基于ECMWF模式漏报的青岛沿海大风预报模型及其应用

基于数值预报模式漏报大风建立相应的预报模型,有助于提高我国沿海地区大风预报能力。首先,筛选2016—2019年历年青岛沿海地区大风个例,获得欧洲中期天气预报中心(ECMWF)高分辨率模式(简称EC模式)漏报的大风过程数据集;然后,基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)和长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)三种算法,分别建立青岛沿海大风预报模型,对EC模式预报的风速进行订正;最后,经对比分析,筛选出适合青岛沿海大风预报的模型(即基于SVM算法建立的预报模型SVM_2),并对其进行业务应用效果检验。结果显示,SVM_2模型相比其他模型预报的大风误差最小。为了检验SVM_2模型对大风过程的预报效果,选取不同天气系统影响下青岛发生的两个沿海大风个例,对SVM_2模型和EC模式预报误差作进一步检验,结果表明SVM_2模型预报的最大风速与实况的误差明显小于EC模式,且该模型对EC模式预报的青岛沿海大风偏弱有一定改善。

基于测风激光雷达银川机场动量下传大风特征研究

为了研究动量下传大风的特征、探讨动量下传大风的预报方法,利用美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料、常规气象观测资料和测风激光雷达(LiDAR)资料,对银川机场2022-03-06动量下传大风过程进行了分析。结果表明,银川机场位于西风急流入口左侧的辐合区,为动量下传大风的发生提供了有利的环流背景,在晴空条件下,测风激光雷达产品可以精准探测动量下传大风的时空演变特征;多普勒光束摆动(DBS)模式产品中强下沉气流标志动量下传开始,平面位置显示(PPI)模式探测范围的衰减程度和变化方位反映了沙尘天气强度和影响路径,距离高度显示(RHI)模式500 m高度径向风分层现象的出现及被破坏是动量下传变化的预报指标;利用测风激光雷达可提前30 min计算和预报出动量下传大风的出现时间。该研究对提高气象服务保障能力具有重要意义。

利用贝叶斯方法对广东省雷暴大风天气的预报研究

针对广东省2010—2019年4—9月有雷暴大风和没有雷暴大风天气的个例进行研究,通过箱线图的形式分析了产生雷暴大风天气相关环境参数的分布特征并建立3小时、6小时和12小时三个时间段的雷暴大风潜势预报模型,利用贝叶斯方法对2020年4—9月的天气过程进行检验,结果表明:雷暴大风天气的发生对应地面较高的露点温度,较大的不稳定能量、上下层温差以及全总指数等物理量;从检验结果来看,贝叶斯方法对雷暴大风天气的识别具有一定的可行性,三个时段的潜势预报模型识别雷暴大风的命中率均在80%以上,但存在一定的空报,需今后改进与完善。

锋生切变型强对流概念模型在浙江中西部“3·21”过程中的应用探究

利用ECMWF 0.25°×0.25°再分析资料,对照浙中西的强对流概念模型,对2019年3月21日发生在浙江中西部地区(简称“浙中西”)的一次雷暴大风为主的强对流过程(简称“3·21”过程)进行诊断分析、经验总结。结果表明:该过程符合浙中西锋生切变型的强对流概念模型,出现该过程的环境条件是700 hPa西南急流脉动、850 hPa偏北和偏南两支气流强烈发展、地面低压倒槽和低层湿舌增强;探空曲线表现为上干下湿,对流层中层有明显的干侵入,大风指数I w、对流有效位能(Convective Available Potential Energy,CAPE)和500 hPa以下垂直风切变异常偏强形成动力强迫;对比不同强对流天气有不同的预报着眼点,设定阈值或可提高预报警报效率,如雷暴大风天气大风指数I w>18.5 m·s-1、CAPE>1700 J·kg^(-1)、500 hPa的相对湿度小于46%,冰雹天气则0℃层、-20℃层高度低于4.6 km和7.6 km且850 hPa与500 hPa气层温差高于26℃等,深刻理解该类强对流概念模型,是做好此类致灾性强对流潜势预报的关键点。

2023年4月3-5日江西一次强对流天气过程成因及预报分析

利用自动站、多普勒天气雷达、FY-4A/AGRI亮温数据等观测资料、ERA5再分析资料以及业务模式预报资料,对2023年4月3—5日江西一次强对流天气过程进行天气学诊断分析和模式预报与观测对比分析,以期揭示雷暴大风的成因和南部暖区暴雨的发生、发展机制,并分析其预报不确定性。结果表明,江西北部雷暴大风过程与中层的干侵入、冷池出流和环境风叠加有重要关系,而夜间边界层急流的维持和“喇叭口”地形的辐合抬升是触发江西南部暖区暴雨原始对流的关键机制。水汽通量持续在江西南部辐合,有利于南部强降水的长时间维持,同时截断了自南向北的水汽输送,破坏了江西北部和中部的对流不稳定层。进一步的预报不确定性分析表明,此次暖区暴雨过程具有较低的可预报性,大多数模式漏报了暖区对流的触发,少数中尺度模式即使预报出部分对流触发,在对流发展阶段也显示出与实况较大的差异,如雨带过早与锋面暴雨云团合并,应从非常规观测资料的应用和数值模式的提升等多方面改善此类过程的预报质量。

美国强天气过程预报进展

介绍了美国近 2 0多年在强天气过程预报方面所取得的进展 ,并列举了若干有关龙卷风。

ECMWF细网格数值预报产品在乌鲁木齐东南大风预报中的释用

利用ECMWF细网格数值预报产品和区域自动站、风廓线雷达等常规观测资料,对乌鲁木齐2013年春季南郊发生的一次东南大风过程进行诊断分析和预报释用,揭示了乌鲁木齐东南大风发生和维持的物理机制,发现细网格资料在预报时空分辨率和预报性能等方面均有提高,对东南大风预报具有指示意义,提高了预报的准确性。分析表明:达坂城至南郊一带东南风频发是由于春季地面蒙古高压部分南掉,形成东西间气压梯度力同乌鲁木齐南郊地形狭管方向一致时,并在"慢坡"重力下滑的共同作用下所形成的回流型东南大风;细网格850 hPa风矢量、10 m高度上的风、海平面气压场、2 m高度上的温度等要素预报,对乌鲁木齐南郊东南大风的起止时间、风速量级及落区的预报有较好指示意义。

陕北地区沙尘暴天气分析及预报

分析了陕北1960—2000年沙尘暴的年际和年代变化情况。从高空环流形势图上,可将该地区沙尘暴天气的影响系统分为三种类型。研究发现:陕北沙尘暴的产生不仅受强风、大气的不稳定和沙源三大因子支配,前期的干旱程度也是产生沙尘暴的一个重要因子。用降水和气温这两个要素构成的干旱指数S的变化与陕北沙尘暴的变化趋势基本一致。通过检验可以发现,充分考虑该地区前期干旱指数S的变化,将会明显提高强沙尘暴的预报准确率。

南极长城站大风天气分析和预报

本文使用常规气象观测资料及澳大利亚国家气象局发布的南太平洋天气实况分析图,分析了长城站2005年12月～2006年11月的大风天气。分析认为:长城站的大风天气主要出现在4～10月;气旋是造成长城站大风天气的主要天气系统;存在"单一气旋型"、"北高南低型"、"南高北低型"、"东高西低型"和"西高东南低型"五种大风类型,其主要风向分别是NW/SE,WSW-WNW,ENE-SE,NW-N和SW-WSW,最后给出了长城站冬、夏季节大风天气的预报思路。

沈阳市93510大风的天气气候学分析

１９９３年５月１０日，沈阳市出现了罕见的大风天气．这是１次蒙古气旋冷锋形势下的天气过程．对这次大风过程的特点、产生原因进行了天气气候学分析．对此类大风天气的预报进行了研究，并探讨了预报途径和方法．

四川盆地雷暴大风雷达回波特征统计分析

采用2009—2018年地面、高空、闪电定位、多普勒雷达资料统计出四川盆地的34次雷暴大风过程,并根据冷空气参与情况及500 hPa影响系统将其分为五种类型:混合性大风类(Ⅰ类)、深厚低槽(低涡)后部类雷暴大风(Ⅱ-1)、低槽(切变)东移类雷暴大风(Ⅱ-2)、副热带高压西侧切变类雷暴大风(Ⅱ-3)和东风扰动类雷暴大风(Ⅱ-4)。统计分析了五类过程中发生雷暴大风站点对应的雷达回波特征,包括:对流组织类型、雷达回波强度、回波顶高、垂直液态水含量、中层径向辐合、风暴移动速度、回波质心下降、低仰角风速大值区和辐散。结果表明,82%的雷暴大风站点具有风速大值区,不同类型的雷暴大风过程还有其他不同的雷达回波特征,这些特征大多可提前10 min以上。另外,当站点出现中层径向辐合、辐散、回波强度大且伴有强梯度或回波类型为飑线时,也要考虑大风是否出现。

天津港气象水文综合预报系统

天津港气象水文综合预报系统是针对天津港安全生产特点和需求,集气象、水文要素监测实况和预报于一体、信息量大、获取及时、使用方便的一个具有行业特色的实用专业平台。该系统采用WRF大气模式和ECOM、ADI两种海洋模式以及计算浪高的半经验半理论的公式对海上大风、能见度、风暴潮、风浪进行了模拟计算,并依据自动站的观测数据进行了验证,从而实现了港口大雾、大风、风浪和风暴潮这四个方面的预报模拟,并提供了相关的可视化产品。

琼州海峡大风数值模拟及地形敏感性试验

使用WRF3.1模式对2008年12月4日、12月21日、2009年3月13日的三次冷空气造成的琼州海峡大风过程进行数值模拟和地形敏感性试验。模拟结果表明:水平格距4 km的模拟地面风场与实况接近,中尺度模式在大风的起风时间、持续时间、风速大小等方面有较强的预报能力,并能反映冷空气偏东路径与偏西路径过程中琼州海峡大风的不同分布特征。地形敏感性试验表明:由于南北两岸地形作用,在偏东北大风起风时段易产生地面风速增大的"狭管效应",在海峡中间区域风速增大幅度为0.5～1.4 m/s,时间上狭管效应主要表现在大风过程的前6 h,从起风时次开始增大,一般在3 h后表现最强,之后随之减弱。

华北产生雷暴大风的动力热力综合指标分析及应用

应用MICAPS重要天气报告数据,筛选出2005—2010年夏季华北地区26次典型雷暴大风过程。选取K指数、对流有效位能、大气可降水量、大风指数、中低层垂直速度、垂直螺旋度、垂直能量螺旋度等7个动力或热力指标,利用NCEP 1°×1°再分析资料计算和统计了槽前型和西北气流型雷暴大风发生时的指标阈值。基于统计结果,进一步设计了指标叠套技术,将其应用于2011年6月华北地区两次不同类型雷暴大风的潜势预报中。结果表明,雷暴大风实际发生区域与指标叠套区域一致性较好,验证了该方法对华北雷暴大风预报的有效性。

河西走廊东部大风气候特征及预报

利用河西走廊东部1971—2010年4个气象站大风(≥6级,即10min平均风速≥10.8～13.8m/s)资料,系统分析了该区大风的时空分布、强度和持续性等气候特征。结果表明,河西走廊东部大风天气主要发生在山区和沙漠边缘;年、年代际大风日数总体呈减少趋势,3—5月是大风的高发期,占全年大风日数的34.8%～56.8%,其次是2月、6月和11月;各强度大风日数的变率较大,随着大风强度的增强,大风日数迅速减少;大风天气具有持续性特征,最大风速大多出现在持续大风时段内。采用2003—2007年逐日20时ECMWF数值预报格点场资料,按照Press准则进行预报因子初选,运用逐步回归预报方法进行预报因子精选,使用最优子集回归建立大风预报方程,并用双评分准则(CSC,couple score criterion)确定各季节各地大风预报全局最优的显著性方程,预报方程通过了α=0.01的显著性检验。预报方程回代拟合率为66.7%～73.4%,预报准确率为58.8%～67.5%,达到了一定的预报水平,可为大风的业务预报提供客观有效的指导产品。采用最大靠近原则确定了大风预报临界值和预报、预警的级别。

基于阴阳历叠加的中长期天气预报方法

采用在阴阳历叠加的基础上进行修正的方法,利用环渤海地区和青藏高原东北部地区1960-2010年地面测站降水、风速资料,探讨了阴阳历叠加法进行中长期天气预报的可行性.结果表明:对于不同地区,不同要素阴阳历叠加预报时最佳样本长度略有差异,降水预报时环渤海地区最佳样本长度为37 a,青藏高原东部地区最佳样本长度为20 a;对大风天气过程而言,环渤海地区最佳样本长度为34 a,青藏高原东北部地区为31 a.降水日预报检验表明,环渤海地区和青藏高原东北部地区降水日预报威胁评分(TS)呈单峰型变化,峰值均集中在夏季,6-8月降水日预报TS评分均高于0.4,两地各月降水日预报TS评分均高于气候概率.利用站点相关订正后,准确率最高可提高14.2%,最低提升了4.1%,平均提高9.8%,站点相关订正是有效的.两地大风预报准确率呈现单峰型分布特征,并在3-5月间为明显的波峰,且两地的预报TS评分均高于气候概率TS评分,预报是有效的.

2005—2010年台风突变路径的预报误差及其环流背景

本文主要分析了2005—2010年西北太平洋上台风突变路径的预报误差及其相联系的环流形势。通过分析北折和西折两种突变路径发现,中央气象台对西折突变路径的24和48 h预报接近平均预报水平;北折突变路径突变时刻,24 h预报的距离误差达到145.6 km,比平均预报误差增加了29.3%.48 h预报的距离误差达317.3 km,比平均预报误差增加了68.3%。从突变路径的物理机制方面分析突变路径预报的难点。将台风附近气流分解成低频和高频两部分,合成分析发现两类突变路径的风场区别不仅表现在低频尺度上副热带高压的西伸程度,还表现在天气尺度上台风附近的风场分布。

胜利油田近海及沿岸地区东北大风及风暴潮分析预报

对产生影响胜利油田近海及沿岸地区东北大风及风暴潮灾害的两大类天气系统进行了具体分析，分别给出了冷锋配合江淮气旋产生东北大风及风暴潮的三种环流形势和两类影响胜利油田热带气旋移动路径及其预报着眼点。

T639数值预报产品对黄渤海沿海大风预报效果检验

根据影响系统对2008—2011年黄渤海沿海的大风分了四个天气类型:气旋、低槽冷锋、台风和综合类。对不同类型的大风天气,就T639数值预报产品天气系统的影响时间、强度和中心位置以及大风出现的开始时间、结束时间、大风落区、最大风速值和最大风速值的开始时间、结束时间和落区的预报准确率进行了统计。结果表明,T639数值预报对黄渤海沿海大风具有较好的预报准确率,漏报率较低;对于台风类的预报能力偏差;预报数值比实况偏小,当预报有气旋、或预报大风时间长范围大时,实况风将增大1—2个量级;对于大风的开始时间预报略偏早,而对于大风的结束时间和最大风速的开始和结束时间预报均略偏晚。

桂林雷雨大风的雷达回波特征及预报着眼点

通过对2004-2008年桂林市13个气象观测站33个雷雨大风个例进行普查,并结合历史天气图分析,总结出产生雷雨大风的3种天气形势。分析33个个例的同期桂林多普勒雷达回波资料,发现在3种天气形势下桂林市雷雨大风天气的雷达回波(包括基本反射率、径向速度、风廓线、回波顶高、垂直积分液态水含量)特征和预报着眼点。这些结论为桂林地区的预报服务及防灾减灾提供了重要依据。