气候变化对延伸期预报的影响

10~30 d时效的延伸期预报,作为无缝隙预报预测体系中至关重要的一环,连接着天气预报和短期气候预测。受不断加剧的气候变化的影响,延伸期预报将面临更为重大的挑战。首先概述国内外延伸期预报现状,然后分析了全球气候变化对极端天气气候事件分布特征、关键环流系统可预报性等方面的影响,发现气候变化将导致延伸期预报难度加大、需求更加旺盛,同时也更加突显延伸期预报在防灾减灾方面的作用。进一步展望延伸期预报将面临的新挑战以及未来业务发展的新动向,提出了适应气候变化的应对措施和建议,如大力发展数值预报模式、深入开展延伸期预报机理研究、大力发展动力—统计相结合的预报方法以及尝试多学科交叉协作等。

边界层参数化方案对暴雨数值模拟的影响

选取2003年7月4—5日南京暴雨个例,采用非静力中尺度模式MM5进行模拟,着重研究了不同边界层参数化方案对雨量中心强度、雨区分布的影响。结果表明:对于不同的边界层参数化方案,垂直速度场、水汽通量散度场、涡度场、水平风场的散度以及sθe场都表现出不同的特征;合理边界层方案的引入对预报效果有明显的改进;结合边界层和自由大气的动力、热力结构进行了综合分析,给出了边界层作用与自由大气动力、热力结构的配置情况,说明这种配置对暴雨的形成是至关重要的。

一次辽宁秋季暴雨天气的诊断分析

使用1.0°×1.0°NCEP再分析资料,对2006年10月21—22日深秋暴雨在天气形势分析的基础上,进行物理量诊断。结果表明:在有利的环境背景形势下,高位涡从对流层高层向低层伸展并形成湿位涡柱,引起气旋性环流与低涡环流叠加。对流层低层的湿斜压性增强,引起低层的锋区加强及垂直涡度发展,高空入侵干冷空气锲入底层,低层暖湿空气强迫抬升,使地面发展为气旋;高低空急流耦合产生上升气流,同时较强的补偿下沉运动激发上升运动加强,使次级环流加强,触发不稳定能量的释放;低空急流和超低空急流向辽宁输送暖湿空气及能量,对流层中低层形成湿柱并积聚高不稳定能量;中尺度气旋、高低空急流、湿位涡柱、次级环流上升支、地面高水汽含量湿区、高假相当位温出现的时间、强度、位置和结构决定了暴雨的时间和落区。

南京市电力负荷特征及夏季极端负荷与气象条件关系

基于南京地区2014-2016年逐日电力负荷资料,采用谐波分析、功率谱等方法分析该地区电力负荷的变化规律及其与自然周的关系,并对极端电力负荷日中离差曲线型与气温、湿度等气象要素及环流形势的关系进行分析。结果表明:南京地区电力负荷的季节变化呈双峰型;在季节内(月际)尺度上,存在30d周期;在月内尺度上,存在7d周期且与自然周同步。夏季极端负荷日离差曲线主要存在3种类型:典型双峰型(Ⅰ)、单峰型(Ⅱ)、非典型双峰型(Ⅲ)。Ⅰ型和Ⅲ型与气温和炎热指数均呈显著正相关,而3种类型都与相对湿度呈显著负相关。Ⅰ型对应环流场上副高持续控制南京地区,冷空气活动偏弱,气温日变化小;Ⅱ型对应冷空气活动频繁,副高具有东西摆动特征,南京常出现阵雨或雷阵雨天气;Ⅲ型对应的副高强度弱于Ⅰ型,冷空气强度弱于Ⅱ型。采用逐步回归方法建立极端负荷日的预测模型,3种型的平均相对误差分别为6.4%、5.6%和5.3%,较好地对极端电力负荷进行了定量预报。

2005年6月华南致洪暴雨过程中FY-2C卫星T_(BB)场分析

利用水平分辨率1°×1°经纬度的FY-2C卫星相当黑体亮度温度(TBB)网格资料,探讨了2005年6月18—22日华南致洪暴雨过程中TBB的平均场分布特征及其演变特点,以求得华南地区对流云带(团)生消与暴雨的内在联系。结果表明:TBB场能较直观地反映暴雨过程中积云对流活动、降水的分布和强度特征,TBB低值带与华南地区强暴雨落区有很好的对应关系;强盛的西南季风对华南地区强对流云系的生成、发展和维持起了主导作用;对流云带(团)以缓慢东移为主,随着云带(团)TBB值降低,降水强度逐渐加大;TBB有明显的日变化,同时伴随着雨强的日变化。

延伸期预报中的可预报性浅析

延伸期(10~30 d)预报是无缝隙集约化预报预测业务体系的重要一环,一直以来在防灾减灾科学决策中扮演着重要作用。然而在实际预报中,其准确率较中短期天气预报和短期气候预测均明显偏低,原因在于随着预报时效延长,预报结果存在明显的不确定性。因此,如何在业务预报中评估所预报对象的可预报性至关重要。本文简述延伸期时效可预报性的主要来源以及国际主流数值模式的预报性能,阐述了预报业务中如何对可预报性进行评估,介绍延伸期预报产品的应用和发展趋势,以期为延伸期预报服务能力进一步提升提供参考。

2023年6—8月全球天气特征

本刊从2023年10月开始刊发《全球天气季报》,内容由国家气象中心(中央气象站)提供。这是国家气象中心和新疆气象局共同贯彻落实中国气象局“三个全球”目标的系列举措之一,有助于提升我国对全球尤其是“中亚”、“一带一路”等关键区域的灾害天气事件监测与预报能力。本文为《全球天气季报》之夏季篇。《沙漠与绿洲气象》编辑部面向作者群体的需求,将坚持不断创新期刊内容,进一步挖掘优势资源,推广更多类似的气象服务产品,为广大气象科技工作者提供优质服务。

“070304”东北特大暴雪的分析

对2007年3月3—6日东北地区百年不遇的暴雪及暴雨过程进行了天气学背景分析,并对非地转湿Q矢量的贡献、降水相态变化的条件进行了分析。结果表明:范围广、强度强的偏南急流不仅是水汽的强劲输送带,而且是低层锋区和低值系统加强、移动的必要条件;次级环流的强迫作用在暴雨发生发展中起重要作用,其强弱与降水强度有直接关系。云系的高低与下落过程中的层结状态、低层锋区位置一定程度上决定了地面降水的相态。深厚强锋区、北上江淮气旋、低空急流、非地转湿Q矢量辐合上升支的强弱和位置与降水的强度、落区关系密切。

边界层参数化对“雅安天漏”降水数值模拟的影响

选取了2001年7月3个“雅安天漏”个例,采用非静力中尺度数值模式MM5V3进行模拟,着重研究了MRF边界层参数化方案对雨量中心强度和雨区分布的影响,结果发现MRF方案的总体预报效果较好,并能很好地刻画雅安暴雨时的纬向垂直环流结构;在复杂地形条件下,特别是降水有明显日变化的地区,边界层的作用非常重要。

对流层高层冷涡对“21·7”河南持续性极端暴雨影响分析

2021年7月17—22日河南出现历史罕见持续性特大暴雨,期间我国东部海区上空的对流层高层冷涡(upper tropospheric cold low,UTCL)与河南降水几乎同步增强,对降水天气形势发展存在影响。强降水过程期间河套高空短波槽、黄淮高压脊、UTCL以及日本海阻塞高压形成准静止波列,环流系统异常稳定,由于UTCL在我国东部海区上空停滞,导致西风急流在河南及其以东地区形成大尺度持续性辐散分流。河南暴雨高空辐散区的建立和增强与UTCL西侧的西北风急流增强直接相关;UTCL东侧急流增强了台风烟花的高层流出,有利于台风加强进而影响河南暴雨区水汽输送;UTCL引起的高空下沉运动增强了副热带高压的稳定性,间接增强了从东部海区向河南的偏东风水汽输送。UTCL数值预报不确定性较大,随着预报时效临近,UTCL环流中心不断向偏北方向调整、强度增强,对应河南暴雨落区有向东调整的趋势。集合预报成员中强、弱UTCL环流分组对比表明,较强的UTCL环流有利于增强河南上空的反气旋性辐散流出,对降水增强较为有利,基于集合预报敏感性的诊断进一步证实了上述结论。

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。

2011年9月华西秋雨特征及成因分析

本文分析了2011年9月华西秋雨的时空分布特征和大尺度环流形势,并对秋雨形成的主要物理机制进行了诊断分析。结果表明:2011年9月华西地区北部降雨日数多、强度大、持续时间长、落区集中。9月上中旬500hPa高度场上巴尔喀什湖以北的高压脊稳定维持,脊前西北气流携带的冷空气与副高外围的东南暖湿气流和来自孟加拉湾北上的西南暖湿气流交汇于华西地区北部,造成了该地区长时间的持续性强降雨。华西地区北部处于高低能量之间的强能量锋区中,东路干冷空气的汇入。

2012年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用中期数值预报模式产品,对2012年9—11月T639模式120 h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种模式在120 h时效对亚洲中高纬大尺度环流的调整和演变以及转折性、灾害性等重大天气过程均具有较强的预报指示意义。综合来看,ECMWF模式对各影响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1223号热带风暴山神的120 h转向预报较为成功,具有很好的参考价值;只是对于登陆前的偏北分量预报较弱。而T639和日本模式对"山神"的转向预报偏差较大。

2008年6—8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2008年6—8月T639模式进行天气学检验,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模式稍差,稳定性不如ECMWF模式;特别是T639模式对0808号台风凤凰(FUNG-WONG)路径及强度的预报与实况差异较大,而ECMWF及日本模式预报相对准确。

2010年3—5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2010年3—5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:三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。另外,选取了2010年3月19—22日的沙尘天气个例进行分析,发现日本模式对于引发此次沙尘天气的地面强风的中期预报指示意义最好。

典型天气形势与溪洛渡电站发电供求关系的影响

本文利用2015—2017年溪洛渡电站逐日入库及出库流量、逐日电站出力资料、广东逐日用电负荷数据及NCEP逐日再分析资料,针对溪洛渡右岸电站汛期弃水严重、枯期水量不足,电站发电与广东用电需求存在矛盾的几种生产情景,划分为供不应求型、供过于求型和非典型供过于求型3种类型,选取典型个例分析不同类型对应的环流形势和天气成因,并提出今后溪洛渡电站调度的建议。结果表明:每年5、6月,广东常受副热带高压控制,用电需求较大,而宜宾以上流域大多受一致的偏西或西南暖湿气流控制,冷空气活动较弱,不利于产生大范围降水,使得溪洛渡电站发电能力与广东用电需求多呈供不应求型;7—9月,宜宾以上流域多受高原槽及切变线影响,有利于出现明显降水,电站具备满发能力,而华南一般有低涡切变或台风活动,有利于广东出现降水,由于不受副高控制且出现降水,广东用电需求降低,导致出现供过于求型;如广东在副热带高压控制之下,用电需求旺盛,但溪洛渡右岸具备满发能力而出现弃水的情景,往往是因为西南地区降水总体较强,其他水电站加大出力,而电网送出受限等多方面因素影响,导致电网对溪洛渡右岸的电能需求减少,即出现非典型供过于求型。在实际发电生产中可根据天气环流形势提前研判,更加有针对性地开展水库调度、优化电站运行,增加汛期水电电能的有效消纳以及水能资源充分利用。

2011年3—5月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为了更好地应用T639模式中期预报产品,对2011年3—5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:三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。另外,选取了2011年4月28-30日的沙尘天气个例进行分析,发现日本模式对于引发此次沙尘天气的地面高压系统的中期预报指示意义最好。

2020年梅雨特征分析及模式中期预报性能检验

2020年梅雨持续时间长,雨量偏多;暴雨范围广、过程雨量大;雨带南北摆动大,但强降雨落区重叠度高。利用NCEP/NCAR再分析资料,针对行星尺度环流系统演变进行分析发现,梅雨期内,亚欧中高纬维持稳定的阻塞形势,环流经向度大,冷空气活动频繁并向江淮流域渗透。同时西太平洋副高(简称副高)显著偏强偏西,副高引导的水汽向江淮流域输送明显偏强;季风爆发后,来自孟加拉湾和南海的西南气流携带充沛的水汽往江淮流域的输送也较强。此外,副高北跳偏晚,冷暖空气在江淮流域长时间交汇,致使梅雨锋偏强,降雨明显偏多。6-7月,南亚高压和副高存在频繁的南北摆动,造成雨带南北摆动大,但主流业务模式在中期时效内对副高的预报偏差仍然较大。目前集合预报模式对500 hPa大尺度环流系统的可用预报时效大约5 d;而200 hPa环流系统的可用预报时效能达到9 d左右。因此在中长期预报中,应更关注高层系统的演变和调整,及时抓住预报信号。

2006年春季我国沙尘天气特征及成因分析

利用全国673个站每日8个时次的地面天气报告资料和T213模式产品,分析了2006年春季我国沙尘天气的主要特征及其成因。结果表明:2006年沙尘暴、强沙尘暴范围偏大、沙尘天气强度偏强;2006年春季我国北方沙尘天气过程(17次)偏多、强沙尘暴过程(5次)是2000年以来最多的一年,其中2006年4月9 11日强沙尘暴天气过程的影响范围和强度为20世纪90年代以来第三位;沙尘多发期长、结束晚。2006年春季北方大部地区气温偏高,致使地表层解冻快,土质疏松;降水偏少,地表干土层增厚,为沙尘天气的发生提供了有利的条件。2006年春季东亚大槽偏强,影响我国的冷空气活动较频繁且势力较强,蒙古气旋活动频繁。前期偏暖少雨与冷空气和蒙古气旋的共同作用,是造成2006年春季我国沙尘强度明显偏强且多发期结束晚的主要原因。