基于NCEPGFS与JMAGSM预报场的WRF模式风速预测效果对比

基于NCEP GFS、JMA GSM两种预报场资料,设计了4组模拟试验,分别采用WRF3.4/3.4.1模式预测了2014年5月23～26日、9月22～25日两个时段（再细分为6个子时段）香港地区近地层10m高处的风速,并选用15个地面自动气象站及1个探空站垂直风廓线实测数据对预测结果进行检验。结果表明,在稳定天气条件下,NCEP、JMA预报场均能较好地反映近地面风速的日变化过程,所预测的10 m高处风速的RRMSE值相差不大,NCEP预报场预报的风速变化趋势相对较准;近地层垂直风速廓线模拟中NCEP预报场优于JMA预报场,JMA预报场模拟风速廓线走势存在失真现象;更新YSU模式能小幅改善夜间地表风速模拟效果,但对风速廓线走势影响不大。

用数值预报场间接对比新疆两种型号探空系统

利用2007—2010年近4年的探空资料对比新疆中、北部地区乌鲁木齐、伊宁、克拉玛依、北塔山4个采用GTS(U)-2型P波段雷达-电子探空仪的探空站及其周围的阿勒泰、阿克苏和库尔勒3个采用GTS1型L波段雷达-电子探空仪的探空站的探空记录与预报场的偏差值,发现采用GTSl型探空仪的3个探空站的探空记录不仅在同一观测时段而且08:00(北京时,下同)与20:00两个不同的观测时段与预报场差值的差异小;4个采用GTS(U)-2型探空仪的探空站的探空记录与预报场的差值在同一观测时间的差异小,但08:00和20:00的差异很大;且GTS(U)-2型探空仪与GTSl型探空仪20:00获取的探空记录与预报场差值的差异小,但08:00探空记录的差异大。综合对比结果表明:2007年1月—2010年3月新疆自治区采用的GTS(U)-2型探空仪的探空记录08:00可能存在问题,用户在数据资料分析时需要特别注意。

EC850hPa温度预报场与自贡市的寒潮降温

成都08时850hPa的实时温度自贡站当日的日平均气温有较好的对应关系。而EC850hPa温度预报场对成都850hPa温度的预报误差较小，同时EC850hPa温度预报场预报的降温与自贡市的降温有很好的同步对应关系。本文通过对以上三者之间统计其对应关系，发现用EC850hPa温度预报场来作自贡市的寒潮降温预报有非常好的效果。

2002年10月21-22日暴雪天气过程——T213物理量预报场的诊断分析

本文通过对西宁地区一场秋季暴雪天气过程的分析,探讨了T213物理量预报场对该地区秋季暴雪过程的指示意义。结果表明:巴尔克什湖和萨彦岭横槽转竖和锋区南压,地面冷空气从南疆进入柴达木盆地迅速加强,对流层中低层辐合、高层辐散和高湿度区的维持,以及高空急流轴北抬加强是产生这次暴雪天气过程的主要原因。

一次重秋风天气过程的EC96h 500hPa预报场与实况场的对比检验

对 2 0 0 2年一次重秋风天气的EC96h 5 0 0hPa预报场及EC的 85 0hPa温度 96h预报与实况场进行了对比分析 ,发现EC5 0 0hPa 96h预报场对大的环流形势预报较准确 ,EC的 85 0hPa温度 96h预报除个别时次误差较大外 ,其余时次的温度场预报均较成功 ,可以提前 4d对一些重大天气过程作出准确地预报 ,大大提高了中期预报水平。

ECMWF业务模式新预报场助力更好的天气分析和服务

欧洲中期天气预报中心(ECMWF)业务预报模式最近新增加了3个重要变量的模式预报场输出产品:闪电、总水汽输送和最大对流有效位能。这些新的预报产品提升了服务(如闪电)和天气诊断(如总水汽输送和对流有效位能)利用的可能,对世界各地预报员通过进一步分析,让预报“落地”提供了关键要素分析预报场。图中给出2018年5月期间3种产品的例子。

“97-11-24”和“97-11-27”大暴雨过程T106物理量预报场分析

对1997年11月24日和1997年11月27日两次江西大暴雨过程的T106物理量预报场进行了分析，得到T106物理量场对稳定切变的暴雨形势有较好的预报能力等一些有意义的结果。

华东地区地面和高空风场的多模式集成精细化预报研究

基于欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)、中国国家气象中心业务运行的中尺度数值预报系统(Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System Meso,GRAPES-Meso)、美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的全球预报系统(Global Forecast System,GFS)、GRAPES全球预报系统(GRAPES-GFS)4个模式风场预报资料,利用双线性、反距离加权、三次样条、克里格等插值方法对华东及周边地区(110°~130°E,20°~40°N)2020年1—4月逐日地面和高空风0~72 h集合预报资料进行降尺度处理,得到满足机场及终端区气象保障的精细化风场预报。此外,还对精细化风场预报做多模式集成。结果表明,对于风场的精细化格点预报,反距离加权插值方法误差最小,为最优水平插值方法。基于扩展复卡尔曼滤波的多模式集成(Augmented Complex Extended Kalman Filter,ACEKF)可进一步减小风场预报的误差。对华东地区上海、青岛和厦门3个机场地面和高空风的多模式集成风场精细化预报的分析表明,ACEKF多模式集成预报不但均方根误差较BREM、ECMWF和GRAPES-GFS的预报误差小,且随高度变化也不如单模式预报的大,其预报性能更为稳定。

3种全球环流预报场近地层风速突变预报能力评估

本文采用Bernaola—Galvan启发式分剖算法对3种全球环流预报场预报风速序列以及气象站和测风塔的实测风速序列分别进行风速突变事件的挑选，并综合挑选结果对3种全球环流预报场对我国风速突变事件的预报能力进行检验和评估。结果显示：ECMWF全球环流预报场风速突变事件的预报效果最优，其次是GFS，然后为T639，但是在青藏高原和甘肃北部地区，GFS要优于ECMWF，在我国沿海尤其是南部沿海地区，T639为最佳；ECMWF在新疆北部、甘肃北部、内蒙古中西部、河北和山西风速突变预报准确率较高，约为30％以上，其次为东北、山东、河南和江苏，约为10％～30％，其余地区预报准确率基本上在20％以下，尤其在西藏和四川大部分地区预报准确率为0．T639预报场在沿海地区的预报准确率基本在30％左右；ECMWF预报场在我国大部分地区预报相位偏差在3h以内，幅度偏差基本上在3m／s之内，仅在新疆北部、甘肃北部、青海北部、内蒙古及辽宁地区相位偏差为3-6h之间，幅度偏差大于3m／s，在新疆北部和内蒙古东部幅度偏差达到6m／s。

T639预报风场在台湾周边海域的解释应用

基于台湾的气象观测资料与日本的漂流浮标资料,通过定性判断预报值与观测值的曲线走势、定量计算相关系数、偏差、均方根误差及平均绝对误差的比较方法,检验了T639预报风场在台湾周边的有效性,能为航海、海洋工程、防灾减灾等提供参考。结果表明,T639预报风场对影响台湾与周边的台风、冷空气过程都具有较强的预报能力,其中对冷空气的模拟效果整体好于台风过程,中低风速下的模拟效果好于高风速;在台风(或冷空气)和狭管效应的双重作用下,台湾海峡存在明显的大风中心,但在台湾岛的阻挡下,台湾西南部的高雄附近海域在冷空气期间持续存在一个低值中心,冷空气期间风向的向岸效应(风向呈圆弧形包绕着大陆海岸线)明显。

基于单多普勒激光雷达的机场风场预报方法

基于机场上空的低空小尺度天气系统风场结构以及单多普勒激光雷达测风原理,对已有变分同化方法和涡度-散度风场反演方法进行改进,利用变分同化方法对由单多普勒激光雷达所测的径向风速进行同化,预报它在未来时序时的估计值,再利用改进的涡度-散度方法对预报的径向风速进行反演,实现对三维风场的反演,从而成功实现对风场的预报。最后,通过对机场上空的天气结构仿真,分析了这种方法对径向风速实现的三维风场的预报的优缺点及其误差。

台风“菲特”期间T639预报风场在东中国海的有效性检验

海表风场是航海、海洋工程及防灾减灾等都十分关注的海洋要素之一,本文利用来自台湾地区和韩国的风速观测资料,检验了台风"菲特"及一次冷空气过程期间T639风场预报产品在东中国海的有效性。结果表明:(1)台风"菲特"和冷空气期间,预报风速与观测风速在曲线走势上保持了较好的一致性。(2)从相关系数来看,各个观测站的预报风速与观测风速都表现出较为密切的相关性;从偏差来看,预报风速略高于观测风速;从均方根误差和平均绝对误差来看,误差也都在可控范围之内。(3)台风"菲特"期间,T639预报风场对台风眼、台风尾迹等气旋性特征刻画得较为形象,外埔气象站、东吉岛气象站和兰屿气象站受台风影响较为显著,淡水气象站、金门气象站和绿岛气象站受台风的影响则偏弱。T639预报风场对南下的冷空气过程同样有着较好的体现,对风向和风速都有很好的模拟。

烟威渔场盐度预报及分析

本文以我国北黄海的烟威渔场为研究对象,采用优选因子场预报模式,对盐度的时空变化进行预报试验。文中对所采用的统计预报方法,作了简要介绍。对影响本海区盐度变化的显著因子及预报结果作了初步分析。预报试验表明:预报的总体平均绝对误差为0.27‰,预报相对误差在18％左右,预报误差小于0.5‰的站数占总站数的85％,预报趋势与实测资料基本一致。

海面风场预报的技术研究报告

采用区域性大气边界层诊断模式,将大气边界层分为两层,即近地面层和埃克曼层,并由相似原理得到近地层和埃克曼层的风速廓线弥合,形成海面逐时风场。同时,考虑了热带气旋(以下简称台风)天气系统的动力学特征,采用台风模型风场修正其影响区域的风场,然后利用风场和气压场之间的对应关系,用变分调整得到较为合理的海面逐时风场。将此模式作为一个模块嵌入我们研制的《船用防避台风决策系统》中。

优选因子场预报方法的研究

现行的场预报方法,一般是根据预报量之间的统计关系,进行场分解,而后用经验正交函数建立预报方程,但却很少考虑到外界因子的作用。本文尝试把影响因于引入经验正交预报方法中。在这种优选因子场预报方法中,作者不仅考虑预报量之间内部的相互关系,而且也考虑了外部因子的影响,借助于从综合因子中优选因子,可以建立对于预报数量和等级都适用的最优预报方程。提出了权重相关系数的概念。与其他相关系数之间的明显差别是,它具有场的特征。本文还介绍了水湿的盐度预报的一些实例。

欧洲中心和T213数值模式500hPa高度场在青海省预报能力检验分析

本文应用2007年3月份实况500hPa高度场资料和欧洲中心、T213数值预报产品500hPa高度预报场资料,利用matlab的矩阵计算能力和数据插值能力方法分别计算出青海省(31～40°N,89～104°E)范围内,24、48、72h 500hPa高度场的平均绝对误差,通过检验分析。结果表明,两种数值预报产品对高原天气有很好的预报能力,为今后青海省的短期天气预报工作提供参考。

蒙西地区不同边界层参数化方案的近地层风场预报效果评估

利用中尺度WRF(Weather Research Forecast)模式和GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)同化系统,通过改变边界层参数化方案对蒙西地区进行了7组回报试验,并基于70个国家级地面站和18座风塔观测对试验结果进行多方面检验。结果表明:模式的预报可以抓住实际风速风向的演变和位相变化。各边界层参数化方案的10 m和70 m风向较观测有轻微顺偏;各方案对有效风速(3~15 m/s)的预报效果最好,对满发风速(15~25 m/s)的效果次之,对无效风速(0~3 m/s)的预报效果最差;各方案都能模拟出风速风向的日变化特征,表现为白天风速随时间增大和风向的顺转,傍晚到夜间风速的减小和风向的逆转;各方案对10 m风场的预报差异较70 m的更为明显,且模拟的风速偏大,YSU方案对10 m风速的预报效果最好,ACM2对70 m风速预报效果最好;TEMF、YSU以及ACM2方案对风切变指数的预报较好;大气层结的稳定性对低层风场的模拟有比较重要的影响。

基于整体描述法的螺旋加热弯板变形场预报

建立了普通低碳钢三维模型,利用ANSYS仿真软件模拟了螺旋加热弯板成形的温度场和变形场。在变形场中沿焰道方向等距获取21条取样线,每条特征线获取了41个点的变形量。通过数据分析发现:螺旋加热变形场每条特征线的变形量具有相似性,可以通过同一数学模型进行描述。本文利用非线性回归建立了每条特征线的数学模型,构建了螺旋加热变形场的整体描述法。基于改进的BP神经网络对数据样本进行训练,对整体描述法中模型参数θi进行预报,实现了螺旋加热变形场的预报。

场对场预报模型及其对降水的预报试验

用经验正交函数对预报因子场和预报对象场分别进行分解，将正交展开的时间系数作为预报因子和预报对象，提出了一种场对场预报模型。该模型考虑了预报系统的时变性，并利用云南５月份的雨量资料进行了预报试验。结果表明。

ECMWF细网格模式在阿勒泰地区短时强降水环境场预报中的统计检验

利用ECMWF细网格模式产品对阿勒泰地区2013-2018年5-9月36场短时强降水过程的环境场预报性能进行统计学检验。结果表明:48 h预报时效内模式对海平面气压场、2 m温度场和露点温度场、10 m风场,500 hPa高度场、850 hPa温度场和比湿场及对流层风场预报误差较小,精度较高,在预报业务中为首选物理量;对700 hPa相对湿度场和垂直速度场预报误差较大,且以随机误差为主,在预报业务中注意订正运用。