数值模式

摘要： 受2020年第6号台风“米克拉”影响,福建南部出现了12级以上阵风和暴雨局部大暴雨天气。该文利用模式预报与地面气象站实况资料,采用平均绝对误差、准确率、空报率和漏报率等统计量对模式产品进行检验评估。结果表明,副热带高压强度变化影响台风移动路径,副高加强西伸对台风西移有指示意义。3h极大风预报误差最小的是GFS模式,整体平均绝对误差为4.07m/s。大雨以上量级预报准确率最高的是EC细网格模式,24h时效预报准确率为19.75%。无论哪家模式,都表现出预报误差随着预报时效增加而增大的特征。

摘要： ECMWF和GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)预报产品是国内目前主要的应用服务产品。为了了解ECMWF和GRAPES预报产品的性能,使用户在实际应用中,根据需求可选择性地应用上述预报产品,本文利用中国气象局2421个国家级自动站和8155个地面天气站(骨干站)逐时观测资料对2017年7月和11月、2018年1月和4月的ECMWF确定性预报模式(C1D)和我国研发的区域数值预报模式GRAPES_MESO、全球数值预报模式GRAPES_GFS的气温、地表温度、湿度、风速预报资料在中国区域的适用性进行了评估。结果表明:与各观测要素实况相比,3个模式均存在系统误差。地表温度预报易低估、风速预报易高估;3个模式预报能力普遍存在明显的区域差异、季节差异和昼夜变化。青藏地区3个模式预报能力明显低于其他地区。3个模式气温、风速的预报能力春季最差,湿度预报能力夏季最优,地表温度白天的预报能力秋冬季低于春夏季。GRAPES_MESO模式气温、风速的预报能力没有明显的昼夜变化;在分析的所有气象要素中,3个模式均为湿度的预报准确率最低,GRAPES_MESO模式的地表温度预报准确率最高,GRAPES_GFS模式和C1D模式风速预报准确率最高。

摘要： 检验分析了欧洲中心、福州模式、中央台指导预报、河北模式的多个预报要素,包括整点温度、整点湿度、风向、风速、最高温度、最低温度。通过对比分析误差、平均绝对误差、预报准确率得到以下结论:(1)整点温度预报误差除了个别预报时效外,普遍为负值,平均绝对误差随着预报时效的增加是波动式变大的,福州模式的平均绝对误差整体较低,而其预报准确率高于其他模式。(2)相对湿度的误差欧洲中心和福州模式普遍为正值,中央台指导大部分预报时效为负值,相对湿度的预报福州模式整体优于其他模式。(3)风向的预报欧洲中心最优,风速的预报福州模式和中央台指导最优,48 h时效之后福州模式更具有参考价值。(4)数值模式最高、最低温度预报都具有一定的系统性偏差,欧洲中心和福州模式表现得更明显,河北模式的系统性偏差最为收敛,但是误差的收敛程度不能决定绝对误差和准确率。最高温度和最低温度的平均绝对误差均随着预报时效的推移而增加。欧洲中心、福州模式和河北模式最高温度的预报准确率明显高于中央台指导,其中,3种模式24~72 h预报时效较接近,96~168 h预报时效以福州模式准确率更高;另外,最低温度的准确率则表现为福州模式整体优于其他3种模式。(5)欧洲中心和福州模式的最高温度、最低温度预报的误差区域性差异较明显。

摘要： 本文选取典型深盆底平原地区2013~2014年气象站辐射通量数据分析其演变特征,并结合数值模拟试验,评估了WRF模式对该地区的模拟效果。结论表明:1) 辐射四分量中,向上短波辐射通量平均值为34.42 W/m2,向下短波辐射为211.57 W/m2,而向上长波辐射为403.03 W/m2,向下短波辐射为377.51 W/m2;2) 中尺度数值模式WRF常用的三种陆面过程方案均可较好地模拟出各辐射通量的变化趋势,但对辐射各分量的极值出现了高估现象,通过对比分析,Thermal方案在该地区模拟效果较好。

摘要： 基于高空、地面和模式资料,对2021年11月6日期间发生在青海省一次寒潮天气过程就冷空气堆积、寒潮爆发预报、寒潮强度、路径预报等着眼点进行了分析,结果表明:寒潮天气范围广,主要出现在我省的北部和东部地区,共35站达到寒潮标准,降温幅度超过10°C的有30个测站;强度大,北强南弱,特别是柴达木盆地南缘、东北部和东部最强,其中祁连6日的最高温度较5日下降21.9°C、格尔木6日最高温度较5日下降20.6°C,乐都6日的最高温度较5日下降20.5°C。伴随此次寒潮出现的天气现象有我省东部降水:湟中站出现暴雪,降水量为10.4mm。互助出现大雪,降水量为6.4mm。门源、大通、湟源出现中雪,降水量分别为3.9mm、3.3mm、4mm。寒潮预报着眼点:冷高压中心(1050hPa)位于新疆北部,500hPa高空对应-40°C冷中心,说明北方冷空气在此地堆积;根据EC预报,未来24h巴尔喀什湖附近高压脊发展,脊前偏北气流加强,有利于引导冷空气东移南下;地面冷高压强度和地面24h正变压数值越大,冷空气越强;根据预报地面冷高压路径和地面冷锋移动路径,分析寒潮可能影响区域。

摘要： 利用2017年4月1日-9月30日全球集合预测系统的降雨预测数据和雅砻江流域气象站点的降雨观测数据,采用基于左删失广义极值分布的集合模式输出统计方法对流域内降雨预测进行校正,对比分析该方法两种建模形式在校正结果上的差异。结果表明:采用集合成员均值校正的方式可以有效改善原始预测对于降雨过分高估的问题,其预测结果明显优于采用集合成员校正方式的预测结果,后者由于模型参数增加而出现过度拟合问题,限制了其在雅砻江流域中的应用。另外采用集合成员均值校正方式的预测结果的准确性在不同流域范围存在明显差异并倾向低估流域内较大降雨量,因此在后续的研究中需要进一步针对该方法无法对极值降雨量进行准确预测的问题进行改进。

摘要： 大风是台风引发的三大灾害之一,考虑到现有的台风大风研究相对较少、预报经验也比较不足,因此对其预报方法进行回顾总结具有十分重要的意义。从经验预报、统计预报、数值模式预报及数值预报产品释用等4个方向梳理了台风大风预报技术的研究与应用现状:天气图、卫星云图和雷达图是经验预报中非常重要的工具;统计预报根据方法的不同可细分为回归预报、客观相似预报和气候持续性预报;数值模式预报方面,国内外多家机构都研发了相应的台风大风预报产品;数值预报产品的释用目前则包含了动力释用、统计释用和人工智能释用。同时总结了上述4类预报方法各自的优势和不足。最后,讨论了未来研究与实际业务中进一步提高台风大风预报能力的可能发展方向。

摘要： 新疆克拉玛依地区位于背风坡,长期受翻山气流形成的局地大风影响。该地区日常大风预报业务主要依托克拉玛依气象局的精细化数值预报系统,为进一步完善该系统的预报效果,本文开展了重力波拖曳参数化方案应用试验,对比分析了三组试验方案:不开启重力波拖曳、只开启外层区域重力波拖曳以及两重嵌套设置下均开启重力波拖曳的结果。试验结果表明:在克拉玛依大风预报个例中,对于山区地形背风坡处的克拉玛依站,不启动重力波拖曳会导致风速偏大和起风时间较早;开启外层重力波拖曳方案可以延迟克拉玛依站起风时间,两重区域均开启可以进一步延迟该站的起风时间,使起风时间更接近实况;对于非山区地形背风坡处的站点,在内层开启重力波拖曳会导致一定的负效果;对内层区域的统计检验结果表明不开启重力波拖曳,会使地形复杂区域风场预报存在一定的正偏差,在外层开启重力波拖曳会使正偏差有一定改善,而两重嵌套均开启重力波拖曳方案会导致非地形陡峭区域的负偏差增加。综合全区域内大风预报检验结果表明,只在外层开启重力波拖曳会获得最小的误差和较好的预报效果。

摘要： 2017年11月9日—10日呼伦贝尔市农区出现暴雪天气。利用常规观测资料、数值预报产品,对此次暴雨天气过程的环流形势和影响系统、天气学成因进行了综合分析。研究表明:此次过程是一次典型的西风槽型暴雪天气过程,通过个例分析希望对今后类似天气过程预报预测提供一定的参考。

摘要： 面向气象科学的数值预报模式的研发过程是一个多学科交叉、持续改进型的复杂系统工程。在地球系统模式、E级计算和后摩尔时代的发展趋势下,气象数值模式研发协同面临更复杂的协同、更专业的计算平台调试分析、更广泛的共享应用等挑战。从以上需求和挑战出发,在气象高性能计算环境中,采用Git分布式技术、Python及工作流技术,建设气象数值模式研发协同管理支撑环境和标准,实现模式协同研发过程的管理、成果的集成共享和研发调试试验及分析一体化的支撑,以提升模式研发协同效率和业务化效率,保障研发成果的完整性和可跟踪性,提升大规模科学软件研发的管理能力。应用效果表明,本研究规范化了模式研发的协同过程,并建立流畅的协同支撑环境,提升模式迭代升级和业务化效率,能够为科学研究、科学计算等大型传统科学计算模型的持续研发改进管理及软件工程协同管理提供借鉴。

摘要： 短期洪水预见期内的降水量直接影响着洪水预报的精度,合理有效利用预见期降水开展水文预报越来越受广大水文气象学者的重视.2016年7月19日清江流域遭受大暴雨过程,流域24h累计雨量大于100mm,爆发大洪水.对此,文中利用建立的水文气象耦合预报模型,通过集成中尺度数值模式预报降雨信息,作为预见期内的降雨,输入新安江模型,对2次降水过程开展水文气象预报服务,取得了较好的效果.试验结果表明:考虑预见期内的降雨相对于未考虑预见期降雨对洪水预报结果提高具有明显的优势.

摘要： 根据玉环海域港口航线分布和地理位置特征将玉环海域划分为4个海区,通过各家模式预报对玉环4海区风速预报进行对比评分,找出最优数值模式.利用线性回归对最优数值模式的风速预报与实况监测风速进行线性拟合,建立订正方程.对订正方程进行释用检验,结果显示效果较好,8级大风预报日数显著减少.若进行海区风力精细化预报业务推广释用,将明显增加船只通航率,显著提升玉环海事经济效益,较好的解决玉环海事活动的安全和经济效益间的矛盾.

摘要： 利用2001-2009年3-10月逐日4次1°×1°NCEP FNL分析资料计算了各时刻百余类对流参数(物理量)及其15d滑动平均值,建立了对流参数库.根据“邻(临)近”原则,在大量历史个例的基础上,对安徽省雷暴、大风、短时强降水、冰雹等4类强对流天气进行分类研究.将省内各类强对流天气的对流参数进行时间和站点的匹配后,应用相对偏差模糊矩阵评价技术对其进行权重分配,并进行优势筛选,获得分类分月的对流参数序列及权重.同时,根据各类强对流历史个例不同对流参数的按序排列获得各对流参数的顺序分布,最后基于中尺度数值模式预报的对流参数,综合历史频率分布和权重分配,构建了各类强对流天气的概率预报,做出强对流分类预报.

摘要： 利用常规资料、自动气象站、风廓线、ERA Interim0.25°×0.25°再分析资料、EC-thin和TJ-wrf模式结果,对2017年11月23日夜间渤海突发性大风成因进行了诊断分析,并探讨短期时效的预报失败原因及订正思路.研究表明:高空动量下传是风速快速增长的原因,较强的高层动量下传及风速垂直切变明显增强了近地层风速的突发性和对流性;大风过程冷平流强度的增强直接造成地面增压,前期增温使冷锋过境时锋区强度加大地面气压梯度加强,风速变化与最大变压梯度对应,大风区位于正变压梯度中心;由于前期增温导致补充冷空气过境前层结不稳定伴有上升运动,有利于空气的垂直能量交换;数值模式因对地面高压强度及移速的预报偏差,导致模式对于渤海23日风场预报大幅度偏弱.

摘要： 选用商丘市所辖7个国家气象站观测资料,资料年代1960～2015年共计５6年,气象要素为逐日、逐月、逐年的降水量、降水日数、风速、大风日数、雾、霾日数等观测数据以及天气分析资料,污染物数据是商丘市PM2.5、PM10、臭氧、SO2,NO2,CO,资料年代2009～2015年.应用线性回归和Ｆ检验法,分别进行趋势与阶段性分析和显著性检验,天气图分析运用天气学原理和天气诊断分析方法.采用数理统计与数值模式敏感性实验模型,分析商丘空气污染物的变化特征以及气象条件对空气污染的影响.

摘要： 本文采用1981年至2015年暴雨天气个例,通过分析历史天气图,找出暴雨天气过程影响系统,对所有暴雨天气过程按高空影响系统进行分类,统计受带高压后部切变线产生降水的天气过程.利用NCEP再分析资料对暴雨天气过程进行具体分析,分析形势场特征,物理量特征,并检验数值预报模式产品,给出暴雨预报指标和数值模式预报指标和相关实况形势场及物理量场数据;建立暴雨天气过程多元回归预报方程,并对预报结果进行检验;得出如下主要结论:副高后部切变类暴雨能量场强,容易触发对流性天气,降水强度大,降水时段集中;台风类降水在时间上无规律.西风槽类暴雨一般均出现在7月份.副高后部切变类暴雨以七月下旬到8月上中旬为主;副高后部切变类暴雨过程主要是受副高摆动结合西风带系统引起的.此次暴雨天气过程属于混合性质降水,其中以对流性质降水为主,从ki指数和850hpaθse可以看出不稳定能量较强,此类暴雨雨强较大且降水时段集中;副高后部切变类暴雨方程预报误差在10至20mm之间.总体来说预报方程预报量级略大,在实际工作中可向小量级方向订正.

摘要： 利用光流法,对2016年台风“莫兰蒂”ECMWF(简称EC)和T639两个数值天气预报模式的500hPa高度场24h预报进行了检验,并利用定量检验结果进行了台风“莫兰蒂”路径的订正预报.结果表明:9月11日20时-14日08时EC的24h预报位移误差比T639要稳定且数值较小,12日20时-14日08时EC的角度误差一直稳定偏南到西南,因此EC的“莫兰蒂”台风路径预报可参考性更大.利用光流检验结果进行“莫兰蒂”台风路径订正,预报结果与实况基本吻合.

摘要： 利用光流法,对2016年台风“莫兰蒂”ECMWF(简称EC)和T639两个数值天气预报模式的500hPa高度场24h预报进行了检验,并利用定量检验结果进行了台风“莫兰蒂”路径的订正预报.结果表明:9月11日20时-14日08时EC的24h预报位移误差比T639要稳定且数值较小,12日20时-14日08时EC的角度误差一直稳定偏南到西南,因此EC的“莫兰蒂”台风路径预报可参考性更大.利用光流检验结果进行“莫兰蒂”台风路径订正,预报结果与实况基本吻合.

摘要： 利用光流法,对2016年台风“莫兰蒂”ECMWF(简称EC)和T639两个数值天气预报模式的500hPa高度场24h预报进行了检验,并利用定量检验结果进行了台风“莫兰蒂”路径的订正预报.结果表明:9月11日20时-14日08时EC的24h预报位移误差比T639要稳定且数值较小,12日20时-14日08时EC的角度误差一直稳定偏南到西南,因此EC的“莫兰蒂”台风路径预报可参考性更大.利用光流检验结果进行“莫兰蒂”台风路径订正,预报结果与实况基本吻合.

摘要： 利用光流法,对2016年台风“莫兰蒂”ECMWF(简称EC)和T639两个数值天气预报模式的500hPa高度场24h预报进行了检验,并利用定量检验结果进行了台风“莫兰蒂”路径的订正预报.结果表明:9月11日20时-14日08时EC的24h预报位移误差比T639要稳定且数值较小,12日20时-14日08时EC的角度误差一直稳定偏南到西南,因此EC的“莫兰蒂”台风路径预报可参考性更大.利用光流检验结果进行“莫兰蒂”台风路径订正,预报结果与实况基本吻合.

摘要： 本发明提供一种适用于数值天气模式的三维雷电分形结构数值模拟方法，所述方法包括如下步骤：(1)设置闪电起始击穿阈值；(2)闪电从起始击穿点触发后双向传播，形成闪电传播通道；(3)对闪电类型进行判断；(4)空间电荷进行再分配。本发明实现了三维雷电结构的数值模拟，能够模拟出与自然云闪、地闪相似的分形结构。并且能够模拟出闪电过程对云内电场的削减作用。

摘要： 输入者可以直观地掌握自己输入的数值，降低未看到误输入的可能性。仅将表示输入的数值的阿拉伯数字显示在第1显示区域中，同时将表示输入的数值的、(i)包括阿拉伯数字和非阿拉伯数字的字符或字符串的字符串以及(ii)仅非阿拉伯数字的字符或字符串的至少任何一方显示在第2显示区域中。

摘要： 本发明公开了一种绝热模式耦合器的数值设计方法，包括对绝热模式耦合器沿光束模式传播方向进行非均匀分段，在模式变化较为敏感的区域做细致分段，而对于距离细微结构较远的区域，由于模式的变化较为平缓，无需采用过度细密的分段，这样既达到了细致描述局部细微结构的目的，又使计算量保持在适当的范围内，不仅节省了计算内存，也加快了仿真设计的速度。并且，对每一片段都选择一个相同的损耗约束值，以数值化的方式实现小尺寸、易加工、大带宽、结构简单的绝热模式耦合器。

摘要： 本发明提供一种多尺度数值天气预报模式融合的天气预报方法及装置，该天气预报方法包括：根据大气环流预报数据和对流性天气预报数据，获取多尺度数值天气预报模式融合的目标预报因子；将目标预报因子输入至预先训练的深度学习预报模型，获取天气预报结果。在本发明中，通过将不同尺度的数值天气预报模式的预报因子相融合，并输入至预先训练好的深度学习预报模型中，以获取预测的天气预报，解决了现有技术中不能同时兼顾不同尺度的天气系统的预报效果的缺陷，实现了对多种尺度数值天气预报模式的融合，有效提升了对不同尺度的天气系统的预报效果。

摘要： 呈现了协作学习框架。协作框架由通过网络互连的多个网络节点实现。网络节点属于框架的多个客户端系统。属于第一客户端系统的网络节点通过使用基于多个客户端系统之间的共识而构建的模式字典来构建第一客户端系统的预测模型。网络节点基于第一客户端系统的原始数据计算第一客户端系统的本地统计的集合。网络节点通过聚合来自多个客户端系统的本地统计的集合来计算本地统计的共识集合。网络节点基于模式字典的当前值和本地统计的共识集合来更新模式字典。

摘要： 本申请涉及一种天气预报方法和装置，包括：收集历史数据：在历史时间段内的数据中，分别筛选历史模式预报数据和真值数据；场景划分：根据地形高度、地貌以及季节因素划分多种预报场景，并将所有样本按照每种预报场景进行分类；模型训练：分别将每一个预报场景下的样本进行拟合学习，获得该场景下的订正模型；模型推理：获取实时气象模式预报数据，并确定某种预报场景，将实时模式预报结果输入对应的订正模型，获得订正后结果。本申请涉及的内容可以提高天气预报的准确性。

摘要： 本发明提供了一种使中尺度数值模式实现人影火箭催化作业方式仿真模拟的方法，包括建立人影火箭的火箭基础信息文件、人影火箭催化作业轨迹的计算处理、将计算结果提供给数值模式进行催化仿真模拟。本发明公开的使中尺度数值模式实现人影火箭催化作业方式仿真模拟的方法，形成了各个类型人影火箭的数据库，在进行仿真模拟时，能够直接从中提取相应数据，节省了成本，并提高了工作效率；本发明的技术方法理论上适用于所有火箭型号，并适应不同空间分辨率的模拟精度要求，实现了通用性好、精度较高；该技术方法可独立于数值模式单一使用，也可与数值模式一体化运行，整个方案更加灵活多样化，更加方便人们使用。

摘要： 本发明公开了一种对流层电波环境数值模式结果的不同单位网格距转换方法，该方法是基于中尺度大气数值模式获取较精细的对流层电波环境参数时空网格数据基础上，以网格距公里单位设置的直接输出网格数据为源，基于网格重构、获取原等公里单位网格组成等经纬度单位的单个网格的面积占比、获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数占所组成的等经纬度单位的单个网格占比的分量等步骤，通过一定的转换关系，换算成以网格距经纬度单位设置的等网格距数据。

摘要： 本发明涉及一种CALPUFF数值模式扩散参数的优化方法，包括如下步骤：根据气象观测资料获取大气稳定度；根据湍流观测数据计算得到湍流观测标准差，建立所述大气稳定度与湍流观测标准差的关系；根据所述关系获得气象观测资料对应的湍流观测标准差，并作为CALPUFF模式模式的扩散参数的输入数据。本发明的CALPUFF数值模式扩散参数的优化方法：利用常规气象梯度观测获得风温资料及同期开展的湍流观测工作获取的部分湍流样本数据，建立起一套模拟地区具有普适性的各类稳定度条件下的湍流观测标准差，作为CALPUFF数值模式大气扩散参数方案1的输入数据，以此得到满足符合实际天气稳定度条件下的大气扩散参数方案。

摘要： 本发明公开了一种基于数值模式的大气污染物化学快速溯源方法，基于WRF气象数值模式进行气象场历史重现或预报未来气象场，生成NC格式的气象场结果文件和基于NC格式的大气污染物排放速率文件，并在排放速率文件中，对关注的排放区域、行业所排放的各类一次大气污染物名称进行源标记；将气象场文件与被标记的大气污染物排放速率文件，同时对于二次大气污染物也进行相应的标记生成对应标记物种，输入基于溯源化学算法模型的溯源功能空气质量模式；空气质量模式程序对各大气物理化学过程进行计算得出的分级族类浓度与耦合族类物种浓度，即可求所有大气污染物分布于各分源物种的浓度，由此各类污染物的源贡献可以最终得出。