基于生成对抗网络GAN的人工智能临近预报方法研究

研究设计了基于生成对抗网络(Generative Adversarial Networks,GAN)的人工智能临近预报方法,并进行了业务试验。该方法利用广东12部S波段天气雷达2015—2017年海量雷达拼图资料进行人工智能学习来做临近预报。GAN方法从一系列雷达观测资料中,运用卷积法提取回波图像信息建立预报模型,并通过损失函数训练模型,得到基于人工智能技术的临近预报。对2018年发生在广东地区的4个天气过程的外推预报试验表明,GAN方法对对流天气过程的回波位置、形状及强度的临近预报多数情况下与实况基本一致,具有较好的预报效果。但是该方法预报的回波范围偏大,对层状云降水的预报效果较差。对西风带系统引起的降水,西南季风降水,东风系统引起的降水以及台风降水的18个个例1 h预报的3个级别的回波强度检验发现,GAN方法对中等强度回波的预报较好,但对强回波的预报效果仍有待提高。     

环境流场和“派比安”结构变化对其异常北抬路径影响的诊断分析

利用NCEP的全球数据同化系统(GDAS)1°×1°分析资料、CIMSS微波亮温资料等,对0606号台风派比安的异常移动路径特征作了诊断分析。结果表明:"派比安"出现的两次异常北抬路径与中纬度西风槽活动、热带西南季风、副热带高压以及热带气旋结构影响密切相关,西风槽槽后经向风活动和台风最大风速中心轴向对台风未来移向有一定的指示意义。     

基于新等级标准中国登陆热带气旋气候及变化特征

利用1949-2006年热带气旋（TC）年鉴资料,根据2006年新制定的TC等级标准,分析了登陆我国TC的气候特征。结果表明：登陆TC中强热带风暴（STS,38．5％）最多,其余依次为台风（TY）、热带风暴（TS）、强台风（STY）和超强台风（SuperTY）。59％的STY和66．7％的SuperTY在台湾省登陆,尽管登陆广东的TC最多,但登陆的STY和SuperTY却很少。7～9月是TC登陆活跃期,而8～9月登陆TC平均强度最强。登陆TC频数具有明显的年际和年代际变化特征,其中登陆TC频数呈弱的减少趋势,而TY及以上级别TC频数则有增加趋势。在全球气候变暖背景下,登陆TC的生成源地有向北移的趋势,然而近年来南落明显。登陆TC的平均强度出现减弱趋势,但进入21世纪以来,平均强度显著增强,尤其是TC逐年强度极值表现更为明显。登陆TC的平均登陆点无明显的南北偏移,但逐年登陆点最北纬度在20世纪70年代中期以后有南落现象,以35°N以南为主。     

超强台风威马逊快速增强及大尺度环流特征

超强台风威马逊（1409）登陆前发生快速增强现象,并成为我国有气象记录以来的最强登陆台风。该文利用中国气象局台风最佳路径资料、NCEP FNL分析资料、NOAA高分辨率逐日最优插值海表温度融合分析资料和天气学、动力学诊断分析方法,分析这次罕见的台风快速增强过程。研究结果表明:威马逊（1409）快速增强与持续有利背景场有关,如海温异常偏暖、低空急流和越赤道气流的增强、环境风垂直切变维持较小、高层维持较强流出气流等。尤其是台风下游大气处于热力不稳定,在其他有利因子的共同作用下,台风移入热力不稳定环境场中,有利于台风环流内部对流活动的增强和对流凝结潜热效率的增加,从而有利于台风强度增加。动能诊断方程表明:威马逊（1409）快速增强期间低层动能主要来源于风穿越等压线所作的功,这与台风环流内强降雨释放的对流凝结潜热驱动台风中心附近上升、外围下沉的垂直环流圈的加强紧密联系。     

完全预报（PP）方法在广东冬半年海面强风业务预报中的应用

在进行大量普查分析和统计的基础上, 将最近10年历史天气图的地面气压和有关海面强风代表站的风场资料在日本数值预报模式输出报文的1.25°×1.25°格点分布上进行客观分析, 对比传统的以关键区域划分冷空气入侵路径与广东海面强风的关系, 提出了一套与广东冬季海面强风关系更密切、作用更直接的地面关键区气压场分布特征进行客观定量的分型;根据梯度风原理, 用经验加统计的因子挑选方法, 形成了一套应用日本数值预报模式输出、适用于广东海面强风预报的完全预报(PP)方法。检验和业务试用结果均表明:该方法对广东的海面强风具有较强的预报能力;用完全预报方法做沿海海面强风预报是可行的。     

粤东台风“浣熊”大暴雨的辐散风动能分析

利用热带气旋和雨量观测资料、NCEP再分析资料和辐散风动能方程,对台风"浣熊"在粤东造成大暴雨到特大暴雨的大尺度环流及动能转换特征进行了分析。结果表明,此次强降水过程主要是台风残涡与周围环境相互作用的结果。来自西太平洋的低层强偏东南急流和与热带气旋相连的西南急流,维持强水汽输送且输送至粤东地区;辐散风动能的变化对本次过程有较好的指示意义;低空两支急流的分布及辐合变化造成的动能通量辐合效应,是暴雨区辐散风动能的主要能量来源。此外,两支急流中心分别存在暖空气上升和冷空气下沉运动,斜压有效位能释放转化为辐散风动能。在上述两种过程中,冷空气均起到了重要作用。在低层近似辐合条件下,大气层结条件的不同是造成粤东和登陆点附近降水强度差异的重要原因。     

广东前汛期西风槽暴雨个例的强度及落区

利用实况观测资料和NCEP的1°×1°格点资料,分析了2005年5月7~10日广东暴雨过程。结果显示:这次暴雨过程主要是由500 hPa西风波动中先后两个小槽东移逼近,配合850 hPa西南风加强造成的。降水中心主要落在槽前正涡度区右侧、涡度梯度最大的区域;暴雨落区与西南风急流位置的对应关系和造成西南风加强的系统有关;在影响系统起作用的背景下,降水落区与垂直风速切变的最大中心重合,与垂直风向的顺时针切变密切相关;天气系统相联系的低层负螺旋度越深厚,降水量越大,雨势越强。     

Synoptic Characteristics Related to Warm-Sector Torrential Rainfall Events in South China During the Annually First Rainy Season

Warm-sector torrential rainfall (WSTR) events that occur in the annually first rainy season in south China are characterized by high rainfall intensity and low radar echo centroids. To understand the synoptic characteristics related to these features, 16 WSTR events that occurred in 2013-2017 were examined with another 16 squall line (SL) events occurred during the same period as references. Composite analysis derived from ERA-Interim reanalysis data indicated the importance of the deep layer of warm and moist air for WSTR events. The most significant difference between WSTR and SL events lies in their low-level convergence and lifting; for WSTR events, the low-level convergence and lifting is much shallower with comparable or stronger intensity. The trumpet-shaped topography to the north of the WSTR centers is favorable for the development of such shallow convergences in WSTR events. Results in this study will provide references for future studies to improve the predictability of WSTR.     

2010年春节前后广东全省性低温阴雨过程成因

利用NCEP再分析资料和常规气象观测资料,对2010年春节前后广东低温阴雨天气的特点和成冈进行综合分析.结果表明:这一天气过程具有持续时间长、范围广、影响大、日平均气温异常偏低和降水频繁的特点;造成本次低温阴雨的主要环流形势为乌拉尔山阻塞高压和蒙古横槽均异常偏强和长时间稳定维持,东亚大槽偏弱、副热带高压偏强和中低纬环流...