(简称巴州,下同)9个气象站分别进行了降水预报效果的检验分析,统计分析其在各月、各季、年的降水预报能力,得出其空报率较大,准确率和漏报率较低,但对巴州南部地区的大降水天气有一定的指导意义。     

2009年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用T639模式中期预报产品,对2009年9—11月T639模式96小时预报产品进行了天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析。结果表明:3种模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对各系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式次之;ECMWF模式对0917号热带风暴芭玛(Parma)的预报较为成功,T639模式稳定性较差,而日本模式对"芭玛"的预报无论是路径还是强度都存在较大偏差。     

T213模式对河南省降水预报检验评价

对2032年10月-2003年9月T213降水预报产品的预报效果进行了分型和分区检验，结果表明：冬半年对小量级预报能力较强，夏半年对大雨以上量级的降水有较好的预报效果；东高西低型降水各量级的预报均有较高的准确率，低槽型次之；各量级的预报大部分是南方优于北方。     

T639在青海东部大降水预报中的释用分析

2008年7月29-31日,青海省东部出现了一次大雨天气过程,利用T639数值预报产品资料,从影响系统、能量和水汽条件几方面对这次大雨天气过程进行了分析。结果表明：T639数值预报产品对转折性天气过程的预报具有明显的指示意义,对大雨形成动力条件、能量变化、水汽输送以及过程降水量均有较好的预报能力。     

基于对象诊断的超强台风“利奇马”(1909)模式强降水预报检验

采用基于对象诊断的检验评估方法(the Method for Object-based Diagnostic Evaluation,MODE)对超强台风“利奇马”过程中ECMWF全球模式与GRAPES-MESO区域模式预报的强降水目标对象进行了分析,发现MODE技术相比于传统点对点的检验方法可以提供更加丰富的模式性能分析信息,将模式的预报能力(是否匹配)与预报偏差(位置偏差、面积偏差等属性)区分分析。研究结果表明:ECMWF全球模式预报的强降水对象与观测匹配度较高,雨带的位置也相对准确;GRAPES-MESO区域模式预报的强降水对象数量和面积存在一定程度的高估,空报情况较多,雨带位置误差较大,与观测对象的匹配度相对较低。此外,ECMWF全球模式预报的强降水对象存在偏北的系统偏差,GRAPES-MESO区域模式预报的强降水对象随预报时效的增加有偏南的趋势,两个模式在较长预报时效下都有偏东的系统偏差。     

高分辨率区域模式降水预报在云南的检验

为了解高分辨率区域数值模式降水预报在云南的预报效果和误差特点,针对华南中尺度模式、华东区域数值预报业务模式和中央气象台GRAPES-Meso模式对2017年9月—2018年12月云南降水预报进行检验分析。结果表明:华东模式降水预报效果整体最好,其降水的振幅接近实况,晴雨准确率也是最高,而华南和GRAPES模式空报率和漏报率普遍偏高。三种模式对滇东北、滇中西部、滇西北北部≥0.1 mm降水预报评分普遍较低,对滇南、滇西南、滇西边缘地区的评分普遍较高。在滇东北北部、滇中西部、及滇西北北部地区三种模式对≥10 mm降水TS评分普遍较低。对于≥25 mm降水,华东模式和华南模式在滇中、滇西地区的TS评分高于GRAPES模式。对于≥50 mm降水,华东模式和华南模式在滇东南、滇西南、滇西边缘及金沙江河谷沿线TS评分高于GRAPES模式。对于云南强降水天气过程,≥0.1 mm降水华南模式预报效果较好,但10 mm和25 mm以上量级降水华东模式的预报效果较好,≥50.0 mm则是GRAPES模式更具参考价值。     

南大4km预报系统对新疆夏季降水预报的评估

南大4 km预报系统(WRF＿NJU)是南京大学自2013年起每年夏季每日两次对中国地区进行的4 km分辨率的48 h实时预报。将该系统、欧洲中期天气预报中心(EC)、中国气象局(CMA)和日本气象厅(JMA)在2016—2018年夏季6—8月对新疆北疆和南疆地区降水的预报与自动站观测资料进行对比分析。结果表明：Gilbert技巧评分(GSS)一般EC最高,WRF＿NJU次之,JMA最低。空间上,EC在南、北疆的预报都最接近观测,WRF＿NJU预报降水平均偏低,CMA和JMA明显偏高。WRF＿NJU预报降水的日变化趋势与观测一致,峰值时段基本相同,稍有1～2 h偏差。量级上总体偏高,在峰值时段尤为明显。降水过程发展方面,WRF＿NJU对大多数降水过程模拟效果较好。通过个例分析,发现高空急流和低层水汽输送的预报效果直接影响着降水的预报效果。     

中国区域降水偏差订正的初步研究

基于中国气象局公共气象服务中心提供的降水预报资料,利用频率匹配法和阈值法对2015年全年的降水预报进行偏差订正并对订正后的结果进行检验。结果表明:(1)偏差订正可显著减少集成系统降水预报的小雨空报现象,改善"有雨或无雨"的定性预报性能,提高集成系统的晴雨预报准确率。(2)订正后降水量级大小更接近实况降水,并且集成系统预报的平均绝对误差和面积偏差(干偏差或湿偏差)均有所降低。(3)偏差订正对降水预报的改善程度与系统本身预报性能有关,系统本身预报误差越大,订正效果越好。     

A radar-based verification of precipitation forecast for local convective storms

Local flash flood storms with a rapid hydrological response are a real challenge for quantitative precipitation forecasting (QPF). It is relevant to assess space domains, to which the QPF approaches are applicable. In this paper an attempt is made to evaluate the forecasting capability of a high-resolution numerical weather prediction (NWP) model by means of area-related QPF verification. The results presented concern two local convective events, which occurred in the Czech Republic (CR) on 13 and 15 July 2002 and caused local flash floods. We used the LM COSMO model (Lokall Model of the COSMO consortium) adapted to the horizontal resolution of 2.8 km over a model domain covering the CR. The 18 h forecast of convective precipitation was verified by using radar rainfall totals adjusted to the measured rain gauge data. The grid point-related root mean square error (RMSE) value was calculated over a square around the grid point under the assumption that rainfall values were randomly distributed within the square. The forecast accuracy was characterized by the mean RMSE over the whole verification domain. We attempt to show a dependence of both the RMSE field and the mean RMSE on the square size. The importance of a suitable merger between the radar and rain gauge datasets is demonstrated by a comparison between the verification results obtained with and without the gauge adjustment. The application of verification procedure demonstrates uncertainties in the precipitation forecasts. The model was integrated with initial conditions shifted by 0.5° distances. The four verifications, corresponding to the shifts in the four directions, show differences in the resulting QPF, which depend on the size of verification area and on the direction of the shift.     

基于T639数值预报产品的气温本地化应用及检验

基于T639数值预报产品下发的多个物理量资料,利用多元回归方法,开展本地化的分县气温客观预报方法研究,结合常规气象观测资料、美国NCEP/NCAR 1°×1°网格点逐6 h再分析资料,开展业务应用并进行了效果检验,得出以下结论:最低气温预报准确率要好于最高气温,同时夏季的气温预报也明显好于其他季节;在最高气温中对扬中的预报准确率高于其他站点,在最低气温中对丹阳的预报效果相对比较好;客观预报方法存在明显的系统性负偏差,通过使用每个预报时效预报误差的7 d滑动平均进行订正,结果表明通过订正,预报效果有所提高,特别是最高气温订正效果较明显;通过主客观预报准确率的对比分析,发现虽然客观预报对最高气温的预报效果比较差,但是在气温趋势预报上具有一定的参考价值;最低气温客观预报准确率明显高于江苏省的平均水平,和主观预报相比,虽然仍然低于主观预报水平,但是差距不大,基本上可以替代主观预报;分县气温客观预报方法对高温、寒潮等灾害性天气具有一定的预报能力,但是和实况相比,预报强度偏弱.     

安庆地区ECMWF细网格降水预报的质量检验与释用

利用安庆市逐日降水实况资料,针对2011—2016年ECMWF细网格降水预报产品对安庆地区的12 h、24 h分辨率晴雨和降水分级预报质量进行检验,基于检验结果对此降水预报产品进行解释应用。结果表明,ECMWF细网格数值降水预报在安庆地区晴雨预报正确率无明显区域差异,夏季晴雨预报正确率明显低于其他各季节,对夜间的预报能力明显优于白天。TS评分中,小雨最高,中雨次之,大雨及以上量级较低且无明显规律。若将冬、春两季0.2 mm以下、夏季1.0 mm以下和秋季0.8 mm以下的降水预报进行消空处理,则晴雨预报正确率会有所提升,且小雨预报的TS评分达最佳;若将≥40 mm的降水预报修正为暴雨,则暴雨预报TS评分提高接近1倍,且大雨和暴雨的预报偏差更接近1。     

基于T639集合预报的持续性强降水中期客观预报技术研究

针对持续性强降水预报困难的问题,根据Anderson-Darling检验原理,构建基于中国气象局T639集合预报系统的持续性强降水中期客观预报方法。对比分析2010-2015年5-9月T639集合预报降水与实况降水的累积概率分布函数差异,在此基础上采用扩展时间序列和空间范围的方法构建3种模式气候累积概率方案,通过批量预报试验和检验,选取最优概率方案纳入预报模型,考察持续性强降水个例的最长预报时间。结果表明,随着预报时效的延长,集合预报模式的降水逐渐集中于小和中雨量级,无降水和暴雨以上量级的降水概率低于观测,168 h以后模式降水概率趋于稳定。通过扩展时间序列和空间范围能弥补模式气候资料年限不足所带来的偏差,根据区域气候特征细分模式气候的方法重点突出了不同区域的降水特征,明显优于简单集合所有区域数据的模式气候方案。基于集合预报的持续性强降水预报模型对持续性强降水个例的预报能力为8-9 d,随着预报时效的延长,降水强度以及雨带位置的预报能力逐渐减弱。      

华南复杂地形下GRAPES_Meso3km对流尺度模式前汛期精细化降水预报评估

为深入认识GRAPES_Meso(Global/Regional Assimilation and Prediction System)3 km对流尺度区域模式对华南前汛期精细化降水的预报性能,为模式改进及业务应用提供参考依据,利用广东省86个站点逐小时观测降水资料和国家气象信息中心多源融合降水资料,针对广东省复杂地形特点,结合距海岸线的远近及站点地形特点,将86个站划分为沿海东部、沿海西部和内陆地区三个子区域,采用二分类降水预报检验方法,定量评估了2020年5月18日—6月18日华南前汛期降水预报效果。结果显示,GRAPES_Meso 3 km模式精细化降水预报技巧受广东复杂地形影响较大,广东沿海东部和内陆地区24 h时累积降水的小雨、中雨、大雨量级预报成功指数(Threat Score,TS)、公平成功指数(Equitable Threat Score,ETS)评分高于沿海西部地区,尽管暴雨预报评分具有此相同特征,但三个子区域的暴雨预报评分总体较低;从3 h累积降水预报评分看,沿海东部、沿海西部及内陆地区等三个子区域存在明显的日变化特征,但是沿海东部及西部与内陆地区表现有所不同,沿海东部和西部降水预报评分夜间较低(预报偏差偏高),白天相对较高(预报偏差偏低),而内陆地区则是夜间较高(预报偏差偏低),白天相对较低(预报偏差偏高)。沿海西部预报评分相对较低的原因是由于检验时段内广东地区存在一个弱的风切变,而沿海西部大部分地区正好处于切变线南侧的温度高值区控制,但模式模拟该区域的日平均温度较实况偏低,导致沿海西部模式预报降水空报较多,降低其降水预报技巧。