MM5模式数值预报产品效果检验分析

应用双线性二次插值法,对中国气象局下发的MM5模式数值预报产品中的Rain12-P产品与青海省东部2005、2006年6～9月份实况降水量的预报效果进行检验分析,统计出一般性降水和大雨的预报准确率、空、漏报率、相对误差及绝对误差。检验结果对一般性降水的24和48h预报准确率较高。此产品对于在业务预报中进一步用好MM5模式数值预报产品,提高短期天气预报准确率具有指示意义和参考价值。

日本数值预报产品在MM5模式中的应用

针对目前中尺度数值模式MM5所用初始场局限于NCEP和T213的现状,提出了应用日本数值预报产品(JMA,下同)格点资料做初始场的想法,并对试验过程进行了介绍。对台风Ranan im(0414)登陆浙江的路径、移速、强度和降水等方面的数值模拟结果表明,应用了JMA资料的MM5模式在原有基础上提高了预报精度,尤其在台风登陆时间和登陆地点上提高更为明显。

中尺度数值预报模式(MM5)在海面风场预报中的应用

本文简要介绍了在工作站上运行有限区域海面风场数值预报业务化系统的情况。该系统以MM5V3作为主要框架,选定了积云对流和边界层参数化方案,准备了三种侧边界方案,以确保有限区域海面风场数值预报业务化的运行。半年多的准业务运行表明,系统运行稳定,海面风场预报效果较好,除能直接给有关业务单位参考外,还提供给有关海洋数值预报模式使用。

中尺度数值天气预报模式MM5分布式并行计算

中尺度数值预报模式是进行中尺度天气预报的有效手段。中尺度模式MM5是国际上应用最广泛的中尺度预报模式之一。数值天气预报的巨大计算量和实效性要求必须通过高性能分布式并行计算来实现。分析了MM5串行算法的特点,研究了其并行算法的实现,讨论了算法的一些改进,给出了MM5模式在分布式并行巨型计算机上的测试结果。

网格技术在中尺度数值天气预报MM5模式中的应用

以中尺度数值天气预报MM5在网格环境下运行为例,分析了基于网格计算的应用系统在资源共享方面的应用.介绍了中尺度数值预报模式的差分近似算法,并以基于网格计算的中尺度数值天气预报MM5为例,给出了在网格环境下的实验流程和结果.实验表明,使用Globus技术使得原本只能在集群或小型机上运行的科学计算程序能够在普通PC上运行起来,并且随着加入网格机器的增多,可以提高运行速度和吞吐量.

利用MM5模式输出产品制作雾的客观预报

利用MM 5中尺度非静力模式输出产品进行深加工 ,对陕西省高等级公路大雾进行预报。由于模式输出产品有每小时的湿度场、风场和气温预报场 ,这些要素场和雾形成关系密切 ,应用PPI、MOM和MEC方法对陕西省 4条高等级公路 1 4个站点大雾进行预报 。

利用MM5模式输出产品制作空气质量预报方法探讨

根据2004年中尺度数值预报模式MM5输出产品和临沂市环境监测中心逐日监测资料建立了各污染物浓度预报方程,在2005年夏季的试报中,该方程的试报效果较差,其预报准确率明显低于其历史拟合率。为了提高预报准确率,利用逐步回归筛选的因子及统计模型研究中的有关数据,探讨了使用卡尔曼滤波方法制作空气污染物浓度预报的问题。分析发现,利用卡尔曼滤波方法制作空气质量预报可以取得比较满意的效果。

MM5数值预报引入GRAPES三维变分同化技术在上海地区的预报和检验

该文简要介绍GRAPES三维变分同化技术在MM5数值预报中的应用 ;利用 2 0 0 3年 3月至 2 0 0 3年 5月华东地区 1 38个台站实况资料与其预报结果 ,评价了该模式系统对华东地区降水的预报结果 ,分析了三维变分同化对MM5数值预报结果的可能影响。结果表明 ,GRAPES三维变分同化方案是比较合理的 ,同化后模式对华东大部分地区的降水 2 4h预报比没有使用同化的总体情况要好 ;同样 ,同化后模式对华东大部分地区的晴雨预报准确率较高。

MM5与MM5-PAFOG模式区域雾预报效果评估比较

利用MM5和PAFOG模式对2010年10-11月中国东部地区的雾进行逐日预报,包括基于MM5模式结果的多要素诊断预报和PAFOG模式预报能见度的定量预报,应用TS/ETS评分方法和区域内所有测站每3h(或6h)一次的常规观测资料,根据该两方法的预报结果分别对中国东部地区和安徽进行了效果评估。结果表明:(1)两种预报方法对区域雾都有一定的预报能力,但都存在空报率较高的明显不足。基于MM5模式的多要素诊断预报,得到中国东部地区的TS/ETS评分为0.075/0.065,命中率(HR)为0.296;安徽的TS/ETS评分为0.094/0.081,HR为0.378。(2)PAFOG模式对中国东部地区的TS/ETS评分为0.038/0.027,HR为0.388;安徽的TS/ETS评分为0.053/0.038,HR为0.52。与MM5模式的诊断结果相比,TS/ETS评分较低,HR较高。(3)按日统计结果表明,MM5模式在整个中国东部地区的预报效果优于PAFOG模式,但在内陆省份(安徽),PAFOG模式的预报效果略优于MM5模式。(4)效果评估时若考虑过去1h内的天气现象记录,两种方法的预报效果都有明显改善。

MM5模式中城市冠层参数化方案的设计及其数值试验

文中在综合国外一些较先进的中尺度模式城市作用参数化方案的基础上 ,从城市下垫面结构对城市边界层大气作用的物理机制及实际应用两方面出发 ,对城市下垫面结构和人为活动等因素对边界层结构的影响及中尺度模式中城市化作用的合理体现等问题进行了较全面的考虑 ,改进和设计出能够较全面、细致地描述城市结构对大气边界层动力、热力结构的影响 ,且适合中尺度模式结构特点的城市冠层参数化方案 (UCP) ,并实现了其与MM5模式的耦合。进行了耦合后的UCP方案及采用原城市作用方案的MM5模式对BECAPEX试验期间北京地区气象条件多重嵌套细尺度进行了模拟试验 ,并与观测结果对比 ,结果表明 :相比于MM 5模式中原有表示城市作用的参数化方案来讲 ,设计的UCP方案在很大程度上提高了MM 5模式对城市边界层热力和动力结构的模拟能力。

基于MM5模式的精细化MOS温度预报

利用2002年9月到2003年8月MM5模式每隔1 h的站点基本要素预报场和物理量诊断场资料,以及相应时段内宁夏25个测站的温度自记观测资料,同时采用多元线性和逐步回归2种MOS统计方法,预报宁夏25个测站48 h逐时温度。通过对2004年6月至2005年5月的预报效果检验,结果表明:MOS方法对宁夏48 h逐时温度有较强的预报能力,当天气形势变化较平稳时,MOS预报结果稳定,平均绝对误差控制在2℃之内;当有明显的冷空气活动时,误差变率起伏波动较大,预报结果不稳定,但与原MM5模式直接输出结果相比,MOS预报水平有明显提高,24 h极端温度TS评分个别月接近甚至超过预报员。

中尺度数值模式MM5的四维变分资料同化系统

应用伴随方法求解以数值预报方程作为约束条件的四维变分资料同化方案 ,关键问题是如何构造伴随模式。以中尺度数值模式 MM5为例 ,讨论了如何用伴随码技术建立 MM5伴随模式 ,以及伴随模式系统中权重、尺度因子的选取 ;最后对 MM5伴随模式系统进行了梯度检验 ,并利用实际资料进行四维变分资料同化试验。试验表明该系统有较强的同化能力 ,能够提高 MM5降水预报的准确性。

基于MM5模式的站点降水预报释用方法研究

对MM 5模式输出产品解释应用 ,建立县级站点定量降水MOS预报模型。方案为将影响辽宁降水的天气模型归纳为动力诊断模型 ,从中构造出多个能够较全面反映降水模型特征的综合物理因子 ;根据站点降水的气候分布特征 ,对偏态分布的降水量进行正态化处理 ,处理方案为首先将降水量划分为有雨和无雨两档 ,然后对有雨样本进行分级、开 4次方处理 ,经分析对比降水量经过正态化处理后建立的预报模型优于未经处理的模型。运用统计方法建立站点降水预报模型 ,该模型分为晴雨预报模块和雨量预报模块。通过 2 0 0 1和 2 0 0 2年夏季业务试运行表明 ,该模型对降水有较强的预报能力 ,较原模式预报水平有一定改进。

基于中尺度模式MM5下的海洋蒸发波导预报研究

蒸发波导是发生在海气边界层的一种异常折射现象,由于其分布范围广、发生概率大,被认为是对海上电子设备影响最为显著的波导类型,成为各国海军竞相研究的焦点。然而由于其形成机制复杂,且在近岸沿海地区由于海陆分布不均,以及海岸地形和海陆风等因素的作用,会造成蒸发波导的近岸效应,这种效应会影响蒸发波导高度诊断的准确率。目前国内外蒸发波导诊断模式有P-J模式、MGB模式、NPS模式、Babin模式等,但其基本原理都是依赖Monin-Obukhov相似理论,只是用于确定近地层通量和特征尺度的方法不同,且仅适用于定常和水平均匀的开阔海域,并没有考虑到蒸发波导的近岸效应。针对这一问题,文中在Babin模式的基础上引入张强、胡隐樵的通量廓线关系(非线性修正因子αv)与阵性风速wg,从而将蒸发波导诊断模式的适用范围扩展到近岸沿海地区和甚低风速条件下。此外在中尺度模式MM5的基础上,耦合改进的Babin模式,发展建立了一个海洋蒸发波导高度预报模式,并对预报模式进行数值模拟,利用2002年5月25—26日福建平潭岛的海上大气实测数据与雷达探测结果对预报模式输出结果进行了验证。验证结果表明:在0—48小时内模式输出值与实测值拟和较好且变化规律一致,预报蒸发波导高度平均误差为0.193;且蒸发波导高度预报结果与雷达实际探测结果一致。

用MM5模式Reisner霰方案对华南暴雨的数值模拟

利用MM 5中尺度数值模式对 1998年 6月 8～ 9日华南暴雨进行了模拟 ,用Reisner霰方案模拟了可分辨尺度降水 ,详细分析了暴雨的微物理过程。结果表明 ,Reisner霰方案对华南暴雨具有较好的模拟能力。在降水最大时段 ,霰和云水是形成雨水的主要来源 。

MM5模式中不同对流参数化方案的数值模拟

MM5模式中有多种积云参数化方案可供选择,不同参数化方案及分辨率对降水预报有很大影响。本文利用4种积云参数化方案(GR,KF,BM,AK)对辽东半岛一次大暴雨过程进行试验,结果表明,不同的参数化方案,对强降水落点及强度的模拟,结果差别较大。模拟较好的是GR方案,最差的是AK方案;4种积云对流参数化方案模拟的海平面气压场差别较大,其中GR方案模拟出造成2005年第5号台风暴雨的高低压系统和中尺度气旋;粗网格采用一定的积云对流参数化后,可在一定程度再现一些中尺度特征;4种方案由于闭合假设不同,模拟的云物理特征存在很大差别,这种差别对各种天气要素的准确预报会产生一定的影响。

在MM5伴随模式中使用AMSU资料对暴雨的数值模拟

在MM5伴随模式中使用NOAA-16极轨卫星探测获得的AMSU资料,并与MM5数值模式仅使用常规资料的条件下,对发生在2003年7月4—5日江淮流域的一次暴雨过程进行了数值模拟对比研究。结果表明:使用AMSU资料后,湿度场、温度场和风场均得到一定程度的改善,降水的落区和强度也更接近实况。

中尺度数值模式MM5V2评介

由于中尺度数值模式 MM5 V2本身的进步和目前能提供给中尺度数值模式的资料越来越多 ,使中尺度数值模式系统在灾害性天气的预报方面成为一个重要的手段。从 MM5 V2的两大部分 ,模式初始化和预报模式出发 ,全面分析和总结中尺度数值模式的特点 ,并对中尺度数值模式未来发展做一些有益的探讨。

中尺度模式MM5在山西预报业务中的应用

介绍了山西省气象台在微机上调试和试用中尺度数值模式MM5V3的情况,包括模式的特点,运行状况,以及对2002年汛期降水个例的预报检验,并对6月和9月的降水预报分量级评分,分析模式预报优劣。