最优多因子动态配置的东北汛期降水相似动力预报试验

基于中国气象局国家气候中心季节预报业务模式27a(1983—2009年)预报结果和同期美国气候预报中心组合降水分析(CMAP)资料及国家气候中心气候系统诊断预报室74项环流指数和NOAA40个气候指数(1951—2009年),提出了客观定量化的最优多因子动态配置汛期降水相似-动力预测新技术,并对中国东北地区汛期降水进行了预报试验。利用历史资料有用信息估算模式预报误差原理,选取4个历史相似年对应模式误差来估算当前模式预报误差。通过单因子交叉检验距平相关系数确定主导因子及演化相似因子,结合当前及前期优化多因子组合配置确定预报因子集,最后利用历史相似年对应模式误差来估算当前模式预报误差并订正国家气候中心季节预报业务模式的预报结果,得到预报的汛期降水。对2005—2009年进行独立样本检验的结果表明,此技术对中国东北地区汛期降水有一定预报技巧。证实了利用历史资料估计业务模式预报误差的另类途径是可行的,显示了在业务预报应用中的潜在能力。

物候模式识别在生态动力预报中的应用

以物候资料和数值天气预报模式输出图为基础,应用模式识别和数理逻辑判断的自动化技术,阐述制作生态动力预报的原理、方法和步骤.生态动力预报技术使传统的物候学在气象学和自动化技术支持下,扩展应用到生态预报业务领域,使物候预报从单站预报阶段发展到区域预报阶段,同时促进了农业气象预报方法从定性、统计阶段向动力预报阶段发展.该方法在农作物播种、长势、灌溉与施肥、病虫害防治等方面具有广阔的应用前景.

用典型相关分析作副高的统计动力预报模式可预报性研究

本文提出一个关于西太平洋副热带高压（简称副高）的统计动力预报模式，利用它和典型相关分析方法对冬、春和夏季逐月副高预报的可行性进行研究。结果表明，模式的可预报性依赖于预报量场和因子场所提取的分量数，模式的差分形式及预报落后步长。对逐月和不同步长所作的可预报性分析发现步长为１个月有较高的可预报性，不同月份可预报性有所不同，一般夏季较冬季和春季要差。虽然如此，用该模式作夏季副高预报还是具有一定的可能性。在独立样本中所作的预报试验表明，月际预报符号相关系数一般均接近或超过０．６０。

伴随方法在热带气旋路径预测的统计动力预报方案(SD90)中的应用的研究——Ⅰ:理论基础及数值试验

把变分同化中的伴随方法应用于热带气旋路径预测的统计动力预报方案 (SD 90 )中 ,利用前面时刻热带气旋中心位置的观测值 ,同时确定出初始速度和气压梯度力 ,然后进行预报 .理想试验表明 ,热带气旋路径无明显转向时 ,该方案具有较高的预报精度 ;当热带气旋路径有明显转向时 ,随着同化时段内的热带气旋路径 (作为观测值 )趋向于转向处 ,该方案的预报误差会加大 ,其主要特征是预报路径的方向有较大偏差 ;当同化时段内的热带气旋路径 (作为观测值 )离开转向处时 ,该方案又趋向于有较高的预报精度 .最后结合最优控制思想 ,对 980 7号台风进行了同化试验 ,试验结果表明 。

基于神经网络的船舶操纵运动水动力预报

以散货船和油船为例 ,采用神经网络方法 ,利用 matlab语言 ,完成船舶操纵运动的水动力预报 .研究结果表明 ,只要选择适当的学习样本、网络结构和学习算法 ,神经网络的水动力预报精度在实际中可以接受 .

参数动力预报模型的一种改进方案

对CarbonTracker系统中的参数动力预报模型提出了一种改进方案.模拟实验表明我们提出的新方案不仅能避免原有模型过度依赖先验常值1的缺陷,而且当真实参数随时间连续变化或参数时变周期较大时具有更好的同化效果.新的动力预报模型对实际的碳通量反演工作有很好的参考意义.

西行台风进入南海后路径的统计动力预报模式

本文对１９８８～１９９８年西北太平洋进入南海的台风，引入欧洲数值预报产品，用多元回归方法建立统计动力预报模式。结果表明，该模式比统计预报方法的预报能力有明显提高，特别是对西行北折的台风效果更为显著。

东海区域热带气旋路径统计动力预报研究

文章主要介绍了东海区域热带气旋路径统计动力预报方案及其使用情况．该方案在原有台风路径统计动力预报方案的基础上调整了预报区域，重新选取了历史样本；延长了预报时效；对随机参数的相关因子，尤其是其中的天气经验因子进行了改进，并引进了欧洲中期数值预报中心的数值预报产品因子．另外，还对有关相关因子的重要性做了分析研究．经独立样本检验和实时预报表明，该方案的热带气旋预报路径和实际路径相当吻合，各项误差比同类产品明显减小，对实际业务预报服务具有较好的参考价值．

从预报员的观点看爆发性气旋生成的动力预报

本世纪四十年代中后期为美国空军穿越北大西洋的飞机及以后为天气局做的对冷季大的气旋性风暴的预报给人们留下了不可磨灭的印象,这些大风暴似乎都是在短时间内从开始时的小气旋爆发起来的,远远超过通常在陆地上看到的情况。没有记载短期飞行预报的主观预报具有怎样的技巧。

热带气旋路径统计动力预报业务系统

该系统基本上实现了资料管理、预报模式建立、实时业务预报和预报误差统计分析等一系列工作的规范化、客观化、自动化和实时性,具有运行快速、输出简明,使用方便等特点,亦便于移植和推广。本文还将该系统用于东海区域,结果表明,该系统性能良好,其预报路径和实际路径相当吻合,对实际业务预报服务具有较好的参考价值。

相似预报原理之再认识:动力统计相似集合预报理论及其对登陆台风降水预报的应用研究进展

动力统计结合是提高天气、气候预报水平的重要途径之一,关键问题是如何将数值模式与历史资料进行有效结合;相似预报这一传统方法与动力统计的结合是未来提高天气、气候预报水平的一个重要方向,尽管其原理目前仍停留在相似假设基础上且缺乏坚实的物理基础。文中从准确模式的初值问题出发,提出准确模式初值扰动概念,进而发展了动力统计相似集合预报(Dynamical Statistical Analog Ensemble Forecast,DSAEF)理论。DSAEF理论不仅回答了为什么可以进行相似预报,同时还指出了如何进行相似预报,即其原理是利用准确模式来做预报,并采用集合预报的方式实现预报。基于DSAEF理论,建立了登陆台风降水动力统计相似集合预报DSAEF_LTP (Landfalling Typhoon Precipitation,LTP)模型,该模型包括4个步骤:台风路径预报、广义初值构建、初值相似性判别和台风降水集合,其中广义初值由影响台风降水的物理因子构成。DSAEF_LTP模型具有可持续发展特性—可通过引入新因子或改善模型参数来改进模型的性能;目前该模型发布了广义初值包含台风路径、登陆季节和台风强度3个物理因子的1.0版和在此基础上改进了“相似区域”和“集合方案”的1.1版。该模型的性能提升很快,已完成的最新版本(1.1版)3次大样本预报试验均显示,与ECMWF、CMA-GFS、NCEP-GFS和SMS-WARMS (上海区域模式)对比,对≥100 mm和≥250 mm台风过程降水预报的TS评分,DSAEF_LTP模型(V1.1)排名第1。今后,围绕广义初值不断改善,研究引入更多影响登陆台风降水的物理因子,DSAEF_LTP模型的发展前景广阔。

汛期降水相似动力预报——模式误差主分量相似预报方法

针对相似动力预报中模式预报误差的估计问题,提出将模式误差的直接相似订正问题转化成模式误差主分量的相似预报问题.客观上将模式误差主分量分成可预报和不可预报两部分,对于可预报主分量采用最优多因子动态配置方案进行相似预报,而对于不可预报部分则用系统平均代替.基于国家气候中心季节预报业务模式、美国气候预报中心组合降雨分析资料及国家气候中心气候系统诊断预报室74项环流指数和美国国家海洋和大气管理局的40个气候指数,对东北区域汛期降水进行了预报试验.2005—2010年6年独立样本检验预报平均距平相关系数为0.29,较系统误差订正预报的0.04有较大提高,证实该方案能提高国家气候中心季节预报业务模式汛期降水预报水平.

动力延伸(月)预报的季节变化和误差分析

本文用中国科学院大气物理研究所的全球谱模式（Ｔ４２Ｌ９）和国家气象中心提供的１９９４年３月到１９９５年２月３６个例子（每月３个）的全球客观分析资料做了较系统的动力延伸（月）预报试验，检验了预报结果，分析了模式的气候漂移，并对预报结果进行了系统误差订正，结果表明预报评分有明显的季节变化，冬季较高，夏季较低。

深海作业平台无动力上浮过程水动力分析及运动仿真研究

本文在-180°~0°攻角范围内,对上浮平台的流场进行了研究,结果表明大攻角下扁平体平台的分离流动及涡系非常复杂,从而造成了相应水动力的强非线性。扁平体平台垂直面内的旋转阻尼大,整个上浮过程呈现以攻角变化为主的运动特点,本文提出了在运动方程中采用“变攻角基准状态”的水动力表达方法,即位置力插值,剩余项采用传统增量模式,从而提高了上浮全过程及稳态解的预报精度。上浮运动的系列仿真揭示了抛载重量、抛载位置、初始状态对上浮全过程的影响规律。本文据此对工程上抛载提出了建议。研究结果表明,该深海作业平台无动力上浮过程具有较好的上浮安全性。

基于月动力延伸预报最优信息的中国降水降尺度预测模型

利用国家气候中心月动力延伸预报结果、NCEP/NCAR再分析资料和中国160个站观测资料,通过计算两次相关的方法,获取最优预报信息作为建立降尺度预测模型的预测因子,提取的最优预测因子同时满足既是观测环流要素场影响降水的关键区域,又是模式要素场预报的高技巧区域两个条件。结合挑选出的最优预测因子,利用最优子集回归建立月平均降水的降尺度预测模型。文中设计了消除预测因子和预测量的线性趋势值后建立预测模型(方案1)和直接利用原始资料建立预测模型(方案2)两种方案。经过独立样本检验,发现这两种方案建立的预测模型都能够提高月尺度降水预测,方案1对月尺度降水预测的距平相关系数平均可达0.35。利用该方案对超前时间分别为0、5、10d的月动力延伸预报产品进行月降水的降尺度预测表明,模式初值信息不仅影响月动力延伸预报结果,也影响降尺度应用效果,利用超前时间为0和5d的月动力延伸预报结果进行降水降尺度预测可在业务中参考。此外,降尺度预测模型中选取的预测因子不仅在统计上是显著的,同时也具有清楚的物理意义。

MOS方法在动力延伸期候平均气温预报中的应用

利用11982年1月—2010年3月动力延伸预报产品及宁夏候平均气温,采用逐步回归的MOS统计方法,预报宁夏24个测站未来40 d逐候平均气温,为了对比模式直接输出结果与资料按月和按季节划分建立的MOS方法预报效果,对2009年和2010年1—3月的预报效果分别进行了对比检验。结果表明:MOS预报效果较模式直接输出有显著提高;不同时段的资料划分,不同的建模样本长度,都会使MOS预报效果产生差异。虽然利用按季节划分的资料所建立的MOS方程样本数明显多于按月划分的样本数,但由于按月划分的资料所选择的预报因子更能集中反映这一时段预报对象的相关性,物理意义更为明确,因而预报效果较好;对于同样按月划分的MOS方法而言,样本数越多,温度预报的效果越好,稳定性越强;进一步检验该方法对极端候平均气温的预报能力,出现极端气温时,该方法能够预报出气温剧烈变化的趋势和变温幅度,并随着预报时效临近逐步订正,误差值逐渐减小,预报结果可作为中期业务预报的参考。

月动力延伸预报产品在西北地区月降水预测中的释用

利用西北地区较密的163个气象观测站点逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料500 hPa逐月高度场和月动力延伸集合预报500 hPa高度场资料,进行了气候预报、持续性预报、实况解释检验和月动力延伸预报产品释用预测试验的比较。结果表明:实况解释检验结果的准确率(PS)评分最高,气候预报平均PS最低,月动力延伸预报解释应用方法略低于实况解释检验,高于气候预报和持续性预报。PS的空间分布表明,月动力延伸预报解释应用结果和实况回报试验的分布非常相似,PS最大值分布在青海南部、陇南和陕西大部等各月降水气候值相对较大的地区,PS较小的地方则在新疆部分地区、甘肃河西西部等各月降水气候值相对较小的地区,西北其他地区PS值相差不明显。此外,利用密集站点资料进行解释应用的效果高于利用稀疏站点资料的结果,表明更多观测信息的应用有利于改善预测技巧。

动力延伸预报产品释用方法的改进试验

依据动力延伸预报产品释用方法中所建立的月降水距平百分率预报方程,将方程系数看成是动态系数,采用与预报月高度场相似月份的资料作为样本资料,通过改善方程系数的计算来提高月降水预报.1998～2004年的历史实况资料在安徽省的回报实验证明:在目前T63/NCC月动力延伸预报产品的准确率不能快速提高的情况下,该方法具有实际应用价值.利用T63/NCC月动力延伸产品进行安徽省月降水预报应用亦取得较好的效果.

动力延伸预报产品释用方法的研究

目前以数值形势预报为基础的动力产品释用方法主要有模式输出统计法（ＭＯＳ）和完全预报方法（ＰＰＭ）。由这两种方法建立的预报方程缺乏明确的物理意义，所以文中提出了一种动力与统计相结合的方法。该方法从大尺度大气动力学方程组出发，推导出月降水距平百分率与月环流场的关系，从而建立了月降水距平百分率预报方程，随后利用月动力延伸预报的５００ｈＰａ高度场和实际降水场资料反演出月降水距平百分率预报方程的系数。该方程经过独立样本检验，表明这种方法对利用动力延伸集合预报的环流形势作月降水距平预报具有一定的能力。

1991年江淮暴雨期间环流异常的动力延伸预报试验

介绍了利用Ｔ４２Ｌ９模式对１９９１年夏季江淮流域暴雨期间旬和月平均环流异常的动力延伸预报（ＤＥＲＦ）试验和利用ＯＳＵ－ＡＧＣＭ进行青藏高原热力异常敏感性试验的结果，指出Ｔ４２Ｌ９模式对造成暴雨的环流异常有一定的预报能力，并证实高原的热力异常是引起江淮暴雨的一个重要因子。