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    1. 基于前馈神经网络的多模式集成降水预报研究
    朱文刚, 盛春岩, 范苏丹, 荣艳敏, 曲美慧
    干旱气象    2024, 42 (1): 117-128.   DOI: 10. 11755/j. issn. 1006-7639(2024)-01-0117
    摘要41)      PDF(pc) (7246KB)(85)    PDF(mobile) (7246KB)(0)    收藏
    为提高山东定量降水预报准确率,采用深度前馈神经网络(Deep Forword Neural Networks,
    DFNN)和降水分级最优TS(Threat Score)权重集成方法对多模式集成降水预报进行研究。对2019年
    4—9月欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting, ECMWF)全球
    数值预报系统、中国气象局上海数值预报模式系统(China Meteorological Administration Shanghai
    9 km, CMA-SH9)和中国气象局中尺度天气数值预报系统(China Meteorological Administration Meso⁃
    scale, CMA-MESO)逐24 h累积降水量预报进行有监督训练,得到4组DFNN(ES、EM、SM、ESM)深度
    学习模型,并利用多模式降水分级最优TS 权重集成方法建立Mul-OTS(Multi-mode Optimal Threat
    Score)集成模型。用2020年4—9月各模式逐24 h累积降水量进行降尺度格点预报,对5种集成方案
    对比检验、个例分析应用。结果表明:不同起报时间、不同预报时效,5组集成方案均降低了平均相对
    误差,ESM方案最好,Mul-OTS方案最差;4组DFNN方案均提高了晴雨准确率,ESM方案最好,Mul-
    OTS方案低于模式预报;4组DFNN方案均提高了各降水等级TS、ETS评分,对弱降水的提高幅度大于
    强降水,Mul-OTS方案对小量级降水等级订正是负技巧,对大量级降水等级的订正效果较好,但仍不
    如ESM方案;个例分析发现降水强度和落区预报ESM方案均优于其他集成方案。因此业务上采用最
    优的ESM方案建立了定量降水格点预报系统,为智能网格预报提供重要支撑。
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    2. 大连地区ECMWF细网格模式阵风预报误差检验与分析
    王蕾, 杨景泰, 卞若玢, 隋玉秀, 孙悦程, 周丽丽, 魏瑗瑗
    干旱气象    2024, 42 (1): 129-136.   DOI: 10. 11755/j. issn. 1006-7639(2024)-01-0129
    摘要48)      PDF(pc) (2320KB)(80)    PDF(mobile) (2320KB)(17)    收藏
    阵风的预报误差检验对实际工作中的精细化预报订正具有一定的指导意义,同时对精细化预
    报中如何消除误差日变化的影响提供了借鉴。选取2017—2019年3~72 h逐日逐3 h 欧洲中期天气预
    报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecast,ECMWF)细网格10 m阵风和10 m平均风
    预报资料,基于大连地区9个国家气象观测站实况逐3 h极大风资料进行预报误差检验分析。结果表
    明:按预报风级和实况风级分类的预报误差对比检验均表明ECMWF细网格预报整体偏大,平均误差
    为0.96 m·s-1,但具体到各风级时两种分类的预报误差统计结论并不一致,按预报风级分类的检验更
    符合基于模式预报开展的实际预报工作。以预报为基准统计,各风向、各风级、各站的预报误差均差
    异明显,风级越大预报偏大的程度越高,风向也表现出随风级增大误差增大的趋势。阵风预报的平均
    误差具有明显日变化,08:00(北京时,下同)前后误差最大,20:00前后误差最小,主要由10 m平均风
    的平均误差日变化所致。全部预报个例与实况各时效预报相关系数均在0.7以上,具体到各风级、风
    向时,各风向相关性均较好,而各风级的相关系数则明显降低,8级及以上风力预报的可信度大幅
    下降。
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    3.
    基于Logistic回归和神经网络的甘肃省道路结冰预警
    模型研究
    鲍丽丽, 程鹏, 王小勇, 何金梅, 闫昕旸, 尹春, 李晓琴, 赵文婧
    干旱气象    2024, 42 (1): 137-145.   DOI: 10. 11755/j. issn. 1006-7639(2024)-01-0137
    摘要48)      PDF(pc) (7091KB)(80)    PDF(mobile) (7091KB)(5)    收藏
    为更好地开展公路交通道路结冰预报预警服务工作,利用甘肃省道路结冰高发区路段(甘肃武
    威以东)的交通气象站逐小时观测资料,分析道路结冰空间分布特征,探讨道路结冰与气象要素的相关
    性,采用Logistic回归法和神经网络算法构建道路结冰预警模型。结果表明:甘肃省道路结冰主要集中
    在冬季(12月至次年2月),其中00:00—10:00和22:00—23:00(北京时)出现道路结冰的频率较高。
    Logistic回归模型和神经网络模型对未发生结冰事件的预测准确率较高,分别为91.9%和96.2%;针对
    发生结冰事件,Logistic回归模型的预测准确率较低,为31.6%,而神经网络模型的预测准确率可达
    44.6%,说明2种模型对道路结冰预警有一定指示意义,神经网络模型预测效果优于Logistic回归模型。
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    4.
    CLDAS气温实况融合产品在兰州和武威的检验评估及
    偏差订正
    郭润霞, 刘新伟, 王一丞, 刘娜, 周子涵
    干旱气象    2024, 42 (1): 146-155.   DOI: 10. 11755/j. issn. 1006-7639(2024)-01-0146
    摘要60)      PDF(pc) (13418KB)(106)    PDF(mobile) (13418KB)(185)    收藏
    为更好地理解格点融合实况数据与观测数据的差异和代表性,利用甘肃兰州和武威两地站点
    的观测数据对中国气象局陆面数据同化系统(CMA Land Data Assimilation System,CLDAS)地面2 m气
    温融合产品进行检验评估及偏差订正。结果表明:(1)逐小时气温和日最低气温融合产品的平均误差
    总体为负值,较实际气温偏低,且在2 500 m以下误差随海拔上升而减小;日最高气温融合产品平均误
    差在海拔1 500 m附近为负值,1 500 m以上误差变为正值且随海拔升高而增大;日最高和最低气温误
    差较逐小时气温误差偏大,但平均误差均在2 ℃以内。(2)通过近网格点检验,发现逐小时CLDAS气温
    产品白天与实况相近,夜间较实况偏低0.2 ℃;日平均气温CLDAS融合产品总体较实况偏低1 ℃,兰州
    城区产品偏差相对较小;30 ℃以上高温天数融合产品与实况分布基本一致,但在兰州城区,CLDAS融
    合产品的高温天数较观测天数偏少。(3)线性回归法和递减平均法对CLDAS气温融合产品都有一定
    的订正效果,递减平均法订正效果更优且在高海拔地区订正效果更明显。CLDAS气温实况融合产品
    在兰州和武威两地能较好地反映气温变化特征,但日最高、最低气温误差较逐小时气温大,且在复杂
    地形下误差相对较大。
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    5.
    陕南汉江盆地一次冷锋触发的短时强降水过程及预报检验
    肖贻青, 马永永, 陈小婷, 安大维, 黄少妮
    干旱气象    2023, 41 (6): 972-983.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-06-0972
    摘要86)      PDF(pc) (49736KB)(359)    收藏
    山区特殊地形下的强降水形成机理复杂、预报难度大,且此类强降水常导致严重的地质灾害。为提升特殊地形下强降水的预报能力,利用常规气象观测资料、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)ERA5再分析资料、FY-4A卫星云图资料、多普勒雷达资料及多模式预报产品,对2022年6月3日夜间至4日清晨发生在陕南汉江盆地的局地短时强降水过程形成原因及模式预报性能进行检验分析。结果表明:(1)本次过程为一次锋面在盆地触发的短时强降水过程,由于对流不稳定层结浅薄、垂直风切变较弱,因此造成的强降水具有明显的局地性,但强度较大,12 h累计降水量多站超过50.0 mm,最大104.8 mm;(2)锋面两端受地形阻挡移动速度较慢并难以翻越高大山脉,因而不断在盆地内触发对流产生强降水,且在盆地近地层形成的次级环流可加强对流活动发展;(3)锋面前部形成的冷池在盆地不断触发新的对流单体后向传播形成列车效应,同时大于50 dBZ的强回波位于0 ℃层高度以下,具有较高的降水效率,且持续时间较长,因而带来最大62.6 mm·h-1 的短时强降水;(4)全球模式对此次短时强降水的预报能力有限,中尺度区域模式能够反映锋面对流的一些特征和降水,尤其是 CMA-TRAM(Tropical Regional Atmosphere Model for the SouthChina Sea)和 CMA-GD(China Meteorological Administration-Guangdong)模式能较好地反映局地强对流的触发及发展趋势,但对锋前冷池造成的对流系统强度和组织性仍预报偏差较大。
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    6.
    BCC-CSM2-MR全球气候模式对东亚地区降水和气温的模拟评估
    李淑萍, 全文杰, 王 正, 陈奕卓, 苏 涛, 颜鹏程
    干旱气象    2023, 41 (6): 984-996.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-06-0984
    摘要71)      PDF(pc) (22904KB)(156)    收藏

    全球气候模式 BCC-CSM2-MR(Beijing Climate Center-Climate System Model version 2-Medium Resolution)由国家(北京)气候中心自主研发并参与了第六阶段国际耦合模式比较计划,该模式在 BCC-CSM1.1m版本基础上对大气辐射传输、深对流过程及重力波等方面进行了优化,因此,该模式对 东亚地区降水和气温模拟能力的改进亟需进一步评估。本文主要基于不同格点观测数据集与中国区 域站点观测数据,系统对比分析BCC-CSM2-MR、BCC-CSM1.1m两个模式版本对东亚地区季节平均降 水(气温)和日极端降水(气温)的模拟能力。结果表明:(1)相比 BCC-CSM1.1m,BCC-CSM2-MR 改进 了对东亚大部分区域季节平均降水的模拟能力,尤其是青藏高原地区夏季平均降水,明显提高了对中 国东南地区、朝鲜半岛及日本降水月际变化的模拟性能;(2)BCC-CSM2-MR对东亚地区季节平均气温 模拟能力改进不明显,且对东亚大部分区域气温月际变化的模拟误差大于BCC-CSM1.1m;(3)对日极 端降水(气温),BCC-CSM2-MR的模拟能力优于BCC-CSM1.1m,明显提高了对中国东南地区日极端降 水(气温)的模拟能力。总体而言,BCC-CSM2-MR在深对流过程参数方案中的改进有利于对东亚地区 降水的模拟。

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    7.
    卫星降水产品在陇东 2022年 7月特大暴雨事件中的适用性评估
    王一丞, 刘维成, 宋兴宇, 张文光
    干旱气象    2023, 41 (6): 997-1007.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-06-0997
    摘要72)      PDF(pc) (7052KB)(213)    收藏

    以地面雨量站观测数据、中国气象局多源融合降水数据(CMPAS)为基准,通过定量、分类、结 构相似度 3 种方法综合评估 8 种卫星降水产品(FY-4A、CMOPRH-RT、IMERG-Early、IMERG-Late、 GSMaP-Now、GSMaP-Gauge、PERSIANN-Now、PERSIANN-CCS)在甘肃陇东 2022 年 7 月一次破历史记 录的极端性强降水过程中的适用性。结果表明:(1)8种卫星降水产品基本反映降水中东部大、西北 小的空间分布特征,除GSMaP-Now产品外,其余7种产品均低估暴雨中心降水量。(2)8种卫星降水估 算产品对于强降水峰值的描述能力较好,强降水过程的2个峰值阶段均有体现,但均严重低估大暴雨 及以上量级降水。(3)GSMaP-Gauge 对暴雨以下量级降水估算最优,而 CMOPRH-RT 对暴雨及以上量 级降水估算最优,所有产品对特大暴雨量级降水均无法正确命中。(4)CMOPRH-RT产品能从降水总 量、降水量级、形态分布三方面最好地表现降水过程的结构分布。对本次降水事件,CMOPRH-RT降 水产品在各方面表现综合最优。

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    8. 三种气温插补方法在中国西南地区的应用分析
    盖长松, 曹丽娟, 阳园燕
    干旱气象    2023, 41 (5): 792-801.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-05-0792
    摘要110)   HTML2)    PDF(pc) (8955KB)(396)    收藏

    观测数据的插补是提升气象数据完整性、恢复缺失数据真实性的重要手段。本文采用标准序列、空间回归和随机森林3种插补方法,对中国西南地区5个主要气候区地面气象观测站日平均气温序列数据以及犍为和北碚2个百年站月平均气温序列数据进行插补试验,并选用平均绝对误差、均方根误差以及插补值与观测值偏差分别在±0.8 ℃和±0.5 ℃区间的样本占比(P0.8P0.5)等4项指标对插补结果进行评估。结果表明:3种方法对中国西南地区5个气候区站点气温日均值与2个百年站气温月均值插补效果较好,且空间回归方法的插补精度高、适用性最好,在5个气候区的插补精度都高于其他两种方法,在地形较为平坦的四川盆地P0.8约0.90,在地形最为崎岖的川西南滇北山地P0.8也在0.60以上,地形对气温插补精度影响明显。选取最优参考站数可有效降低插补误差,2个百年站95%以上的月平均气温样本插补误差可控制在±0.5 ℃以内。

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    9. 河西走廊东部智能网格温度预报产品订正方法探讨
    李天江, 杨晓玲, 张占文, 李岩瑛, 聂鑫
    干旱气象    2023, 41 (5): 802-810.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-05-0802
    摘要102)   HTML2)    PDF(pc) (18314KB)(347)    收藏

    为提高智能网格的订正能力及预报水平,基于中央台客观指导产品的甘肃省切片数据和中国气象局陆面数据同化系统(Chinese Land Data Assimilation System Version 2.0,CLDAS-V2.0)日网格实况产品,采用卡尔曼滤波和滑动训练订正两种方法,对河西走廊东部地区(101.0°E—104.5°E,36.0°N—40.0°N)0.05°×0.05°格点最高、最低气温进行订正、检验和评估。结果表明:(1)季节对比,卡尔曼滤波和滑动训练订正产品对四季最高、最低气温的平均绝对误差均小于中央台客观指导产品,均小于2.00 ℃;卡尔曼滤波和滑动训练订正产品对四季最高、最低气温的预报准确率均大于70%,其中最高气温偏高6%~13%,最低气温偏高8%~24%。(2)空间对比,卡尔曼滤波和滑动训练订正产品对最高、最低气温的平均绝对误差绝大部分地区在1.00~2.00 ℃,个别地区大于2.00 ℃;卡尔曼滤波和滑动训练订正产品对最高(最低)气温的预报准确率大部分地区大于70%(60%~70%),个别地区大于80%(70%)。(3)总体上,卡尔曼滤波和滑动训练订正产品对最高、最低气温订正技巧基本为正技巧,个别季节和部分地区订正技巧大于0.300。说明两种订正方法具有较好的订正预报能力,可为今后的温度预报业务提供一定的技术支持。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    10. CLDAS气温和降水产品在内蒙古地区适用性分析
    董祝雷, 赵艳丽, 冯晓晶, 刘诗梦
    干旱气象    2023, 41 (5): 811-819.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-05-0811
    摘要157)   HTML6)    PDF(pc) (11743KB)(429)    收藏

    中国气象局陆面数据同化系统(CMA Land Data Assimilation System,CLDAS)提供了高时空分辨率的陆面融合数据集,为精细化气象服务提供了重要的数据支撑,而数据的适用性评估是开展数据应用的重要基础。基于国家气象信息中心CN05.1格点观测数据和内蒙古119个国家级气象站观测资料,对CLDAS的2 m平均气温和降水产品在内蒙古地区的适用性进行检验评估,并与欧洲中期天气预报中心的ERA5(The Fifth Generation European Centre for Medium-range Weather Forecasts Re-Analysis)和英国的CRU TS(Climatic Research Unit gridded Time Series)再分析资料进行对比分析。结果表明:三种数据集均能很好地反映内蒙古年降水量和年平均气温空间分布特征,但对内蒙古大部地区降水量存在低估、平均气温存在高估现象,且CLDAS数据集还能够反映地形变化对气温和降水的影响。CLDAS和CRU TS的降水变率空间分布优于ERA5;CRU TS和ERA5的气温线性趋势与CN05.1观测结果相似,但增温率高于观测,而CLDAS气温产品还能反映局地降温趋势。无论是月尺度还是季节尺度,CLDAS数据集与站点观测值的相关系数均高于CRU TS和ERA5,平均绝对误差小于CRU TS和ERA5,CLDAS气温和降水产品误差最大的区域在河套地区。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    11. 宝鸡市冬半年降水相态精细化客观预报方法研究
    卢晔, 孟妙志, 乔丹杨, 任欢, 贺瑶, 韩洁
    干旱气象    2023, 41 (5): 820-827.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-05-0820
    摘要159)   HTML1511129089)    PDF(pc) (3273KB)(414)    收藏

    为探究复杂地形下冬半年降水相态预报方法,进一步提升降水相态预报时空分辨率和准确率,利用2010—2019年冬半年(11月至次年3月)宝鸡市11个国家气象站观测资料及欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)第五代大气再分析资料,统计分析宝鸡市冬半年雨、雨夹雪和雪3种降水相态时空分布特征,筛选确定降水相态判识因子及阈值,构建降水相态精细化客观预报方法,并检验预报效果。结果表明:宝鸡市初冬-冬末时期以降雨为主,雨雪转换时期3种相态日数占比相当,而隆冬时期则以降雪为主。降水相态空间分布与地形密切相关,海拔较低的渭河两岸川塬区降雨较多,而海拔较高的南北部山区降雪较多。地面2 m气温(T2)、850 hPa和700 hPa温度(T850T700)、850~1 000 hPa和700~850 hPa位势厚度(H850-1000H700-850)可作为宝鸡市冬半年降水相态组合判据,川塬区渭滨站初冬-冬末、雨雪转换、隆冬时期雨的T2H850-1000)阈值分别为2.9 ℃(1 307 gpm)、2.1 ℃(1 308 gpm)、1.8 ℃(1 310 gpm),雪的T2H850-1000)阈值分别为0.7 ℃(1 302 gpm)、0.3 ℃(1 303 gpm)、0.7 ℃(1 308 gpm),而山区太白站的降水相态判据不同于渭滨站,降雨时T2H700-850)一般大于2.6 ℃(1 551 gpm),降雪时T2H700-850)一般小于-0.3 ℃(1 540 gpm),雨夹雪的T2H850-1000H700-850阈值一般介于雨和雪之间;此外,雨雪相态转换时还需结合T850T700综合判断。基于温度和位势厚度组合判据构建的宝鸡市不同地形区冬半年各时期降水相态精细化客观预报方法,能够较好地预报2020年11月至2022年1月冬半年逐小时降水相态,TS(Threat Score)值渭滨站达100%,太白站高于80%,优于单一物理量(温度或位势厚度)。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    12. CLDAS陆面融合实况数据对天津雾和霾判识的准确性分析
    郭阳, 师春香, 徐宾, 司鹏, 徐梅, 王敏, 孙玫玲
    干旱气象    2023, 41 (4): 657-665.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-04-0657
    摘要121)   HTML3)    PDF(pc) (8188KB)(573)    收藏

    雾和霾是危害人类健康和影响社会经济发展的灾害天气,精细化的实况资料能够在雾和霾的防治中发挥重要作用。利用2017年12月1日至2020年11月30日天津及其周边地区国家气象观测站资料、Himawari-8卫星L1级全圆盘观测数据和L3级气溶胶光学厚度产品,分析了中国气象局陆面数据同化系统(CMA Land Data Assimilation System,CLDAS)能见度和相对湿度融合实况分析产品判识天津地区雾、轻雾和霾的准确性。结果表明:与台站资料相比,CLDAS产品对轻雾、雾和霾的平均检出率分别为90.4%、84.2%和78.8%;CLDAS产品对轻雾的逐月检出率为81.1%~96.4%,雾和霾出现较多的月份,其检出率均在80.0%左右。个例分析表明CLDAS产品判识的雾、轻雾和霾与台站观测结果以及Himawari-8卫星反演检测结果基本一致。CLDAS产品未正确判识雾、轻雾和霾的情况主要表现为雾误判为轻雾(各站为3.8%~21.4%)和霾漏判(各站为8.6%~25.0%)。当台站水平能见度在区间[0,0.75 km)时,CLDAS能见度的误差主要导致雾误判为轻雾;在区间[0.75,7.5 km)时,CLDAS能见度的误差主要导致霾漏判;在区间[7.5,15 km)时,CLDAS能见度的误差主要导致轻雾和霾空报。当台站相对湿度大于40%且小于等于60%时,CLDAS相对湿度的误差主要导致霾误判为轻雾。总体而言,CLDAS产品对天津地区雾、轻雾和霾的判识准确性较好,能够为雾、轻雾和霾的精细化监测提供参考,改善雾和霾监测中能见度观测站点稀少、空间覆盖不足的现状。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    13. 基于分位数映射法的四川省ECMWF模式降水预报误差订正分析
    曹萍萍, 肖递祥, 龙柯吉, 王佳津, 杨康权
    干旱气象    2023, 41 (4): 666-675.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-04-0666
    摘要228)   HTML7)    PDF(pc) (10050KB)(561)    收藏

    为做好ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting)模式本地化释用,提高四川省降水预报准确率,对四川省2020—2021年7—9月模式各量级降水预报系统性偏差规律分析发现,该模式预报的雨日较实况偏多,尤其是攀西地区和川西高原;预报的大雨日数盆地西南部及攀西地区多于实况,而盆地南部少于实况。然后,基于分位数映射法对模式预报的24 h累积降水开展大量级降水订正试验与检验。基于分位数映射法订正后,暴雨及以上量级TS(Threat Score)提高7%~15%,且各量级降水TS均高于多模式集成客观预报产品2%~4%,大雨及以上、暴雨及以上量级命中率提高10%~20%,订正后雨带位置特别是暴雨落区与实况更接近。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    14. 西北中东部ECMWF-HR云量预报产品与FY-2G云量产品的对比
    魏栋, 沙宏娥, 秦豪君, 吕巧谊, 刘丽伟, 傅朝
    干旱气象    2023, 41 (3): 483-490.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-03-0483
    摘要146)   HTML7)    PDF(pc) (4768KB)(566)    收藏

    为了了解ECMWF-HR模式云量预报产品在西北中东部地区的精度,利用2019年10月至2020年9月共计12个月的FY-2G卫星总云量反演产品,对西北地区中东部同时段的ECMWF-HR总云量预报产品进行对比分析,并选取3个典型区分析ECMWF-HR总云量预报偏差的日变化特征。结果表明,ECMWF-HR模式对西北地区中东部总云量的预报偏差白天较小,夜间偏差增大约10%~20%。总云量预报偏差具有明显的季节特征,夏半年ECMWF-HR模式云量预报整体偏多且偏差空间分布均匀;冬半年总云量预报有区域性特征,祁连山区西段明显偏低,甘肃和陕西南部明显偏多,其他大部地区的预报偏差低于夏半年。总体来说,ECMWF-HR模式总云量预报稳定可信,但在祁连山西段和甘肃与陕西南部2个明显异常区域需进行偏差订正。前者需要在模式预报基础上调高10%~30%,后者需要降低20%~30%;订正后的总云量预报与卫星反演结果较为接近,平均绝对偏差约4.5%,且与卫星反演结果具有相似的日变化特征。

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    15. “十四运”关键场馆气象要素特征及客观预报检验
    潘留杰, 梁绵, 祁春娟, 李培荣, 朱庆亮
    干旱气象    2023, 41 (3): 491-502.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-03-0491
    摘要90)   HTML5)    PDF(pc) (14978KB)(419)    收藏

    气象要素特征的定点精细化分析和预报评估对重大体育赛事气象保障有重要意义利用国家气象信息中心三源融合降水分析产品和欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)ERA5再分析资料,分析第十四届全国运动会(简称“十四运”)西安、延安、安康关键场馆的气象要素特征,并检验ECMWF、中国气象局中尺度数值预报系统(China Meteorological Administration Mesoscale Model,CMA-MESO)预报产品和国家气象中心网格指导预报产品(SCMOC)对3个关键场馆降水、气温和风的预报表现。主要结论如下:(1)十四运历史同期3个关键场馆发生降水的概率较高,开、闭幕日举行地西安场馆历史上出现降水的概率分别为46%和44%,平均降水量分别为24.6、9.8 mm,且降水量和降水概率峰值多出现在午后至傍晚。(2)十四运历史同期3个场馆夜间气温相对较低,白天快速升温,日平均气温大多为12~18 ℃,适宜赛事活动;3个场馆盛行偏东风或偏南风,西安、安康场馆风速小,适宜赛事活动,而延安场馆出现4级以上风的频次较高,对赛事有不利影响。(3)整体而言,十四运历史同期SCMOC在3个场馆的晴雨预报准确率最高,但降水频次预报较实况明显偏低,有漏报的风险;SCMOC对阻塞型和两槽一脊型降水过程的晴雨预报有明显优势,而ECMWF对低涡底部型降水过程预报表现较好,且TS值最稳定。ECMWF的气温预报准确率优于SCMOC和CMA-MESO,而SCMOC的风速预报具有绝对优势。(4)十四运期间3种产品的预报性能差异与历史同期基本一致,但整体预报评分高于历史同期。

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    16. 2021年夏季CMA-MESO模式降水预报评估
    蔡怡, 徐枝芳, 龚玺, 钟若嵋, 黄观胜, 龙海川
    干旱气象    2023, 41 (3): 503-515.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-03-0503
    摘要173)   HTML4)    PDF(pc) (35253KB)(477)    收藏

    利用中国2021年夏季(6—8月)逐3 h降水预报资料和地面气象站观测资料,从多个角度诊断分析CMA-MESO (China Meteorological Administration Mesoscale Model) 3 km系统模式降水预报性能,为预报员提供参考,为模式系统改进提供依据。结果表明:CMA-MESO 3 km模式能较好地预报出不同地区3 h累积降水量和有效降水频率时空分布特征,区域降水预报能力强于单站,持续性降水预报效果好于局地短时强降水。不同预报时效结果显示,CMA-MESO 3 km模式3 h降水预报值最大且大于观测值,6、9、12 h降水预报最接近实况;短时强降水个例结果显示CMA-MESO 3 km模式短临预报效果较好,3、6 h降水预报接近观测,降水量及其时间变化特征预报与观测基本一致,且8个预报时效的区域降水预报平均值接近观测值,预报效果较好。

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    17. GRAPES-REPS对我国南方2017年初夏持续性降水预报的检验评估
    王叶红, 赵玉春
    干旱气象    2023, 41 (2): 328-340.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-02-0328
    摘要121)   HTML1)    PDF(pc) (23384KB)(535)    收藏

    我国自主研发的GRAPES-REPS(Global/Regional Assimilation and Prediction System-Regional Ensemble Prediction System)于2014年投入业务运行,为加深对该系统降水集合预报能力的认识,便于更好应用降水概率预报,本文以2017年5月中旬至6月下旬我国南方地区3次持续性降水过程为例,采用统计检验和个例分析相结合,评估该系统在72 h内不同预报时效的各量级24 h降水预报性能。结果表明:(1)GRAPES-REPS集合平均预报对小雨、中雨有较明显优势,但随着降水量级增大优势逐渐下降,对暴雨预报已不具有优势。其中,小雨预报范围接近观测,中雨(暴雨)有空报(漏报)倾向,大雨在较长预报时效上有空报倾向。(2)采用MRF边界层参数化方案和KF-eta积云对流参数化方案组合方案的控制预报成员和2个扰动预报成员为集合最优成员,其TS评分普遍高于采用其他组合方案的集合成员。(3)整体上集合成员降水预报离散度不足,尤其0~24 h预报时效,Talagrand分布呈U型,对小(大)量级降水预报概率偏大(小);随着预报时效增加,集合成员预报离散度显著增大,Talagrand分布逐渐接近理想概率分布。(4)集合预报在不同时效对各量级降水概率预报均具有参考价值,大雨、暴雨的概率预报效果优于小雨、中雨。(5)集合预报整体上能够较好把握典型暴雨日降水空间分布形态,对中央气象台漏报的广东中南部暖区暴雨有一定的概率预报能力。

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    18. 基于干旱和水位特征构建水库人工增雨需求指数
    姜舒婕, 程莹, 方楠, 周毓荃, 单中华, 张磊
    干旱气象    2023, 41 (2): 341-349.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-02-0341
    摘要219)   HTML1879179263)    PDF(pc) (5136KB)(657)    收藏

    为定量化描述水库人工增雨需求,以浙江兰溪芝堰水库为研究对象,基于降水、径流和水位历史观测数据,采用实际概率分布阈值法确定逐月不同等级水库水位指标(Water Level Index, WLI)百分位阈值,通过熵权法联合表征气象干旱的标准化降水指数(Standardized Precipitation Index, SPI)和表征水文干旱的标准化径流指数(Standardized Streamflow Index, SSI)构建水库整体干旱指数(Drought Index, DI),综合WLI和DI构建水库人工增雨需求指数(Demand Level Index, DLI)等级,研究WLI、DI和DLI时间特征,结合水库历史记录分析DLI的适用性,结果表明:(1)确定的逐月不同等级WLI百分位阈值能够精细化表征水库在一年内不同时期的缺水程度。(2)1990—2019年气象干旱无明显变化,水文干旱程度加大,其中春季变旱趋势最明显。(3)气象(水文)干旱在夏秋季发生总频率为33.9%(35.0%),高于冬春两季的30.0%(28.3%)。重、特旱在春季的发生频率最高,气象和水文干旱发生频率分别为11.2%和10.0%。水文干旱与气象干旱的时滞性不明显,水文干旱平均历时和平均烈度均高于气象干旱,具有更高的危害性。(4)不同等级的DLI年际分布与WLI较为相近,季节分布与DI分布相似。与2004年之前相比,2004年之后增雨需求出现更为频繁,持续存在时间更长。增雨需求在夏季占比最高,为40.0%,但高度、强烈增雨需求在春季占比最高,为14.4%。(5)构建的DLI等级可以较好地表征水库实际需求,当DLI等级大于等于4持续多个月时,水库可能会出现用水紧张并应采取相关紧急措施。

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    19. 四川省降水实况分析产品影响因素综合评估
    吴薇, 黄晓龙, 徐晓莉, 李施颖, 杜冰, 蒋雨荷
    干旱气象    2023, 41 (1): 143-151.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-01-0143
    摘要247)   HTML8)    PDF(pc) (7235KB)(649)    收藏

    国家气象信息中心基于多源观测数据,利用数据融合与同化技术研制的实况分析产品已通过业务准入评审并发布。为保证实况分析产品评估结果的客观性和真实性,对参与实况分析产品检验评估的数据源——地面站点资料的代表性进行研究。选取2020年5—8月四川省地面气象站点经度、纬度、坡度、坡向、数据可用性等10个降水影响指标,利用相关分析、主成分分析,在指标筛选基础上,通过确定各影响指标的权重,形成各地面站点的综合影响指标,并对其进行分级检验。结果表明:10个影响指标经过筛选保留5个指标,其权重从大到小依次为数据可用性、设备稳定性、坡度变率、地表粗糙度、海拔高度;四川盆地内站点综合影响指标值大部分在0.9以上,综合影响指标值较低的站点主要分布在四川省甘孜州、阿坝州和凉山州,这与上述区域地形复杂、站点代表性较差密切相关;通过综合影响指标的分级评估,将指标值在0.8以上的站点数据作为降水实况分析产品评估的“真值”数据源较合理。

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    20. 对流尺度集合预报对川渝地区降水的预报性能分析
    叶茂, 吴钲, 高松, 陈良吕, 游婷
    干旱气象    2023, 41 (1): 152-163.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-01-0152
    摘要245)   HTML7)    PDF(pc) (58359KB)(646)    收藏

    为深入认识对流尺度集合预报对川渝地区降水的预报性能,利用2020—2021年暖季(5—9月)川渝地区7 213个自动气象站逐日降水观测数据,综合评估对流尺度集合预报系统的控制预报(Control Forecast, CNTL)、集合平均(Ensemble Mean, MEAN)和概率匹配平均(Probability-matched Ensemble Mean, PM)对川渝地区降水的预报能力,并对比不同起报时次(08:00和20:00,北京时,下同)的预报差异。结果表明:(1)PM和MEAN的预报性能相对CNTL有所提高,MEAN对中雨和大雨量级降水预报具有指示意义,PM对大量级降水具有明显的预报优势。(2)模式预报的降水频率在小雨量级相比观测呈区域一致的正偏差,中雨及以上量级降水的预报正偏差集中在大巴山、华蓥山、武陵山脉等高海拔山区,预报负偏差主要位于四川盆地和丘陵区域,MEAN对小雨和中雨(大雨和暴雨)的预报正(负)偏差最明显。(3)08:00起报的36 h时效临界成功指数(Critical Success Index, CSI)和命中率(Probability of Detection, POD)整体高于20:00起报的48 h时效预报结果,但08:00起报的降水频率对高海拔山区的高估更明显。(4)PM和MEAN对四川盆地2021年9月4—7日强降水过程的降水落区预报优于CNTL,这是因为集合预报能够更好地把握天气系统的位置和形状特征。

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    21. 四川地区气温转折过程2 m温度变化订正研究
    冯良敏, 周秋雪, 曹萍萍, 王佳津
    干旱气象    2023, 41 (1): 164-172.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-01-0164
    摘要239)   HTML2)    PDF(pc) (3679KB)(677)    收藏

    基于四川地区1990—2019年的逐日2 m最高、最低温度站点实况数据,对气温转折天气过程进行统计和分析,在此基础上,应用LightGBM(Light Gradient Boosting Machine)算法及NCEP/NCAR(National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)逐日再分析资料,构建气温转折天气过程变温订正模型。结果表明:(1)出现气温转折过程最多的区域是高原与盆地的边坡过渡区,最少的是盆地;(2)各区域的气温转折过程具有明显的季节差异,均表现为春季最多、冬季最少,且春季的气温转折过程明显多于其他3季;(3)在1990—2019年验证集中,LightGBM订正模型表现较好,准确率为78.64%,平均绝对误差为1.35 ℃。(4)在2020年的独立样本测试中,LightGBM订正模型的准确率为53.60%,平均绝对误差为2.19 ℃,整体订正效果优于ECMWF模式(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting)、中央台城镇预报指导报(SCMOC)及四川省气象台数值预报客观释用城镇预报指导报(SPCO)的预报。

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    22. 深度学习模型在2021年汛期武汉市雷达回波临近预报中的应用评估
    袁凯, 庞晶, 李武阶, 李明
    干旱气象    2023, 41 (1): 173-185.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-01-0173
    摘要358)   HTML6)    PDF(pc) (21441KB)(644)    收藏

    近年来,人工智能技术在图像识别领域取得了突破性进展,为探寻人工智能模型在武汉地区雷达回波临近预报中的应用价值,本文利用湖北武汉市2015—2020年雷达回波和降水量观测资料,对PredRNN++、MIM、CrevNet和PhyDNet 4种深度学习模型进行雷达回波临近预报训练,并基于2021年汛期雷达回波资料进行雷达回波临近预报。在此基础上,通过降水强度和降水面积指数筛选降水过程,并以均方误差(Mean Square Error, MSE)、结构相似性指数(Structural Similarity Index Measurement, SSIM)、命中率(Probability of Detection, POD)、空报率(False Alarm Rate, FAR)和临界成功指数(Critical Success Index, CSI)为指标,检验评估上述4种深度学习模型和光流法对2021年汛期武汉地区雷达回波的临近预报性能。结果表明:(1)整体来看,MIM模型的MSE最小、POD最高,MIM和PredRNN++模型的SSIM并列最高;所有深度学习模型的FAR均低于光流法,且PhyDNet模型的FAR最低;除CrevNet模型外,其余3种深度学习模型的CSI均高于光流法,且MIM模型的CSI最高。(2)预报的前12 min,光流法的CSI最高,而在18~120 min MIM模型的CSI最高,显示了深度学习模型长预报时效的优势。(3)随着回波强度增加,深度学习模型和光流法的POD和CSI均迅速降低,而FAR光流法与各模型则表现出不同的变化规律。(4)随着区域性降水强度增加,深度学习模型的预报能力均先降低后明显增强,而光流法对降水强度变化的敏感性较弱,故在强降水背景下深度学习模型的CSI较光流法增幅最大;对于局地一般对流性降水过程,所有深度学习模型和光流法的预报能力均大幅降低。(5)暴雨个例分析结果表明,深度学习模型不仅具备一定回波强度变化的预报能力,而且对回波运动的预报能力也明显高于光流法,展示了深度学习模型良好的应用前景。

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    23. 海口地区GPS反演大气可降水量中加权平均温度模型构建及其应用
    李光伟, 黄光瑞, 邢峰华, 敖杰
    干旱气象    2022, 40 (6): 1081-1091.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-06-1081
    摘要227)   HTML0)    PDF(pc) (8594KB)(677)    收藏

    地基GPS反演大气可降水量(precipitable water, PW)中,加权平均温度(Tm)是一个非常重要的参数。为提高海南岛PW反演的精度和可靠性,基于海口站2008—2010年探空数据计算的Tm,分析Tm时间变化特征及其与地面气象要素的关系,在此基础上利用2008—2012年数据建立Tm单因子、多因子回归模型和加入年积日的回归模型,并利用2013—2014年数据对模型进行检验。进一步基于2012年5—10月数据对基于Tm单因子和多因子模型的GPS反演PW进行检验。结果表明:本地化单因子、两因子Tm模型均方根误差分别为2.000和1.978 K,与Bevis公式、常数法相比,本地模型误差较小,与探空资料计算的Tm有良好的一致性。与Bevis模型相比,基于本地单因子和多因子Tm模型的GPS反演PW与探空资料计算的PW相关性更高,偏差更小;与多因子线性模型相比,基于加入年积日的Tm模型的GPS反演PW精度明显提高。本地化Tm模型能更好满足海口地区地基GPS反演PW。

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    24. 风廓线雷达探测模式组合应用分析
    毛文茜, 肖霞, 张文煜, 冒立鑫, 王开强, 王琦
    干旱气象    2022, 40 (6): 1092-1098.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-06-1092
    摘要339)   HTML4)    PDF(pc) (7983KB)(697)    收藏

    为了更好地发挥风廓线雷达在高空探测中的优势,本文利用2014—2017年中国科学院大气物理研究所淮南气候环境综合观测试验站(Huainan Climate and Environment Observatory,HCEO)的ST风廓线雷达探测资料,评估在不同探测模式组合下雷达的探测性能,探讨探测气象环境对其影响,研判实际应用中探测模式组合的适用性。结果表明:ST风廓线雷达选用高、低模式与转换高度进行模式组合,可实现不同探测目的,但不同组合的探测性能存在差异,主要呈现两种变化规律:一种是模式转换前探测性能逐渐降低,而转换后迅速升高,进入高模式后随高度逐渐降低;另一种是转换过程中探测性能未发生明显改变,到高模式某一高度后逐渐降低。另外,秋冬季临近转换高度探测性能的降低程度逐渐加大;降水使对流层中低层探测性能降低。因此,可以依据雷达对大气边界层、对流层以及平流层的探测性能,选择合适的探测模式组合。

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    25. 浙江省夏秋季人工增雨作业雷达指标研究
    张磊, 宋哲, 徐铖, 黄旋旋
    干旱气象    2022, 40 (5): 888-896.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-05-0888
    摘要439)   HTML3)    PDF(pc) (16341KB)(789)    收藏

    为指导地市更加科学合理地开展人工增雨作业,基于2018—2020年夏秋季浙江人工增雨作业记录、多普勒雷达数据、MICAPS数据、自动站小时雨量及探空数据,在对增雨作业效果分析后利用逆推法对浙江省夏秋季人工增雨作业雷达指标进行研究。浙江有利于开展人工增雨作业的天气系统主要有切变线、高空槽和台风,占比分别为28.6%、21.4%和21.4%。根据雷达回波和降水特征,作业云系可分为层状云、积状云、层状云为主和积状云为主的混合云,其中混合云是最常见的作业云系,占比高达82.5%。在日常增雨作业中,增雨效果明显的作业比例较低,占比仅13.4%。回波强度、回波顶高、负温层厚度、垂直积分液态水含量为增雨作业条件判别的有效指标,不同季节和不同云系对应的雷达指标有所不同。统计发现未能合理开展作业是无法获取正增雨效果的主要原因,占比高达49.2%,其他常见原因还包括作业时机不合适、作业部位不合适和作业对象不合适。本文所建立的雷达指标在临近作业指挥中具有一定的指导意义。

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    26. 四川夏季降水量空间插值方法的比较
    李想, 李国平
    干旱气象    2022, 40 (5): 897-907.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-05-0897
    摘要284)   HTML4)    PDF(pc) (40103KB)(1151)    收藏

    为了研究四川盆地尤其是盆地周围边缘山地夏季降水的主要地理影响因子及降水量的最佳插值方法,基于四川省157个自动气象站点近10 a(2010—2019)夏季降水数据,采用聚类分析进行分区,通过相关性分析和多元回归分析筛选出各区域降水量的地理影响因子。使用协同克里金插值方法的同时,采用传统插值方法进行对比并对插值结果进行交叉检验,结果表明:(1)可用来表征四川夏季降水量的地理影响因子主要有经度、纬度、海拔、坡度和均一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI);(2)由于四川地形的多样性和复杂性,分区之后的降水量插值效果优于分区前的插值效果;(3)在所选区域降水影响因子数目适中时,采用协同克里金插值方法效果更佳;而在所选区域降水表征因子数目单一或过多时,采用径向基函数插值方法或经验贝叶斯克里金插值方法的效果更佳。

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    27. 凝聚层次聚类方法在降水预报评估中的应用
    乔锦荣, 原新鹏, 梁旭东, 谢衍新
    干旱气象    2022, 40 (4): 690-699.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-04-0690
    摘要556)   HTML9220)    PDF(pc) (14793KB)(927)    收藏

    面对不同方法、不同时效的降水预报产品,往往同时存在大量的检验评估结果,如何较全面、系统地综合分析以便更好地认识各预报结果,目前仍然缺乏有效手段。本文以2019年6—9月全国智能预报技术方法交流大赛的网格预报数据及国家气象中心指导预报、中国气象科学研究院的无缝隙分析预报前沿系统预报产品及31个省(市、区)客观预报产品、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)和美国国家环境预测中心的全球模式预报数据构成的样本集为例,采用凝聚层次聚类分析方法,对不同降水预报产品的不同检验评估结果进行归类分析。结果表明:凝聚层次聚类结果能够清晰反映样本集内降水预报产品的整体性能及其差异。基于不同数量的降水评估指标的聚类结果存在明显差异,但高相似度的预报产品均能划分为一个子类。不同的类间相似度度量方法能够影响样本类别特征差异的清晰程度,从清晰到模糊依次为Ward、Complete、Average、Single。不同行政区域、预报产品的降水预报能力表现不同,华北和华东地区的晴雨预报准确率高于其他区域,绝大部分客观预报在晴雨和降水量相对误差预报性能上优于ECMWF模式预报,但在强降水预报中客观预报的性能不及ECMWF,表明对于强降水预报的释用还存在较大困难。

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    28. 基于CMA-MESO的分级短时强降水概率预报方法研究
    钟敏, 肖安, 许冠宇
    干旱气象    2022, 40 (4): 700-709.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-04-0700
    摘要372)   HTML12)    PDF(pc) (12146KB)(957)    收藏

    随着预报服务需求不断增长和预报内容日趋精细化,仅针对20 mm·h-1以上的短时强降水预报已不能完全满足业务需要,开展不同雨强等级的短时强降水预报方法研究显得十分必要。利用2016—2019年6—8月中国南方9省1市的国家及区域气象站共51 355站次短时强降水样本,将雨强R分为4个等级:20≤R<30 mm·h-1、30≤R<50 mm·h-1、50≤R<80 mm·h-1R≥80 mm·h-1(分别对应I、Ⅱ、Ⅲ、IV级)。将各级样本与同时段CMA-MESO(China Meteorological Administration mesoscale model)数值预报模式初始场进行时空匹配,提取22个相关物理量建立数据集并进行百分位值统计;利用XGBoost(extreme gradient boosting)机器学习方法对物理量进行重要性排序以确定权重系数;应用连续概率预报方法,选用升、降半岭函数作为隶属函数,建立不同等级短时强降水概率预报模型。运用该模型在2020年汛期进行实时业务预报,并对湖北省2020年6—8月15次大暴雨过程0~36 h预报时效的逐小时不同等级短时强降水概率预报产品进行检验,结果表明:I级概率预报产品60%阈值的TS评分(0.145)最好,对应命中率为55.7%;Ⅱ级概率预报产品65%阈值的TS评分(0.083)最好,对应命中率为39.1%;Ⅲ级概率预报产品70%阈值的TS评分(0.03)最好,对应命中率为21.7%;IV级概率预报产品80%阈值的TS评分(0.005)最好,对应命中率为5.8%。对不同等级雨强个例对比检验表明,各级概率预报产品对CMA-MESO模式在同时次不同等级短时强降水预报上均有较好的订正作用。对3次强降水过程逐小时预报检验表明,I级概率预报产品命中率为40%~80%,空报率为50%~90%,预报时效达36 h,普遍优于同时次CMA-MESO降水量预报。本研究对不同等级短时强降水分型建模并在实际预报中有较好的参考性,能够对CMA-MESO的降水预报起到订正作用。

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    29. 全球和区域数值模式在甘肃2020年汛期降水预报中的检验评估
    陈晓燕, 孔祥伟, 彭筱, 刘新伟, 吴晶, 任淑媛
    干旱气象    2022, 40 (3): 524-535.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-03-0524
    摘要471)   HTML21)    PDF(pc) (4247KB)(1422)    收藏

    2020年汛期6—8月甘肃降水日数多、持续时间长、范围广、强度大,对该时间段内3种全球模式(ECMWF、GRAPES_GFS和NCEP_GFS模式)和4种区域模式[GRAPES区域数值预报业务系统(GRAPES_3 km)、西北区域区域模式(GRAPES_LZ10 km)、西北区域快速更新循环预报系统(GRAPES_LZ3 km)和华东区域模式(SMS-WARMS)]24 h累计降水预报性能进行检验评估。结果表明:(1)全球模式中ECMWF模式的预报性能优于其余2个模式,而区域模式中GRAPES_3 km和SMS-WARMS模式预报性能相对较好,且SMS-WARMS模式预报性能更稳定。(2)区域模式晴雨准确率及小雨和中雨的TS评分、ETS评分、命中率低于全球模式,暴雨优于全球模式;大雨和暴雨的空报率和预报偏差均高于全球模式。(3)根据500 hPa环流形势可将甘肃汛期降水划分为副高边缘型和低槽型2种类型,针对2020年4次副高边缘型和3次低槽型降水进行分类检验评估。全球模式和区域模式均对前者的各个量级降水预报性能优于后者;ECMWF模式和区域模式对2种类型大雨和暴雨预报效果优于NCEP_GFS和GRAPES_GFS模式;全球模式中ECMWF模式、区域模式中SMS-WARMS模式对2种类型降水预报效果最好。(4)7种模式对2种类型中雨和大雨雨带走向预报较好,对副高边缘型降水过程降水落区的预报能力优于低槽型降水过程,但预报降水强度较观测偏强,尤其是降水中心区域。

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    30. 多源气象资料在森林雷击火辨识中的应用
    钱勇, 邱贵强, 张华明, 李强, 崔蕾, 李云飞
    干旱气象    2022, 40 (3): 536-543.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-03-0536
    摘要393)   HTML21)    PDF(pc) (13453KB)(1141)    收藏

    2020年6月5日山西省沁源县发生森林火灾,通过对天气形势、雷达回波、闪电定位等多源气象资料的分析,并利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)第五代全球大气再分析产品——ERA5,分析了此次森林火灾前期及期间的温度、降水量等气象要素演变特征,再结合现场情况调查,给出了此次森林火灾的起因。结果表明:此次森林火灾是由一次正极性地闪所导致,雷击点处于对流云边缘,闪电发生时间为6月5日15:39,电流强度42.2 kA。事故前期起火点所在区域连续2 d未发生降水,火灾发生当日该区域地面增温明显,气温为30~33 ℃,降水量小于0.1 mm,微风。

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    31. 基于SRTM数据地物滤波改进雷达降水估测
    赵文, 王澄海, 张强, 岳平, 赵宁, 杜莉丽
    干旱气象    2022, 40 (2): 296-307.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-02-0296
    摘要329)   HTML1610612735)    PDF(pc) (6136KB)(1321)    收藏

    利用SRTM资料建立天水雷达站周边地物分布,滤除雷达回波中的地物回波和其他杂波。在此基础上基于陇东南6次3类降水过程,进行Z-I关系参数本地化试验,最后比较庆阳西峰新一代天气雷达和天水雷达探测重合范围内的反射率因子。结果表明:SRTM资料可以很好地模拟地物回波的分布;雷达反射率因子相对于降水有一定超前;本地化的Z-I关系参数与其他地区有明显区别,A值偏小而b值偏大;天水新一代天气雷达可能存在系统性的回波强度偏低。

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    32. 一种基于神经网络的中国区域夏季降水预测订正算法
    李涛, 陈杰, 汪方, 韩锐
    干旱气象    2022, 40 (2): 308-316.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-02-0308
    摘要431)   HTML4)    PDF(pc) (5281KB)(1554)    收藏

    基于CWRF(climate extension of WRF)区域气候模式的动力降尺度预测技术对夏季降水预测存在一定偏差,难以实现准确预测。本文立足于中国区域夏季降水特点,分析与夏季降水相关的气象要素,采用树突(dendrite,DD)网络与人工神经网络(artificial neural networks,ANN)相结合的方法,针对CWRF模式回报的1996—2019年夏季降水量进行订正,检验其订正效果。结果表明:人工树突神经网络(artificial dendritic neural network,ADNN)算法模型订正的中国夏季降水量整体好于CWRF模式历史回报,距平相关系数和时间相关系数较订正前均提高约0.10,均方误差下降约26%,趋势异常综合检验评分提高6.55,表明ADNN机器学习方法能够对CWRF模式夏季降水预测实现一定程度的订正,从而提高该模式降水预测精度。

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    33. 基于西南区域中尺度模式系统预报的陡峭地形过渡带降水订正方法
    黄楚惠, 牛金龙, 李国平, 陈朝平, 肖递祥, 张平
    干旱气象    2022, 40 (2): 317-326.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-02-0317
    摘要322)   HTML7)    PDF(pc) (6204KB)(1334)    收藏

    基于地形和西南区域中尺度模式系统(southwest center WRF ADAS real-time modeling system,SWCWARMS)20:00(北京时,下同)和08:00起报的逐3 h风场、相对湿度场,计算地形降水估算量并结合SWCWARMS预报降水场构建降水订正方程,进而对2018—2020年汛期6—8月日降水、四川盆地降水过程及四川盆地西部降水过程3类降水进行订正,并仅对川西高原东坡到四川盆地西部的陡峭地形过渡带进行检验评估。结果表明:(1)各量级降水量订正值TS相对于SWCWARMS预报降水量的TS均有不同程度提高,20:00起报的订正效果优于08:00。对于大雨及以上量级均以四川盆地西部降水过程订正效果最佳, 20:00起报的12~36 h大雨、暴雨和大暴雨的降水量订正值 TS相对提高率分别为19%、25%和37%,且命中率高,空、漏报率明显减小,订正效果较好。(2)降水订正方程对四川盆地西部降水过程类型中的区域性暴雨个例和一般性降水个例均有较好的订正效果,即使是SWCWARMS模式预报的大雨、暴雨和大暴雨预报降水落区与实况差异甚远的个例也有一定订正效果。

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    34. 浙江省中尺度数值预报系统的地表太阳辐射预报订正方法
    顾婷婷, 潘娅英, 张加易
    干旱气象    2022, 40 (2): 327-332.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-02-0327
    摘要282)   HTML3)    PDF(pc) (1714KB)(1309)    收藏

    利用2019年杭州站辐射观测数据及浙江省中尺度数值预报业务系统(Zhejiang WRF ADAS real_time modeling system,ZJWARMS)逐时模拟结果,评估ZJWARMS对地表太阳辐射的模拟效果。在此基础上,选取ZJWARMS输出的短波辐射通量、云量、地表温度、比湿等10个气象因子,建立不同天气分型的地表太阳辐射预报(model output statistics,MOS)订正模型。结果表明:ZJWARMS能较好地模拟太阳辐射的日变化特征,其与观测值的相关系数达0.82,但总体上模拟值较观测值偏大,晴天时误差相对较小,阴雨天时误差明显增大。MOS模型订正后,预报效果明显改进,平均绝对百分比误差由订正前的273.4%下降至46.3%,均方根误差由246.7 W·m-2下降至105.0 W·m-2。MOS模型订正效果在不同月份存在一定差异,8月订正效果最好,订正后平均绝对百分比误差由126.6%下降到26.3%,4月订正效果相对较差,订正后平均绝对百分比误差为56.6%。

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    35. 不同方法对青海2020年强降水模式产品预报性能的检验对比
    沈晓燕, 申燕玲, 权晨, 杜华礼, 颜玉倩
    干旱气象    2022, 40 (2): 333-343.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-02-0333
    摘要322)   HTML9)    PDF(pc) (7919KB)(1141)    收藏

    基于多模式降水格点预报资料、青海省气象站实况资料及多源融合降水格点分析产品,针对青海省2020年7—8月强降水天气个例,采用TS(threat score)评分等传统检验方法和FSS(fraction skill score)评分及MODE(method of object-based diagnostic evaluation)空间检验方法,对比检验各模式在青海强降水中的预报性能。结果表明:(1)小雨及以上量级,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国国家环境预报中心(NCEP)全球模式、中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)及GRAPES区域中尺度数值预报系统(GRAPES-Meso)的传统TS评分均较高且预报能力相差不大,但不同检验方法下评分最高的模式略有不同;(2)中雨及以上量级,各模式预报较观测普遍偏西,且传统TS评分差异较为明显,但不同检验方法下模式评分优劣表现较为一致;(3)大雨及以上量级,各模式预报较观测普遍偏北,且预报能力较差,传统TS评分为0,FSS评分有效提高了模式差异性的评估能力,MODE方法则给出了预报和观测对象属性的具体表现,但对检验参数的选取较为敏感。

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