天气预报的模糊推理

目前应用的模糊推理,其前提是根据自身有关资料建立模糊集合,结论的模糊集合则是人为规定。如有雨规定为1,可能有雨规定为0.5,无雨规定为0。人为规定不能正确描述结论中各级天气模糊数量关系,而且也没有针对天气预报特点将前提、结论的模糊属性同前提、结论之间的概率属性联系起来,基于以上考虑,本文针对天气预报模糊、概率双重属性的特点,设计了一个模糊推理模型,并进行了实际应用,现介绍如下:     

天气预报质量稳定性的概率统计研究

在天气预报中,评价预报质量,是以预报的总次数n和报对的次数m的比值表征的;评价预报指标的效能,也是以预报的总次数和报对的次数的比值来表征,两者有着一致性。因此,讨论预报质量和预报指标效能的稳定性,实质上是一致的。 在实际工作中经常发现,预报质量和预报指标的效能是有起伏变化的,即具有不稳定性,这种不稳定性在统计上来讲同哪些因     

MOS预报方法成果鉴定技术指标

为了使MOS预报方法成果具有较好的技术性能和较大的实用价值,必须根据统一的技术指标,对成果进行比较严格、比较全面的技术鉴定。 应当指出,由于预报对象的出现概率、预报难度和应用的方法不同,试图用统一的数值来表征技术指标的具体要求是不适当     

GLDAS和CMIP5产品的中国土壤湿度-降水耦合分析及变化趋势

利用GLDAS同化产品和12个CMIP5模式的输出结果,从土壤湿度对降水影响的两个中间环节出发,通过分析陆面耦合指数ILH、潜热通量—抬升凝结高度耦合指数ILCL以及抬升凝结高度ZLCL间接研究中国区域土壤湿度与降水间耦合特征,并对1958~2013年及RCP4.5辐射强迫情景下50年(2006~2055年)的4个代表性区域夏季耦合强度的年代际变化特征进行分析。研究发现:1958~2013年期间,内蒙古阴山山脉附近、新疆和青海的部分地区为夏季中国土壤湿度与降水耦合的最强区域;陆面耦合指数ILH变化幅度从高到低依次出现在华北、华南、内蒙古中部和西北地区,并在20世纪70年代中到80年代中发生转折。2006~2055年的平均而言,预估内蒙古阴山山脉附近仍为耦合最强区;与历史时期(1958~2005年)比较,新疆中部和内蒙古阴山山脉附近的耦合指数ILH增大,而广西和广东地区的则减小;对于耦合指数ILH的年代际变化(2006~2055年),2026~2035年间华北最大而华南最小,西北地区变化不大,而内蒙古中部地区的耦合强度逐渐增大。     

超强不稳定和弱切变环境下一次飑线过程的雷达资料同化与分析

利用中尺度模式WRF及其3DVar同化系统,对武汉附近多普勒雷达资料进行循环同化,并结合NCEP FNL分析资料、自动站降水资料、雷达回波和探空资料,对2011年7月26日发生在湖北的一次飑线过程进行环境条件分析和同化研究。探空显示:此次飑线发生在超强不稳定和弱的风垂直切变环境中。雷达回波表明:系统内存在东北-西南向和西北-东南向的两条回波带,前一条为飑线主体,在发展和成熟过程中缓慢移动;后一条的西北段快速减弱,而东南段逐渐与前一条合并。利用同化雷达资料后的模式预报场诊断分析表明:初期,虽然动力抬升条件不利于单体的新生和发展,但强不稳定能量却为其提供了强热力抬升条件;在发展期,低层风垂直切变和冷池虽然向有利于飑线发展的方向演变,但强度仍然较弱,而不稳定能量仍起主要作用,飑线是在不断增强的动力抬升和强热力抬升共同作用下逐渐成熟;后期,环境中不稳定能量大减,冷池强度也明显强于低层风垂直切变,动力和热力条件均不利于飑线进一步维持,飑线衰亡。     

台风“苏力”灾害风险与防御行为效益评估

利用2013年台风“苏力”的监测资料、台风灾情资料、2000年后福建省台风灾害数据库资料和台风“苏力”灾害防御行为效益评估网络问卷调查资料,采用相似分析法的上下限区间估算法,预评估台风“苏力”造成的受灾人口和直接经济损失,并利用台风灾害风险区划方法,对台风“苏力”进行灾害风险区划。结果表明：台风“苏力”预评估结果与实际灾情相符,台风“苏力”灾害风险分布与实际灾情分布大部分一致,风险等级高的县市,实际灾情重,高风险区的大部县市直接经济损失均为1000万元以上。应用台风灾害防御行为效益评估三级指标体系,通过调查统计分析可知,指标体系中的各级各项指数均能较好地反映和评估政府主导、部门联动和公众参与的防御行为效益,政府主导在各类减灾行为中作用最大。     

一次1月山东半岛东部极端海效应暴雪的发生机制分析

利用海上浮标站、自动站、多普勒天气雷达、L波段雷达探空、NCEP/NCAR再分析逐6 h和降水等观测资料,结合EVAP雷达风场反演获得的水平风场资料,对2018年1月9—11日一次渤海海效应暴雪过程的产生机制进行了分析。结果表明:此次海效应暴雪过程是一次极端降雪事件,具有强降雪持续时间长、降雪量大、暴雪分布近γ中尺度等特征。暴雪发生前后受两次强冷空气影响,渤海和山东半岛地区持续降温,850 hPa温度降至-18～-16℃,是产生强海效应降雪的有利条件;此次冷空气明显强于12月渤海海效应暴雪,1月产生海效应暴雪的850 hPa温度中位数较12月低约5℃。受强冷空气影响时,海气温差明显增大,海洋向低层大气输送的最大感热通量可达226.8 W·m~(-2),低层大气高湿饱和,导致大气层结不稳定,不稳定局限于850 hPa以下,为浅层对流。雷达反射率因子图上具有明显的"列车效应"。造成窄带回波的原因在于出现了低层切变线,即在山东半岛北部沿海的小范围区域内出现了东北风及西西南风,形成了西北风与东北风、西西南风与东北风的切变线,触发暴雪产生。而东北风达到的高度不超过1.2 km,多在0.6 km以下。通过此次极端暴雪过程的综合观测资料分析,揭示了较少出现的1月海效应暴雪的特征,其形成的环流形势、热力不稳定、动力条件等与常见的12月海效应暴雪基本类似,主要差异在于冷空气强度较12月偏强,这可成为1月海效应暴雪的首要预报着眼点;海上浮标站、雷达风场反演技术是定量揭示海效应暴雪中尺度特征的良好资料和方法。     

VARIATIONAL DATA ASSIMILATION USING WAVELET BACKGROUND ERROR COVARIANCE: INITIALIZATION OF TYPHOON KAEMI (2006)

Background error covariance plays an important role in any variational data assimilation system, because it determines how information from observations is spread in model space and between different model variables. In this paper, the use of orthogonal wavelets in representation of background error covariance over a limited area is studied. Based on the WRF model and its 3D-VAR system, an algorithm using orthogonal wavelets to model background error covariance is developed. Because each wavelet function contains information on both position and scale, using a diagonal correlation matrix in wavelet space gives the possibility to represent some anisotropic and inhomogeneous characteristics of background error covariance. The experiments show that local correlation functions are better modeled than spectral methods. The formulation of wavelet background error covariance is tested with the typhoon Kaemi (2006). The results of experiments indicate that the subsequent forecasts of typhoon Kaemi’s track and intensity are significantly improved by the new method.     

同化IASI资料对台风“红霞”和“莫兰蒂”预报的影响研究

红外高光谱大气探测仪IASI可提供高精度的大气垂直温度和湿度信息,能够探测台风结构特征,有效弥补台风影响区域观测资料稀缺的不足。以WRFDA三维变分同化系统为基础构建IASI同化试验平台,实现McNally提出的MW云检测方法,并调整参数形成大阈值的LMW云检测方法,以超强台风“红霞”（1506）和“莫兰蒂”（1614）为试验个例,对IASI观测资料进行同化对比试验。对于台风“红霞”,MW云检测方案对于高层通道299保留的观测数目仅为大阈值LMW云检测的16.2%和WRFDA系统默认的MMR云检测的9.2%,对于底层通道921分别为3.3%和2.6%。但是MW试验分析场强度最强,获得的72 h台风路径预报最接近真实路径,路径误差最小。两个台风个例试验结果相似,表明有效的云检测过程能提高IASI资料同化分析场的准确性,同化IASI资料有利于改善台风预报技巧。      

一次雹暴天气的CINRAD/CC的观测资料分析

利用阿克苏CINRAD/CC的基本产品、敏视达软件的导出产品及新疆气象局新一代天气雷达网络应用软件生成的垂直剖面资料,综合分析了2005年7月15日夜间发生在阿克苏市西南部的一次雹暴过程,发现该多单体雹暴产生于一个中尺度对流系统中,加之有利的环流背景、环境因子和回波强度场(弱回波区)、径向速度场的三维空间配置,使风暴东移南压过程中发展为多单体风暴产生冰雹.同时得出了垂直累积液态水含量、回波顶高和FY-2C定量产品的简明预报判据.