基于薄板平滑样条模型的中国大陆区域降水数据融合研究

高精度的降水网格数据产品的研制对于数值天气模式检验、水文陆面模拟、山洪地质灾害监测都有着重要意义。本文选取2015年中国大陆区域740个常规气象观测站的日降水观测数据以及CMORPH卫星日降水数据作为研究对象,采用将CMORPH卫星数据作为协变量的薄板平滑样条模型将两种来源的降水观测数据进行融合,并尝试应用调整的Cressman方案对薄板平滑样条的残差场进行订正。最后以740个地面常规气象站的降水观测数据为标准对融合方案以及残差场的订正效果进行评估和分析。结果表明,将CMORPH卫星降水数据作为样条模型的协变量比没有协变量的方案在中国大陆区域整体上精度提高了约7%,其中CMORPH数据在南部沿海地区的表现优于青藏高原地区以及高纬度地区;应用调整的Cressman方案对薄板平滑样条模型的残差场进行订正不能提高降水估计场的精度;利用薄板平滑样条模型产生的降水估计场的精度比CMOPRH卫星降水数据的精度提高了约12%。     

利用GPS资料预报局地降雨初步成果

利用2015年5-7月浙江连续运行参考站(Continuously Operating Reference Station,CORS)和2013—2014年香港卫星定位参考站网(Satellite Positioning Reference Station Network,SatRef)的GPS观测数据对大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)的变化与地表相对湿度(Surface Relative Humidity,SRH)、局部实际降水量之间的关系进行分析。实验发现,PWV与局地降水成正相关关系;降水事件多数出现在PWV上升至最大值以及PWV迅速下降的时间段内;在有降水发生时,SRH的变化趋势与PWV变化趋势基本一致。此外,PWV增量的大小与每小时降水量的峰值关系很大,且在有大雨发生是尤为明显。根据上述发现,提出了基于单站GPS观测资料合理预报局地降水的方法;该方法能够预报出80%以上的降水事件和90%以上的大雨事件,这对降水事件的短期预报具有十分重要的意义。     

鄂东北地区暴雨天气过程中尺度特征分析

利用常规观测资料、雷达回波反演、自动站降水量等资料,选取发生在鄂东北地区暴雨过程的中尺度特征进行分析,总结预报暴雨天气的中尺度因子。从而为预报区域性强降水,确定降水落区提供依据。     

西藏昌都市气候变化特征及预测技术研究

研究西藏地区气候变化特征对我国气候变化的研究具有重要意义,因此文章利用昌都地区近50年地面气象站逐日观测资料,采用线性回归方程、M-K突变年检验法,研究年平均气温、年降水量时间尺度变化趋势及突变差异性,并采用三层神经网络模型,以日照数、平均风速、相对湿度、大气气压为主要输入因子,分别建立其与气温、降水量之间的预测模型,并将预测模型结果与实际数据进行比对。研究表明:年平均气温每10年该地区气温增加约0.175℃,且2004年为气温突变的年份;年降水量每10年该地区降水量减少约28.844mm,且降水气候突变时间要远远早于气温气候。文章所构建的年平均气温、年降水量预测模型输出结果与实际数据平均误差分别为0.28℃、9.29mm,预测模型精度较高。     

基于西宁探空资料的大到暴雨客观预报方法研究

文章基于2001-2008年西宁探空资料计算的部分物理量,西宁周边测站12h累计降水量,利用散点图及采用均方根阈值法得到:越大越有利于降水的因子有JI、IQ、CCL、CCL_T;越小越有利于降水的因子有SI、BI、MDPI、Ls;偏大有利于降水的因子有ICC;偏小有利于降水的因子有SSI、Shr、SRH;获得不同时次下不同物理量的单因子阈值,如08时IQ阈值为1610.8-3440.7g/kg;在单因子阈值的基础上采用分明矩阵构建12小时内东北部农业区大到暴雨的预报模型,其中08时最佳方案有3种,20时最佳方案6种。基于预报模型,利用2009-2015年的资料进行验证,其中08时大到暴雨预报准确率9%左右、20时13%,若结合模式预报结果,以2015年7-8月EC细网格产品为例,08时大到暴雨预报准确率达40%,20时预报准确率达28.57,由此可见构建的大到暴雨的客观模型有一定的参考意义。     

祁连山高寒山区降水观测网络及其数据应用

降水是地表及地下水资源的根本补给源,直接影响水资源的时空分布格局以及山地冰冻圈的分布和发育。祁连山高寒山区是降水和产流高值区,降水特征受地形影响较大,但现有的降水观测网络还无法合理反映降水特征在地形垂直梯度上的变化。为了确定降水变化如何影响高寒山区的水文和生态过程,需要从流域垂直梯度观测降水形态和降水量的变化。本文概述了由T-200BM3组成的祁连山高山区降水格网化、梯度化、自动化观测网络,并在八一冰川冰缘区建立高寒山区降水标准校正场,采用世界气象组织（WMO）推荐的降水/降雪观测标准（DFIR）校正八一冰川区域降水量。在八一冰川区域对地面降水数据产品作初步分析,并利用高海拔站点数据评估了GPM和TRMM降水数据产品在祁连山区的适用性。该降水观测网络的建设对进一步认识高寒山区不同海拔雨雪和水汽变化规律,精细化评估高寒山区降水资源具有重要意义,并可为全国的降水资源综合观测和评估提供方法和降水数据产品。     

CPEFS模式产品在西藏一次人影服务保障过程中的检验

利用MICAPS4、卫星反演产品、地面降水等观测数据,检验分析了CPEFS模式对2018年8月26日在山南市乃东区举办的第二届中国西藏雅砻文化节人影保障天气过程的预报效果。通过对比分析,CPEFS模式对这次天气过程模拟较好。检验结果显示:模式预报产品的云系发展演变特征、云系宏观特征、降水场均较好地预报出了此次天气过程。     

EC细网格数值预报产品在一次降雪预报中的释用

应用常规气象资料和EC细网格数值预报产品,对2015年10月发生在兰州中川机场的一次降雪天气过程进行分析和预报释用,结果表明:空中较充沛的水汽含量、高原槽提供的较强的上升运动、空中及地面较强的降温导致了此次降雪天气过程的出现;EC细网格数值预报产品对此次降雪天气过程所需的环境条件反映的较好,通过对其预报的高空风温、2m温度、高空比湿、高空水汽通量散度与高空相对湿度这几个物理量的分析,可大致判断出降雪的主要时段及降雪的强度;EC细网格预报的逐3h降水量对此次降雪天气过程的降水时段具有较好的指示性,在对其他EC细网格数值预报产品分析的基础上再结合逐3h降水量的分析,可较为精细的预报出此次降雪天气。     

基于克里金插值的高分辨率降水量融合方法及质量评估

为了扩大浙江区域降水观测范围至海上区域,以浙江省研发的雷达定量估测降水(ZJ-QPE)为海上区域产品,以基于自动气象站观测的逐10分钟小时降水量作为地面观测产品,采用了克里金(Kriging)插值方法对二者进行融合试验,生成了浙江区域10分钟、0.01°×0.01°分辨率的高分辨率降水量融合产品。本文分别从产品误差的时空分布特征的融合效果以及对强降水过程监测能力等方面,对比评估了融合降水的产品质量。结果表明,该方案在陆地区域(存在站点)的地区能较好地保留地面观测信息,在海洋区域(雷达格点)则保留雷达反演的降水信息,最终形成了一套覆盖浙江及周边区域的高时空分辨率的降水格点场。     

均生函数预报模型在西藏汛期旱涝预报中的应用

以给定的时间序列，通过正交化处理，利用双评分准则筛选均生函数，建立均生函数预报模型，并把几个最优周期的均生函数叠加后得到31年降水量的拟合序列，建立了全区降水、气温预报系统。用均生函数分别为西藏23个站点。初夏（5－6月），盛夏（7－8月），夏季（5－9月）降水量进行了模拟延延，试报1999年，2000年，2001年降水趋势。通过单站预报结果，分析大范围气候趋势，并综合其他预报方法，确定当年旱涝趋势预测。     

基于统计降尺度模型的博斯腾湖流域未来气温和降水变化趋势分析

SDSM统计降尺度模型是解决空间尺度不匹配问题的有效工具,它使气候变化响应研究得以在区域尺度上展开。本文将SDSM模型应用于博斯腾湖流域分析它的适用性,并对流域未来气温和降雨的变化趋势进行了预测。以日平均气温、最高气温、最低气温和日平均降雨量为预报量,选取合适的NCEP大气环流因子为预报因子,建立预报量与预报因子间的回归关系。利用1961年-1990年、1991年-2001年的实测数据和NCEP大气变量分别对SDSM模型进行率定和验证,效果较好。把HadCM3输出的A2、B2情景下的大气环流变量作为模型输入变量,模拟流域未来3个时期(2020s、2050s和2090s)的气温和降水变化。结果显示,流域未来日平均气温、最高气温和最低气温都呈现明显上升趋势,升高幅度为:日最高气温日平均气温日最低气温,且A2情景下气温增幅略大于B2情景;冬季气温增幅最小,夏季增幅最大;与全国降水的增加趋势不同,博斯腾湖流域未来的年降水量呈现明显减少趋势。分析结果可为博斯腾湖流域开展气候变化的水文响应研究以及气候变化的适应性研究提供科学依据。     

基于EC细网格数值预报产品在一次降雪预报中的释用分析

应用常规气象资料和EC细网格数值预报产品,对2015年10月发生在兰州中川机场的一次降雪天气过程进行分析和预报释用,结果表明:空中较充沛的水汽含量、高原槽提供的较强的上升运动、空中及地面较强的降温导致了此次降雪天气过程的出现;EC细网格数值预报产品对此次降雪天气过程所需的环境条件反映的较好,通过对其预报的高空风温、2m温度、高空比湿、高空水汽通量散度与高空相对湿度这几个物理量的分析,可大致判断出降雪的主要时段及降雪的强度;EC细网格预报的逐3h降水量对此次降雪天气过程的降水时段具有较好的指示性,在对其他EC细网格数值预报产品分析的基础上再结合逐3h降水量的分析,可较为精细的预报出此次降雪天气。     

牡丹江一次暴雨天气过程分析

通过天气形势、物理量条件、t639数值预报产品、新一代多普勒天气雷达产品等对2013年8月29日的暴雨天气过程进行了连续跟踪、观测分析了暴雨的落区,强度等。结果表明：高空低涡的强度与地面锋辐合线有着密不可分的相关性,高空低涡越强地面低压容易发展,从而导致系统移动缓慢降水时间长。通过中尺度分析发现高空冷堆和低层暖湿气流对本次过程中起到了提供大量水汽和动力条件的作用。     

通辽市杨柳絮飘飞的气象条件分析及服务

利用通辽国家气象观测站1991年—2020年逐日平均气温、降水量、相对湿度、日照时数、风速等地面气象观测资料以及同期杨柳树物候观测资料，对影响杨柳絮飘飞的气象条件进行分析，确定了杨柳絮始飞期主要气象预报指标，建立了杨柳絮飘飞气象指数预报方程并对其进行等级划分。利用2022年通辽地区逐日平均气温、降水量、相对湿度、日照时数、风速等气象资料对杨柳絮始飞期以及杨柳絮飘飞指数等级进行预报，并通过实景观测数据进行验证，预报结论与实际飘飞情况基本一致，同时进一步指出了杨柳飞絮对人们生活的影响以及防范措施，取得了较好的服务效果，可为日后开展杨柳飞絮气象预报服务提供理论依据和数据支撑。     

两种统计降尺度模型在太湖流域的应用对比

本研究采用A1B情景下大气环流模式BCCR输出的大气环流预报因子,同时应用两种统计降尺度模型ASD(Automated Statistical Downscaling Model)和SDSM(Statistical Downscaling Model),预测太湖流域8个站点未来两个时期(2046年-2065年和2081年-2100年)的日最高、最低气温和降水。重点针对两种模型中的预报因子选择、模型率定和验证以及建立的未来气候变化情景结果,对比分析两种模型在太湖流域的适用性。结果表明:在预报因子选择方面,依靠人为主观判断的SDSM模型和提供自动预报因子选择方法的ASD模型选择的预报因子基本一致,因此ASD相对优化了预报因子的选择过程。在率定和验证效果上,两种模型对气温的模拟效果较好,对降水的模拟效果不佳,但是ASD的模拟效果要好于SDSM。在未来两个时期,两种模型模拟的未来最高和最低气温变化并不显著,但从多年平均来看,ASD模拟的气温略有上升,而SDSM模拟的气温略有下降;相较气温,未来降水变化较为显著,ASD模拟的降水量增幅明显高于SDSM模拟的降水增幅。综合考虑模拟的结果并结合他人的研究成果,认为ASD对太湖流域未来气候的模拟优于SDSM。     

海南州2009年一次秋季连阴雨天气过程诊断分析

2009年9月7～17日,海南州出现了范围广、持续时间长、降水量大的秋季连阴雨天气。本文利用地面和高空形势场、ECMWF数值预报产品等对这次秋季连阴雨天气过程进行了综合分析,总结了过程发生的主要原因。     

伊春地区辐射雾预报模型

分析了1990～2009年20a伊春站发生雾日的地面观测资料,和近5a的高空资料,对各种气象要素进行了归纳总结,从而在大量观测资料的基础上建立伊春地区辐射雾预报模型。     

基于两种不同全球模式的区域数值天气预报性能对比

分别用T213和AVN全球分析资料提供初始场的猜值和侧边界条件,利用MM5V3中尺度模式对2002年9—11月气象资料进行模拟试验,重点分析两种方案对强降水中心、降水分布的模拟能力,并相对实测降水、地面和高空基本气象要素的观测进行了统计检验。通过对比发现,采用不同的大尺度模式提供的初边值,对区域天气预报是有显著影响的。     

近50a鄂尔多斯市降水特征分析

利用1967年~2016年鄂尔多斯市11个国家观测站的地面20:00~20:00降水数据及Micaps数据进行统计分析,其结果表明:春季的3月~4月阶段性干旱明显,5月~7月降水迅速增加,除准格尔旗7月达月降水极大值外其他各站均在8月达月降水极大值,降水主要集中于七八两月,各站5月~9月降水占全年降水的81%~88%之间,最强降水位于夏季、秋季降水次之、冬季最少;50a中干旱年与丰水年的年降水量振幅极大,各站最大值与最小值之差在276mm~493mm之间。从强降水中心看,以鄂托克旗为中心,向东移扩展到乌审召站第二中心,在东北上到东胜站为第三中心,降水强度向四周减小。从年降水量的5次多项式分析看,谷值分别出现在1975年和2005年左右,2005年~2016年西北部和中东部偏北的各站年降水量有明显增加趋势、中西部的鄂托克旗站趋势平直、变化不大、东南部及东北部的达拉特旗站年降水量有明显减少趋势;年降水量空间分布总体趋势为东部多西部少。     

洪泽湖区域冷锋型大风预报技术

在收集整理2001~2013年洪泽湖区域冷锋型大风天气个例的基础上,首先分析了大风气候特征,明确了大风产生的高空和地面环流形势,分析了关键区内多个因子与大风的定性定量关系,建立了预报指标和预报方程。研究结果表明:西北急流和强温度梯度带等是造成冷锋型大风天气的高空天气系统。强大的冷高压和与它配合的地面冷锋是大风天气的地面天气系统。关键区内地面上较大的气压梯度、冷锋后较大的三小时正变压、850hpa较强的温度梯度和中低层一致的偏北急流等因子对大风预报具有指示意义。