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2010年  第21卷  第5期

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国家级区域集合预报系统研发和性能检验
邓国, 龚建东, 邓莲堂, 陈静, 崔应杰, 胡江凯, 王晓聪, 李应林, 李莉
2010, 21(5): 513-523
摘要:
该文简要介绍了中国气象局国家气象中心研发的区域中尺度集合预报系统主要技术特点:在初值扰动技术方面, 通过研究中国地区中尺度模式预报误差快速增长特点?中国地形地貌特征与观测资料的分布情况, 研发适合于中尺度模式的增长模繁殖法扰动技术构造初值场; 分析数值模式物理过程参数化方案内在的不确定性以及对强对流天气和近地面要素预报的差异, 确定多物理过程扰动技术方案?解决全球集合预报扰动信息向中尺度集合预报输入的关键技术, 实现中尺度区域集合预报系统与全球中期集合预报系统的嵌套?在模式后处理方面, 解决中尺度集合预报结果的偏差订正技术; 开发满足多种需求的多要素?多层次概率预报产品和概率预报检验产品?在世界天气研究计划“2008年北京奥运会中尺度集合预报研究开发项目"3年实时预报试验比较评价中, 中国气象局国家气象中心区域中尺度集合预报系统总体预报能力与国外同类系统相当?
GRAPES_Meso V3.0模式预报效果检验
王雨, 李莉
2010, 21(5): 524-534
摘要:
应用国家气象中心模式检验方法对GRAPES_Meso V3.0模式2008年2月—2009年3月的试验预报产品,如降水、中低层高度、温度和风场预报进行统计检验。检验结果表明:V3.0模式降水预报性能得到明显改善,年及四季平均的各级降水TS评分显著提高,除了秋、冬季的48 h中雨和暴雨预报外,TS评分明显高于V2.5模式,但V3.0模式的预报偏差偏大,中雨以上偏大更明显。从预报的季节平均降水率分布来看,对秋、冬季我国东部24 h降水预报偏小改进明显,对春、夏季强降水中心位置及强度预报也好于V2.5模式,但是48 h降水预报明显偏大,逐日降水率演变图也印证了这一点。此外,V3.0模式对500 hPa高度和风场及48 h预报的850 hPa风场和温度场改进显著,对于850 hPa高度和温度的24 h预报,除夏季外,其他季节预报效果优于业务模式。
尺度分解技术在定量降水临近预报检验中的应用
孔荣, 王建捷, 梁丰, 赵文芳
2010, 21(5): 535-544
摘要:
采用2004年Casati提出的强度尺度检验技术,选取2008年汛期代表不同类型降水(对流云降水、层状云降水、混合云降水)的4个降水过程,从尺度分解角度入手,对“世界气象组织天气研究计划——北京奥运会预报示范项目”(WWRP B08FDP)项目中4个临近预报参加系统(BJANC, GRAPES SWIFT, STEPS, CARDS)的1 h定量降水预报进行时空尺度分解检验,研究降水预报技巧与降水时空尺度和强度之间的关系。结果表明:尽管目前国际先进的临近预报系统的水平分辨率已高达1 2 km,但其有技巧的临近预报能力主要集中于空间尺度大于32 km、时间尺度大于1 h的降水系统,而对小于这些尺度的降水系统预报能力仍非常有限;在不同时空尺度的临近预报降水误差中,60%以上的误差来自于空间尺度小于8 km的降水,85%以上的误差来自于时间尺度小于1 h的降水,传统的外推技术不能满足这些较小时空尺度降水预报的需求,要发展有效的预报方法来提高较小时空尺度降水的预报能力。将基于外推的临近预报和基于稠密观测资料、快速更新的数值预报的潜势预报相结合可能是一条有效的解决途径。
热带夏季风场与对流场季节内振荡传播模比较
林爱兰, Li Tim, 李春晖
2010, 21(5): 545-557
摘要:
利用1979—2007年卫星观测日平均OLR资料以及NCEP/DOE第2套再分析资料中的风场资料,采用有限区域波频分析、合成分析等方法,分析对比对流层高、低层风场与对流场所表征的热带北半球夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态谱分布气候特征及其年际异常。结果表明:各要素反映的BSISO各种模态的气候特征及其年际变化存在一定差异,总体而言对流层低层风(850 hPa纬向风或经向风)与对流比较一致。850 hPa经向风(纬向风)所反映的纬向(经向)传播BSISO谱分布气候特征与对流情况最相似。在ENSO发展年,850 hPa经向风反映的赤道东传波加强趋势与对流较为一致;850 hPa纬向风、经向风反映的北传波变化趋势都与对流相似。在ENSO衰减年,850 hPa纬向风(经向风)反映的赤道东传波(赤道外西传波)减弱趋势与对流较为一致;对流以及850 hPa经向风、200 hPa纬向风和200 hPa经向风4种要素都能体现南海及周边地区北传波明显减弱这一特征。对流和850 hPa纬向风所反映的北传波与印度洋偶极子模态之间关系一致。
GTS的温盐资料在BCC_GODAS中的同化结果分析
刘向文, 李维京, 吴统文, 肖贤俊
2010, 21(5): 558-569
摘要:
分析了从GTS(全球无线通讯系统)获得的2002—2007年海洋温盐观测资料在国家气候中心第2代全球海洋资料同化系统(BCC_GODAS 2.0)中的同化结果。与SODA (简易海洋同化数据) 资料的比较表明:GTS中的海洋温盐资料同化对模式温盐场的改进之处主要表现在混合层暖区的范围和中心强度、温跃层中温度槽脊的深度、温跃层附近的温度梯度以及盐度高、低值区的范围和中心强度等方面,同化后全球温盐场的均方根误差得到一定程度的降低。挑选位于不同海区的单点温盐廓线与ARGO (地转海洋学实时观测阵) 观测作了进一步比较,结果表明:大多数情况下,同化后温盐廓线的均方根误差得到明显降低,模拟的温盐垂向分布特征也更为准确。与TAO (热带大气海洋观测网) 资料的比较也同样表明:同化后的温盐场特征会得到一定程度改善。
登陆热带气旋入黄渤海强度变化的环境场特征
郭丽霞, 陈联寿, 李英
2010, 21(5): 570-579
摘要:
为了研究登陆热带气旋进入黄渤海域(YBTC)强度变化的规律和环境场特征,利用1949—2007年台风资料和NCEP/NCAR逐6 h的客观再分析资料,首先对YBTC强度变化进行统计分析,发现其入海加强比率达49%,9月加强的频数最多、加强幅度最大,登陆福建的YBTC加强比率高,中心最低气压Pmin和中心最大平均风速Vmax变化不完全同步,Vmax加强幅度比减弱幅度大,Pmin加强幅度与减弱幅度相当。选择入海加强和入海减弱的YBTC各5例,合成诊断、对比分析两类YBTC的大尺度环境条件表明:前者YBTC西北部有深槽移近、YBTC与其锋区入海时逐渐耦合,后者在YBTC西部有浅槽、北部为弱脊。前者副热带高压经向度大利于YBTC与中纬槽系统相互作用加强。前者有强的高空急流快速靠近、Y BTC行进到高空急流入口区右侧,而后者位于较弱的高空急流入口区外、没有快速靠近过程。两者都有低空偏南风急流输送水汽,但前者西侧有较强北风带来的干冷空气。前者具有较强的湿斜压性和θse陡立区适宜倾斜涡度发展。
华北地区未来气候变化的高分辨率数值模拟
石英, 高学杰, 吴佳, Giorgi F
2010, 21(5): 580-589
摘要:
使用20 km高水平分辨率的区域气候模式RegCM3,单向嵌套FvGCM/CCM3全球模式,进行了中国区域气候变化的数值模拟试验,分析华北地区夏半年4—9月的气温、降水和高温、干旱事件的变化。模式积分时间分为两个时段,分别为当代的1961—1990年和在IPCC SRES A2温室气体排放情景下的21世纪末2071—2100年。模式检验结果表明:在大部分月份,区域模式对当代气候的模拟都较全球模式更好。两个模式模拟的未来气温和降水变化,在空间分布型和量级上都有一定不同,如区域模式的升温更高,降水出现大范围减少等。此外,使用日最高气温不低于35 ℃的日数 (DT35) 和考虑了湿度因素的炎热指数 (IH) 不低于35 ℃的日数 (DHI35),分析了区域模式模拟的未来高温事件变化,结果表明:未来华北地区DT35和平原地区DHI35均有较大增加。未来华北地区的连续干旱日数 (CDD) 将增加,依照UNEP (United Nations Environment Programme) 干旱指数 (AU) 给出的气候湿润区将有较大幅度减少,而半湿润半干旱区和半干旱区面积将增加。
三峡库区夏季旱涝变化特征及成因
刘晓冉, 程炳岩, 李国平
2010, 21(5): 590-597
摘要:
利用1951—2008年三峡库区范围内10个国家基本站的夏季降水资料,通过Z指数分析了三峡库区夏季旱涝的变化特征,确定出6个严重涝年(1954,1956,1980,1982,1983年和1998年)和6个严重旱年(1959,1966,1972,1976,2001年和2006年)。结合NCEP/NCAR的再分析资料以及NOAA的OLR资料,对严重旱涝年份的大气环流形势进行合成分析。结果表明:三峡库区夏季旱涝变化具有较好的一致性,1979年经历了由旱到涝的年代际转变;2001年后,三峡库区进入偏旱阶段。三峡库区夏季严重涝年和旱年环流形势存在显著差异,当100 hPa南亚高压异常强大,500 hPa高度距平场欧亚高纬度地区从自西向东呈"-+-"距平波列分布,乌拉尔山和鄂霍次克海地区有持续性阻塞高压发展,西太平洋暖池对流偏弱,西太平洋副热带高压位置易偏南,三峡库区以南的西南水汽输送增强,使得三峡库区的水汽辐合增强,这种环流形势配合有利于三峡库区洪涝的发生,严重旱年则相反。
风廓线雷达回波信号强度定标方法
钟刘军, 阮征, 葛润生, 陈钟荣, 任京伟, 沈祥林, 张哲, 魏艳强
2010, 21(5): 598-605
摘要(4057) HTML全文 (741) PDF 897KB(2825)
摘要:
风廓线雷达返回信号功率定标通常通过返回信号信噪比和系统噪声功率的估算得到。该方法存在着噪声电平的确定、外部噪声等不确定性因素,影响了定标的精度。采用信号源分别对接收机和信号处理器进行定量测试,进而对雷达系统进行定标,是另一种可行的办法,该文利用这种方法对CFL 03风廓线雷达进行了定标,并利用该雷达在东莞2009年7月和8月探测资料与广州S波段天气雷达和地面雨量计资料进行比较。结果表明:用该定标方法得到的回波强度与天气雷达回波强度和地面雨量计资料估算的回波强度基本一致,平均标准差在1 dB左右,表明这种定标方法是可行的。
晴空回波在强对流天气临近预报中的应用
王丽荣, 卞韬, 苏运涛, 孙云, 张玉凤
2010, 21(5): 606-613
摘要:
该文介绍了利用多普勒天气雷达资料判断环境风场辐合、辐散的两种方法:径向速度图像特征定性识别法和EVAD技术定量计算法,并结合2009年8月两次强对流天气过程详细介绍了两种方法的具体应用。统计分析了2005—2008年5—9月晴空回波特征以及不同高度散度和对流出现时间的关系, 晴空回波出现在距离雷达中心50 km范围之内,反射率因子多在10~20 dBZ,径向速度大部分为-5~5 m/s;强对流天气出现之前,对流层低层均会出现辐合,可以利用低层连续5个体扫出现辐合作为环境场具有辐合条件的指标。根据统计结果建立了强对流天气临近预警系统,该系统在2009年6—8月试运行,预警命中率为88.9%,虚警率为29.8%,临界成功指数为64.5%,辐合提前对流天气出现时间平均为7.1 h,对降低强对流天气漏报率,提高强对流天气的临近预报水平有重要意义。
月尺度动力模式产品解释应用系统及预测技巧
覃志年, 陈丽娟, 唐红玉, 黄颖
2010, 21(5): 614-620
摘要(2615) HTML全文 (704) PDF 466KB(1427)
摘要:
从短期气候预测业务面临的实际问题出发,针对月尺度气候预测,利用国家气候中心月动力延伸预报(DERF)模式资料,开发了集多种统计预测方法、多种解释应用技术于一体的业务系统。利用该系统的多种预测方法对广西88个站点2005—2008年6月降水距平百分率的独立样本检验结果表明:在解释应用方法中,基于模式输出统计假设方法(MOS)的预报结果优于完全预报法(PP);利用预测站点附近的环流关键区构建的预测因子预报效果最好;经验统计函数法(EOF)和动力与统计相结合的解释应用方法的预测准确率较高且较稳定;同时满足模式预测资料中预测因子和预测对象的高相关关系,以及再分析资料中预测因子和预测对象之间高相关关系确定关键区,并在此基础上建立预测模型的预测效果更佳。解释应用预测准确率一般都在70分以上,高于传统的物理统计预测结果。
环渤海夏蝗发生程度气象集成预报方法
姚树然, 关福来, 李春强
2010, 21(5): 621-626
摘要(2733) HTML全文 (722) PDF 364KB(1371)
摘要:
东亚飞蝗发生程度与气象条件关系密切,该文使用1980—2008年的飞蝗资料和气象资料,选择了环渤海4种典型(沿海、水库、洼淀、内涝)蝗区,利用秩相关系数法筛选影响飞蝗发生程度的气象因子,确定了影响不同蝗区夏蝗发生程度的气象因子指标集。利用权重修正气象距离法,建立了气象距离指标预报模型;依据飞蝗自身生物学特性,建立了生物学预报模型。在此基础上,基于蝗虫生物学和气象条件影响的共同作用,建立了夏蝗发生程度的生物气象集成长期预报模型。结果表明:在环渤海飞蝗区域,不同类型蝗区影响气象因子有一定差别,集成预报模型趋势预报准确率高于其他模型。
平流层火山气溶胶时空传播规律及其气候效应
曲维政, 刘应辰, 黄菲, 曹勇, 秦婷, 白燕
2010, 21(5): 627-631
摘要(2508) HTML全文 (744) PDF 458KB(1750)
摘要:
根据平流层火山气溶胶传播规律研究,该文构建了反映火山喷发强度、平流层火山气溶胶相对浓度、火山气溶胶扩散速率和反映火山爆发地理位置并且按e指数规律衰减的火山活动指数 (VEI) 时空分布函数,进一步建立了北半球中高纬度、南北半球低纬度和南半球中高纬度3个1945—2008年逐月火山活动指数时间序列。根据3个逐月火山活动指数时间序列分别分析了北半球中高纬度、南北半球低纬度和南半球中高纬度火山活动对于相应纬度带地面气温的影响。研究表明:无论南北半球还是热带,火山活动强时地面气温下降,火山活动弱时地面气温上升,并且地面气温对于火山活动的响应明显滞后。
国家气象计算网格的设计与建立
王彬, 宗翔, 田浩
2010, 21(5): 632-640
摘要:
气象部门内高性能计算资源与支持能力具有地域分布不均匀的特点,地方部门与国家级单位相比,在资源丰富程度和开发应用水平上都存在较大差距。针对气象部门国家级、地方单位的资源整合、共享和管理的需求,该文提出了一个国家气象计算网格的设计方案。设计方案采用国家级、区域、省级三级节点布局,通过跨广域范围的气象宽带网互联,基于整合的资源平台设置了资源管理、应用服务和用户接口等功能层模块。利用UNICORE等关键技术,开发实现了气象计算网格软件模块。建成了一个全国分布的6个网格节点,提供网格中间件和定制业务运行两种资源共享服务方式。业务运行以来,为资源匮乏地区的气象用户共享分发预报服务产品,为当地的减灾防灾工作做出了贡献。