NCEP FNL全球分析资料的解码及其图形显示

美国环境预报中心(NCEP)的FNL资料分辨率较高且融合了大量的观测资料及卫星反演资料,被广泛用于数值模式及天气、气候的诊断分析研究中。本文对该类资料的解码程序及绘图时所需控制文件、索引文件生成方法进行介绍,通过一系列批处理命令,可以进行大量FNL资料的解码及绘图处理,为科研工作者在资料内容提取和图形显示等方面的工作提供一定的参考。

NCEP-FNL与T213L31同化资料对比分析中的地形差异影响

分析了2005年5月11日至6月10日的NCEP-FNL与T213L31分析资料在位势高度、温度和风场上的整体差异,揭示了低层差异最小,差异极值主要分布在3个关键区的特征。进一步通过地形高度差异与位势高度差异的相关性分析,认为青藏高原附近的地形高度差异的极值是引起两种资料位势高度差异的主要原因,并计算分析了这种差异对高原周围中低层大气环流的动力和热力影响。结果显示,在NCEP-FNL中的西南涡强度和热源作用较强,中层风速切变较弱。

NCEP/NCAR FNL资料在强对流天气中可信度的初步分析

基于NCEP/NCAR FNL(1°×1°)资料已成为研究强对流天气触发机制、演变等特征的基础资料,有必要分析该资料在强对流天气中的可信度。利用山西岢岚地区2005-2014年共414个强对流天气日的NCEP/NCAR FNL(1°×1°)资料与探空资料,采用偏差、绝对差、相关系数和偏差区间占有率的统计方法,对常用的常规气象要素、诊断量进行统计分析,结果表明:1)在常规气象要素中,温度的可信度最高,而相对湿度的可信度最低,纬向风和经向风的可信度相差不大,均略低于温度的可信度。2)总体上,诊断量的可信度不如常规气象要素的,其中,K指数偏差值在[-5,5]内占总数的57. 25%,沙氏指数SI偏差值在[-3,3]内占总数的75. 12%,对流有效位能CAPE偏差值在[-100,100]内占总数的78. 26%,风暴强度指数SSI偏差值在[-10,10]内占总数的62. 08%。因此,虽然NCEP/NCAR FNL资料中的常规气象要素可信度较高,但与强对流天气存在紧密联系的诊断量却存在较大偏差和绝对差,其可信度较低,若以其进行强对流天气机理的诊断分析,需注意该资料的这种特征。

ERA-Interim再分析和NCEP FNL分析资料在东南极中山站至Dome A断面的适用性研究

利用2008年南极中山站至Dome A断面上观测站的近地面气象观测资料对ECMWF ERA-Interim再分析和NCEP FNL分析资料在东南极地区的适用性进行了验证。结果表明,ERA-Interim再分析资料的气温表现明显优于FNL分析资料,其与观测的年均绝对偏差在南极大陆沿岸地区<1℃,在内陆高原<2℃;而FNL分析资料的气温在南极内陆高原地区较观测明显偏暖,尤其在冬季偏暖达8—10℃,表明其不能直接用于南极内陆高原气温的变化分析。FNL的地面气压与观测比较接近,逐月平均偏差仅约1 h Pa,其精度明显高于ERA-Interim再分析资料的地面气压,而后者在沿岸地区存在明显的系统性偏低。ERA-Interim和FNL的近地表风速、风向差异不显著,其与观测的年平均、季节平均绝对风速偏差在沿岸和下降风区<1 m·s-1,在内陆高原约2—4 m·s-1,年平均风向绝对偏差<10°。

基于NCEP FNL资料的环渤海地区低空急流的时空分布特征

利用2008年NCEP FNL全球分析资料,研究了环渤海地区低空急流的时空特征,并与探空资料结果进行对比。结果表明：环渤海地区低空急流的日变化特征明显,18时（世界时）达到最大;季节变化非常明显,春季出现的次数最多;它的风速范围为12-14 m/s,风向以SW为主,主要出现在925 h Pa上;环渤海地区低空急流在西北部以高层（700和850 h Pa）为主,在东北部和南部以低层（925 h Pa）为主;在700 h Pa上,各时次出现低空急流的个数差异不大,在850 h Pa上出现低空急流最多的时次主要是12时,在925 h Pa和1 000 h Pa上出现低空急流最多的时次是18时;由高层到低层,低空急流的中心由西北部逐渐向东北部移动,低空急流的强度在春季逐渐增强,在秋冬季逐渐减弱。NCEP FNL分析资料能够捕捉到更多的低空急流。

基于NCEP FNL资料的定标场地气象信息获取及应用

以美国国家环境预报中心(NCEP)提供的FNL资料作为研究对象,对该资料的特点、包含内容、解码以及使用方法做出介绍。以Visual C++6.0为编程工具,开发针对FNL资料的数据分析程序,提取温度、气压、臭氧等气象和大气分子参数。结果表明FNL资料具有较高的可信度,可以为场地定标提供部分参数输入。基于数据分析结果,实现瑞利散射光学厚度、水汽含量和臭氧吸收光学厚度计算等方面的应用。提出下一步的研究方向。

基于GrADS的NCEP/FNL再分析资料自动化处理程序设计与实现

随着气象业务现代化发展,精细化天气分析需求越来越大,主要体现在更高的时空分辨率和更为丰富的资料内容上。利用NCEP/FNL 1°×1°间隔6 h再分析资料,通过GrADS绘图,运用批处理和VB语言编写自动化处理程序,可迅速还原历史天气形势,生成如全风速脉动、湿位涡等非常规诊断物理量,对MICAPS起到有效补充。同时集成欧洲中心细网格及T639模式预报部分产品,其中EC模式2 m温度及逐6 h降水预报以一维折线叠加柱状图呈现,使用起来更为直观方便; T639模式时序图则以剖面显示预报时段的相对湿度场、风场、温度场及垂直速度场,为业务人员制作预报及对外服务提供依据。程序操作简单,易于维护,解决了资料时间和数据自动识别的难点,具有资料批量下载、总控文件规范生成的优点和依照需求实现多要素、多层次资料叠加显示的功能。出图迅速且丰富,能帮助预报人员从多个角度了解强降水天气过程的成因及特点,提升了撰写技术总结效率。产品均以图片形式分类储存,方便共享给基层测报人员使用,为县(市)气象台站进行技术总结交流提供技术支撑。

基于NCEP FNL资料的山西岢岚地区雨雪天气诊断可信度分析

基于山西岢岚地区2005—2014年共1218个雨雪天气日的NCEP FNL资料(1°×1°)与探空资料,采用偏差、绝对差、相关系数和偏差区间占有率的统计方法,对常规物理量(温度、相对湿度、纬向风和经向风)和诊断物理量(T_(800-500)、T_(d800)和TT_(d700))进行统计分析。结果表明:常规物理量中的温度平均偏差值和绝对差值最小、相关系数值最大,分别为-0. 22℃、1. 02℃、0. 90,可信度最高;而相对湿度的平均偏差值和绝对差值最大、相关系数值最小,分别为12. 31%、19. 68%和0. 63,可信度最低;纬向风和经向风的可信度相差不大,略低于温度;诊断物理量T_(800-500)、T_(d800)和TT_(d700)的偏差值分别为-0. 08℃、1. 50℃和2. 79℃,绝对差值分别为1. 21℃、3. 33℃和4. 14℃,相关系数值分别为0. 95、0. 92和0. 74,偏差值为[-5,5]占总数百分比分别为98. 77%、80. 30%和75. 04%。即T_(800-500)可信度最高,TT_(d700)指数可信度最低。

基于TRMM和NCEP-FNL数据的降水估算研究

为了使TRMM数据在我国更好的应用,该文基于TRMM降水产品,耦合气象站观测资料和DEM数据,利用NCEP-FNL数据计算得到各月高空盛行风向,采用基于区域分月的逐步回归算法,建立降水估算模型。得到2000—2007年全国1月、4月、7月、10月降水空间分布图,并对结果进行检验与分析。结果表明,1月、4月、7月、10月平均绝对误差分别为2.2,5.8,16.9,6.0mm,平均相对误差分别为19.3%,14.2%,13.4%,18.9%,模型估算结果较TRMM降水产品误差明显减小。模型估算的降水分布趋势不仅保持着原始TRMM降水产品的分布特征,而且可以更好地体现出迎风坡和背风坡的降水分布规律。

NCEP再分析资料在强对流环境分析中的应用

为考察NCEP再分析资料在我国强对流天气产生环境分析中的适用性,选取2002—2009年多普勒天气雷达识别的60例超级单体风暴个例,对比分析常规探空资料和NCEP再分析资料提取的温、湿、风垂直廓线,结果表明:NCEP再分析资料计算的对流有效位能因对抬升气团湿度敏感而与观测间差异较大,宜用K指数、温度直减率分析大气层结稳定度;因对流层中高层风与探空差异不大,其中500～700 hPa的风与探空近乎一致,因此NCEP再分析资料计算的深层、中层风垂直切变参量可靠性较高;NCEP再分析资料水汽参数与探空资料差异大,特别是在大气边界层,需用观测资料订正;边界层物理量,特别是风向与探空差异显著,因此不宜用NCEP再分析资料讨论雷暴触发问题;平均而言,NCEP再分析资料湿度廓线低层偏干而中层偏湿,925 hPa以上风速偏小,降低了强对流发生概率。

美国NCEP/NCAR 40年全球再分析资料及其解码和图形显示软件简介

介绍了美国国家环境预测中心（ＮＣＥＰ）及国家大气研究中心（ＮＣＡＲ）的４０年全球再分析资料，此资料时间长（１９５７～１９９６年），观测资料丰富，分析方法统一，是目前全球最好的再分析资料。其输出内容共分四大类：观测档案、天气档案、时间序列档案及速视光盘，还有一张特殊的光盘。根据其受观测资料及模式影响程度的不同，其输出产品又可分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ四类。用标准二进制格式输出，包括等压面、等熵面及σ面上的资料，有每日４次、每日２次、日平均、月平均的基本要素场和二维、三维的诊断分析场。它对数值模式计算及天气和气候的诊断分析非常有用。

利用大洋浮标数据和NCEP再分析资料对FY-2C红外分裂窗通道的绝对辐射定标

介绍利用大洋浮标数据和NCEP再分析资料对FY-2C红外分裂窗通道进行在轨绝对辐射定标的方法,并选择了2006年10个时次的卫星数据进行辐射定标试验.将利用这种方法获得的定标结果与FY-2C卫星数据产品中提供的定标查找表进行比较分析,结果表明两套不同的定标系数反演的大气层顶(TOA)亮度温度的主要差别集中在云顶、冰雪覆盖区域等低温像元;而在常温区的陆表和海表像元定标结果差别较小,反演的TOA亮温差在2K左右.提出的替代定标方法可以极大地提高定标频次,为实现FY-2C红外分裂窗通道的实时绝对辐射定标提供了重要的方法基础.

NCEP再分析资料和中国站点观测资料的分析与比较

美国国家环境预报中心 (NCEP)和国家大气中心 (NCAR)的全球再分析资料 ,在很多气候模拟和预测研究中都被作为区域气候模式的驱动场和初始场资料 ,并用来检验模拟结果的。作者通过对NCEP的 2种再分析资料NCEPI和NCEPII与中国台站观测资料的月平均温度和月降水总量进行相互插值 ,分析和比较了NCEPI、NCEPII再分析值与中国区域内观测值之间的差异以及 2种再分析资料之间的差异。从结果可以看到 ,NCEP再分析资料的月平均温度较观测值普遍偏低 ,而月降水总量较观测值则偏高 ;就季节变化而言 ,NCEP再分析值在夏季和年平均模拟的较好 ,冬季较差。同时可以看到 ,在温度和降水方面NCEPII较NCEPI都有所改进 ,尤其在中国东部地区 ,改进较为明显。

GAME再分析资料与NCEP再分析资料在1998年HUBEX试验期的对比分析

1998年夏季中日合作开展了淮河流域能量与水分循环试验 (HUBEX) ,该试验和GAME其他试验的探空加密观测资料作为原始资料的一部分经过同化分析 ,得到了GAME再分析资料。该文就是以 1 998年 6～ 8月我国江淮地区的天气过程为背景 ,对GAME和NCEP两组不同的再分析资料的基本要素场、导数场、降水量场和地面通量场用气候诊断和统计的方法进行了对比分析。结果表明 ,在对流层低层和中高层GAME再分析资料的基本要素场及地面的降水场和通量场较NCEP再分析资料更为准确 ;GAME再分析资料能很好地反映出西南涡东移并影响江淮大暴雨的重要天气特征 ,而NCEP资料则反映不出这一现象。同时还得到 ,GAME再分析资料优于NCEP再分析资料的主要原因是GAME的资料同化系统中加入了包括HUBEX等气象科学试验的探空加密观测资料。因此 ,该文证实了GAME的外场加密观测试验—HUBEX等开展的必要性 ,说明增加观测资料的时空分辨率对于提高我国天气气候的预报准确率具有重要意义。

东亚地区500 hPa位势高度场NCEP/NCAR再分析资料与ERA-40资料的比较

运用统计分析方法对3份500 hPa位势高度场资料,即NCEP/NCAR全球大气再分析月平均资料和欧洲中心ERA-40资料,国家气候中心的NMC资料(该资料的基础是站点观测资料的实测数据,并结合中央气象台的日常累积资料整编而成)进行比较,以讨论NCEP/NCAR再分析资料与ERA-40资料以及NMC资料的相关性,尤其在东亚地区的可靠性。3份资料综合分析得到如下结论:在东亚地区,特别是贝加尔湖以南至中国西北和中西部的大部分区域内(30°—50°N,80°—115°E),NCEP/NCAR资料和ERA-40资料各季的平均场、相关场均存在大范围的显著性差异区,差异最大的季节在夏季,时段为1958—1970年,而在冬季相关较好。同时NCEP/NCAR资料在20世纪60年代初出现异常低值,在60年代中期有突然的增长,而欧洲中心的ERA-40资料和国家气候中心的NMC资料均无此现象。针对以上问题,对北半球500 hPa资料的使用提出如下建议:在东亚地区应用NCEP/NCAR资料时,如果范围涉及贝加尔湖以南至中国西北和中西部地区(30°—50°N,80°—115°E),尽量应用20世纪70年代以后的资料,尤其在春、夏两季;而该区域内的ERA-40资料和NMC资料在这一时段内是基本一致,具有可信性。

NCEP/NCAR再分析资料在纳木错流域湖泊/冰川区适用性分析

利用中国科学院青藏高原研究所纳木错多圈层综合观测研究站在念青唐古拉峰扎当冰川垭口(30.47°N、90.65°E,5800m)和纳木错站(30.77°N、90.99°E,4730m)的逐日平均气温、相对湿度、气压等资料,与同期NCEP/NCAR再分析资料进行了对比分析,讨论了再分析资料在纳木错流域湖泊/冰川区气候变化研究中的适用性。结果表明:扎当冰川垭口和纳木错站气压再分析资料的可信度好于气温,相对湿度稍差;扎当冰川垭口气压和相对湿度再分析值与实测值的差值在冬季偏大,夏季偏小,气温则相反。在研究期间,总体上再分析资料在冰川区的可信度好于湖泊区,再分析资料能很好地反映该地区地面气压、气温和相对湿度的日变化特征,在应用到该地区气候变化的研究时应考虑地形的影响。

基于NCEP资料的我国大气可降水量的计算及其时空分布

利用1948—2009年的NCEP再分析资料获取多年平均大气可降水量,分析我国大气可降水量的空间分布和季节变化,并选用2001年的资料与同期探空资料进行对比验证.结果表明:我国大气可降水量的空间分布总趋势是低纬大于高纬,平原大于高原,沿海地区大于内陆地区;季节变化明显,冬季大气可降水量较小,夏季较大;NCEP资料与探空资料的计算结果基本一致.

ECMWF和NCEP再分析资料在青藏高原高度场变化中的对比分析

利用ECMWF和NCEP/NCAR北半球逐月平均的600hPa、500hPa和200hPa高度场再分析资料,对高原地区高度场流型及量值进行对比研究.结果表明:二者在不同的再分析资料中具有一定的相似性,但仍存在着明显的区别.高度场流型的区别由低层向高层依次减小,600hPa高度场除冬季的流型基本一致外,其余三季的流型均存在明显的区别;500hPa高度场除夏季的流型存在明显的区别外,其余三季的流型基本一致;200hPa高度场四季的流型基本一致,没有明显区别.量值的年际/年代际变化和季节循环趋势基本一致.结合高原代表站探空资料进一步分析表明,高原中部和南部地区ECMWF再分析资料的量值更接近事实,高原北部地区NCEP/NCAR再分析资料的量值更接近事实.

近40年青藏高原地区的气候变化——NCEP和ECMWF地面气温及降水再分析和实测资料对比分析

为了分析青藏高原地区的地面气候变化, 利用我国高原地区的地面测站逐日平均气温和降水资料、NCEP(美国环境预报中心)、ECMWF(欧洲中期数值预报中心)的再分析值地面气温及降水量资料, 对比分析了青藏高原的气候变化。分析发现, 40 年来所选地面代表测站气温变暖现象较明显(南部的帕里除外), 特别是青藏高原北部的茫崖气温增暖非常显著, 而 40 年再分析资料在青藏高原地区没有显示明显的气温变暖, 没有大的地域差别, 而再分析气温资料在华北平原地区却能显示出较明显的气温变暖, 再分析气温资料尤其是NCEP地面气温资料在青藏高原上明显偏低。ECMWF再分析地面降水资料的年际变化显示, 近40年来, 青藏高原降水没有明显的变干或变湿趋势, 但近十几年属于有资料以来较湿的时段。地面测站年降水观测值不像气温观测值那样有明显的变化趋势。

用NCEP/NCAR再分析辐射资料估算月平均地表反照率

本文利用１９７９年～１９９５年１７年平均的ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ（ＮａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎ－ｔａｌＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎ／ＮａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｆｏｒＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＲｅｓｅａｒｃｈ，美国国家环境预报中心／美国国家大气研究中心）再分析辐射资料估算了全球月平均地表反照率。从所得结果的时空分布来看，用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ辐射资料得到的全球地表反照率基本上正确反映了地球表面下垫面类型的分布特性及其变化。纬向平均分布显示了全球地表反照率具有明显的年变化，与其它类似工作相比，除高纬度海表反照率略为偏高外，其它地区的分布基本一致。用该资料得到的我国地表反照率也很好地表征了我国复杂的下垫面特性及其随季节的变化，其时空分布与国内其他作者的结果一致，部分地区数值上略为偏大，用１９７９年青藏高原气象科学试验观测资料验证后发现。