数值预报

摘要： 该文利用常气象规观测资料,对2013年6月25日~7月2日月连续发生在四平地区的两次暴雨天气过程进行了对比分析,结果表明:两个过程降水性质不同,过程一以对流性降水为主,过程二以稳定性降水为主;过程一为暖区切变降水,形成了整层的不稳定层结,过程二为江淮气旋北上,不稳定能量较小;两个过程的水汽输送都以渤海为主,两次暴雨过程比湿都超过了10 g/kg;两次过程的动力机制不同,过程一为低层动力触发不稳定能量释放,形成的垂直上升运动,过程二是以高空强辅散为主,形成的垂直上升运动;各家数值预报对对流性降水偏差较大,对大范围稳定性降水预报的量级以及稳定性上都表现较好。

摘要： 基于欧洲中期天气预报中心的业务预报系统(EC)、美国国家环境预报中心的全球预报系统(GFS)、我国的中尺度数值业务预报系统(CMA-MESO)和全球预报系统(CMA-GFS)这4个预报系统的华东及周边地区(20°~40°N、110°~130°E)2020年1—4月逐日地面和高空风的0~72 h预报资料,利用复卡尔曼滤波方法(augmented complex extended Kalman filter,ACEKF)对其进行多模式集成预报试验,并对结果进行检验和评估。结果表明,ACEKF方法的预报效果优于多模式消除偏差集合平均、多模式超级集合预报等方法和单一模式的预报,能够进一步降低风速预报的误差,提高风场预报的预报准确率。ACEKF在高空风速预报上的改进效果要优于地面风速预报,在地形复杂地区改进效果更优,在所有预报时效的均方根误差和距平相关系数上均有体现。

摘要： 基于2019年11月至2020年3月采暖期沈阳市的环境空气质量监测数据,分析沈阳市不同区域采暖期空气质量特征,对NAQPMS模式AQI范围、级别和首要污染物及污染物浓度24 h预报能力进行评估,并对比模式对不同区域的预报能力。结果显示,不同区域污染特征相同,但污染程度有所差异。AQI范围、级别准确率102区域最低,111区域最高,首要污染物准确率109区域最高。NAQPMS模式预报对所有区域的O_(3)浓度,110至113区域的PM_(10),PM_(2.5)浓度,113区域的SO_(2)浓度,110区域的CO浓度均存在低估,其余均存在不同程度的高估。模式对109,110区域预报效果最好,2个区域中5项污染物浓度预报值均达到理想效果。

摘要： 以2017年8月登陆我国的13号台风“天鸽”为个例,采用美国全球预报系统资料作为背景场,利用WRF中尺度数值模式及天气研究和预报模式同化系统中的三维变分模块,探究了新一代静止卫星FY-2G云导风资料同化对台风预报的影响。研究结果表明:云导风资料同化模拟的台风路径、强度和最大风速与实况更加接近。与控制试验相比,云导风资料同化能够为背景场提供丰富的风矢量信息,增强台风周围对流云及其引导气流的强度,从而较好地模拟台风的内部结构,对影响其发展和维持的水汽条件与动力条件进行改进。

摘要： 应用地面气象观测、雷达、风云二号卫星等资料,对自贡7月的三次暴雨天气进行分析。结果表明:高空低值系统、地面冷空气和副高阻挡,使得三次暴雨天气小时雨量大,范围也较大。“7.15”暴雨过程实况较模式预报低涡位置偏南,副高东退较慢;“7.2”暴雨过程实况地面辐合线均偏东,预报降雨落区与实况略有误差。数值模式预报对雨带把握较好,但对降水强度均较实况偏弱、偏北。NCEP、SWC数值模式和四川省气象台指导预报的降水强度和落区与实况更为接近。

摘要： 当前我国电力负荷统计数据量不断快速增长,大量负荷数据的处理过程中的效率不高,耗费的时间相对太长,以及电力长期负荷数据预测处理精度较低,得到的数据结果不能很好地进行计算和处理存储。基于此,本章着重探究了利用大数据分析在电力市场中长期用电负荷数值预报的问题,并想方设法予以保证进行科学合理的电力负荷运行预测研究。

摘要： 基于已调试验证的全球风暴潮数值预报模型,采用ECMWF细网格预报风场对2106号台风“烟花”和Al2109号飓风“艾达”开展风暴潮数值预报检验和分析。结果表明:台风“烟花”48 h和24 h台风预报路径、强度与实测相近,各潮位站48 h和24 h预报平均绝对误差分别为0.49 m和0.22 m,平均相对误差分别为30.17%和12.56%;飓风“艾达”48 h和24 h台风预报路径较实况偏西,预报强度低于实测,各潮位站48 h和24 h预报平均绝对误差分别为1.14 m和0.49 m,平均相对误差分别为61.29%和25.17%。分析风暴潮数值预报误差的原因发现:ECMWF细网格风场对风圈庞大且强度变化较慢的大型台风“烟花”的预报准确度高,而对短时间强度爆发型飓风“艾达”的预报准确度稍显不足,导致台风“烟花”风暴潮预报的误差明显小于飓风“艾达”。ECMWF细网格风场可以成为驱动风暴潮数值预报的有益补充,建立模型风场与ECMWF细网格风场的融合风场将会进一步提升风暴潮预报精度。

摘要： 数值预报是逐日天气预报、气候预测和气象防灾减灾的核心科技支撑。为进一步提高预报预测的准确度和延长预见期,甚高分辨率、多圈层耦合、多尺度嵌套、多尺度集合、数值地球系统模拟技术等是下一代数值预报的重要发展方向。异构众核高性能计算机和E级计算的高速发展为这一发展提供了契机,但也对现有业务数值预报中采用的数值方法提出了挑战。此文仅对国内外下一代大气模式涉及到的数值方法进行综述,着重于数值算法、准均匀球面网格和时间积分方案等3个方面,期望为相关研究者提供参考。

摘要： 我国完全自主开发的“海洋环流数值模式‘妈祖1.0’”正式发布。该模式填补了我国海洋环流数值预报领域的空白,同时该模式在气候变化评估、海洋科学研究、海洋环境安全保障等领域有重大应用价值。据介绍,“妈祖”模式相比国外主流海洋环流模式,在以下两个方面具有显著优势:一是采用全新质量守恒物理框架,克服了传统体积守恒海洋模型在精确模拟海面高度和盐度等方面的固有缺陷,在国际上首次建立了基于质量守恒物理框架的业务化海洋环流模式;二是具备“碳友好”特性,采用GPU并行加速,运行高效低耗,为国际海洋业务化同类模式首创。

摘要： 文章基于天气研究和预报(weather research and forecasting,WRF)模式中的FY-3D卫星微波湿度计Ⅱ(micro-wave humidity sounder 2,MWHS-2)辐射率资料的直接同化模块,采用三维变分(three dimensional variation,3DVar)方法在晴空条件下同化MWHS-2辐射率资料,考察MWHS-2辐射率资料同化对台风“米娜”(2019)预报的影响。文中设计了4组试验,第一组试验不同化任何资料,第二组试验同化了单独的全球通信系统(global telecommunications system,GTS)常规资料,第三组试验联合同化了GTS常规资料和MWHS-2辐射率资料,第四组试验将MWHS-2辐射率资料换成先进技术微波探测计(advanced technology microwave sounder,ATMS)辐射率资料同化。研究结果表明:偏差订正后各通道观测和背景场差值的均值趋于0,同化后分析场相对观测的标准差与均方根误差较背景场显著减小,同化过程是有效的。与仅同化GTS常规资料和同化ATMS资料的试验相比,同化晴空MWHS-2辐射率资料后的增量场在台风中心附近有负的高度增量和正的温度增量,从动力与热力上有助于台风的维持。在确定性预报最后的12h,同化晴空MWHS-2辐射率资料的试验能够改进500h Pa环流形势的模拟,加强西南方向引导气流的强度,从而最终减小台风路径预报的误差。

摘要： 本文以集装箱船KCS标模为研究对象,应用CFD软件STAR-CCM+,采用基于RANS方程求解的黏性流方法,对船舶在不同漂角和横倾角下回转运动时的船体水动力进行了数值预报,通过与试验数据进行比较,对所建立的数值模型和所采用的数值方法进行了验证,并研究了兴波与横倾角对船舶水动力的影响.计算结果表明,兴波对船体横向力及转艏力矩影响较小,而对纵向力及横倾力矩影响较大;横倾角对纵向力、横向力及转艏力矩影响较小,而对横倾力矩影响较大.研究结果验证了利用CFD对船舶回转操纵水动力进行预报的可行性,对认知船舶回转过程中出现的回转横倾等问题具有一定的指导意义.

摘要： 船体静水阻力是目前船舶水动力学中最为基础的研究之一,目前,基于流体动力学(CFD)方法进行船体阻力和兴波预报已经较为成熟,但是针对船体伴流,尤其是肥大船型尾部型线变化剧烈区域的伴流预报精度仍然不是很理想.本研究利用自主开发的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,基于延迟模式的分离涡模拟DDES方法在模型尺度下对标准船模JBC的静水阻力问题进行数值预报.重点考察DDES方法对船体伴流的预报精度,并同传统的RANS方法进行对比分析,之后通过与东京2015年船舶水动力学CFD国际研讨会上提供的标准试验数据进行对比,分析不同数值方法对不同尾部截面处伴流的预报效果.结果表明采用DDES方法可以给出更为精确的尾部伴流,而传统的RANS方法预报出的尾部伴流更为粗糙和平滑.本数值模拟研究可以为肥大性船舶的尾部伴流预报提供建议.

摘要： 本文基于MATLAB平台,以商业黏流软件为核心,集成UG的几何建模功能开发了一套螺旋桨水动力预报自动化程序.以DTMB4119桨为例,介绍了自动化程序的工作流程,并应用该自动化程序对6个螺旋桨的水动力性能进行了数值预报,且与试验结果进行了对比分析,分析结果表明除新剖面桨外,CFD推力扭矩计算值普遍小于试验值,推力和扭矩系数计算误差值总体在5％以内,可满足螺旋桨设计过程中的评估精度要求.

摘要： 船舶在冰区航行时,操纵装置提供的操纵力/力矩需克服作用于船上的冰载荷,才能使得船舶在冰区航道航行或破冰时保持和改变航向,在设计阶段需要考虑船舶冰区中的操纵性能预报与评估.本文针对冰区航行船舶操纵性领域的研究进展,给出了船体与冰相互作用过程,及相应作用力的表达形式;冰区船舶操纵性数值预报的主要模型和方法;已开展的实船和模型试验的研究成果.通过归纳、总结,给出了冰区船舶操纵性的研究方向.

摘要： 利用在某滨海核电厂取排水附近海域进行原型观测获得的温度场资料,校验温排水数学模型的参数,进行了温排水在原观期间的复演模拟.结果表明未经温度场实测资料校验的原数值模型预报的温排水整体温升影响范围较为保守,校验后的数值模型可以为该厂址提供更为符合工程实际的温度场预报结果,从而为核电厂取排水工程设计和环评提供更为准确的科学依据.

摘要： 远洋地区缺乏常规观测资源,远海台风的预报主要依托数值预报以及大量卫星资料的同化支持.国外气象卫星和中国风云三号卫星提供了大量海区微波观测资料,但目前中国业务主要基于国外卫星资料开展同化应用,国产卫星尤其FY-3C微波资料的应用还较初步,尚未发挥应有效能.文中立足国产卫星资料在数值预报业务中的应用需求,基于WRF模式及GSI技术框架,构建了FY-3C卫星微波温度计(MWTS-2)资料同化模块,并采用FY-2E静止气象星云图灰度数据进行云检测,然后同化晴空、薄云条件下的MWTS2资料,以剔除降水对辐射模拟精度的影响.采用T511全球分析场资料,对1418号台风进行同化和模拟试验,结果表明,MWTS-2资料同化能较大程度地改善台风路径和强度的预报效果,具有较高同化应用价值和前景.

摘要： 利用常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料及多种新型探测资料,对2016年7月11日发生在黄河中游(陕西北部)的一次暴雨漏报进行了分析.结果表明:预报失败的主要原因是,实况不符合过去总结的榆林市暴雨概念模型;日本数值预报、T639数值预报和欧洲细网格数值预报都预报强降水在暴雨区上游1～3个经距处,且最大降水量仅有40mm,同时T639风场预报暴雨区一直受500hPa稳定少动的高脊影响;欧洲细网格模式对影响榆林市500hPa风场预报优于其他数值预报模式,在暴雨预报中应加大使用权重;在对漏报暴雨分析总结的基础上,提出陕西北部一种新的暴雨概念模型.

摘要： 利用广东省气象局区域数值天气预报重点实验室高分辨率业务模式GRAPES-MARS V2.0,对2016年10月北部湾海面一次强风过程开展常规资料三维变分同化(3DVAR)数值预报试验.结果表明:GRAPES-MARS能够较好预报该次过程的大尺度环流场,对位势高度场及地面10米风的预报最为稳定;模式预报的北部湾海面风速偏大,同化海面自动站数据能够有效减小风速偏差,但时效仅有5个小时左右,如果仅同化陆地自动站数据将使得北部湾海面风速偏差更大;同化探空资料能够有效减小海面风速偏差,同时同化地面和探空资料在积分24小时后具有更好的预报效果,24(48)小时海面风速平均相对误差比参考试验减小7％(12％);同化地面和探空资料均无法提升模式对北部湾海面风向预报效果,风向预报仍依赖于模式自身预报大尺度天气系统的准确程度.

摘要： 在普查2000-2017年江淮飑线的基础上,选择十个较强飑线用WRF进行预报检验.重点分析了2017年5月14日个例的天气背景.结果 表明:(1)当西风槽伴随冷空气南下,西北太平洋副热带高压维持,有时高压边缘有台风活动,从印度洋或孟加拉湾有西南低空急流沿副高边缘向江淮输送暖湿空气,且CAPE＞1300 J·kg-1,CIN＜80 J·kg-1,0～6 km垂直风切变＞10 m·s-1 LCL＜930 hPa,Si＜272.45 K,850 hPa温度＞20°C时,可判断有发生飑线的潜势.(2)当有系统性降水时,在降水区或其南侧出现的飑线,WRF预报效果较好.但对局地生成,长度最短的飑线,WRF未能预报出带状回波.其他几个个例,虽然预报强度偏弱、长度偏短、位置和时间略有偏差,但均能预报出飑线.(3)WRF对飑线的形成方式、组织形式、结构形态等的预报与实况较一致.

摘要： 在普查2000-2017年江淮飑线的基础上,选择十个较强飑线用WRF进行预报检验.重点分析了2017年5月14日个例的天气背景.结果 表明:(1)当西风槽伴随冷空气南下,西北太平洋副热带高压维持,有时高压边缘有台风活动,从印度洋或孟加拉湾有西南低空急流沿副高边缘向江淮输送暖湿空气,且CAPE＞1300 J·kg-1,CIN＜80 J·kg-1,0～6 km垂直风切变＞10 m·s-1 LCL＜930 hPa,Si＜272.45 K,850 hPa温度＞20°C时,可判断有发生飑线的潜势.(2)当有系统性降水时,在降水区或其南侧出现的飑线,WRF预报效果较好.但对局地生成,长度最短的飑线,WRF未能预报出带状回波.其他几个个例,虽然预报强度偏弱、长度偏短、位置和时间略有偏差,但均能预报出飑线.(3)WRF对飑线的形成方式、组织形式、结构形态等的预报与实况较一致.

摘要： 本发明公开了一种基于深度学习和数值天气预报的天气现象预报方法，包括：根据数值天气预报产品和天气现象观测数据，构建训练数据集；根据深度学习网络模型对所述训练数据集进行训练，得到预估预报模型；从所述数值天气预报中提取预报场数据片段；将提取的预报场数据片段作为所述预估预报模型的输入数据，得到天气现象分类结果，将所述天气现象分类结果作为天气现象预报结果进行输出。本发明利用深度学习网络的非线性映射能力和对栅格数据的信息提取能力，基于数值天气预报数据和历史天气现象观测数据，实现对未来天气现象的预报。

摘要： 本发明属于天气预报技术领域，涉及一种数值天气预报及格点客观预报产品选优方法。包括如下步骤：设定选优预报强度阈值和优选时段，数据加工处理，目标对象识别，目标对象匹配评分，区域预报总体评价，预报优选。该方法可以较好地选出最优数值天气预报产品，为预报员提供高质量的客观产品，提高了数值天气预报应用能力。该选优产品还可以作为格点客观预报产品直接应用，有效提高天气预报准确率。

摘要： 本发明公开了一种基于深度目标检测和数值天气预报的热带气旋预报方法，包括：根据热带气旋历史记录组合历史数值天气预报产品中的多个预报要素，构建训练数据集；根据所述训练数据集，对深度目标检测模型进行训练从而获取模型参数，将训练得到的模型作为热带气旋识别模型；根据热带气旋识别模型，从实时数值天气预报产品预报场中识别出热带气旋的中心位置和尺度，作为预报结果进行输出。通过本发明实现了对热带气旋的路径和尺度的准确预测，对热带气旋的路径和尺度的准确预测对于预防和减轻相关灾害具有重要作用。

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： 本发明属于气象预报技术领域，涉及一种基于数值天气预报和人工智能的降水客观预报方法。本发明基于数值天气预报和人工智能技术进行降水客观预报，可以在数值预报的基础上进一步提高降水预报准确率。通过对2020年4‑9月山东省国家级地面观测站24h降水和1h降水预报进行对比检验表明，该方法提供的24h降水晴雨预报评分高于业务上的数值模式直接预报，1h降水预报相对误差小于数值模式预报，展示出较好的预报优势，具有较高的应用价值。

摘要： 本发明提供了一种大气雾霾数值预报的集合预报方法及系统，其中，集合预报方法包括：选择需要开展雾霾数值预报的区域，并将区域划分成等经纬网格；收集多种气候模式的初始场数据和边界条件数据，并分别从每种气候模式的初始场数据和边界条件数据中，选取与当前时刻临近的多个不同起报时刻的数据；将选取的不同起报时刻的数据按照等经纬网格进行插值，得统一格点的网格数据；选择区域数值预报模式，并选择不同的边界层参数化方案，将网格数据分别输入区域数值预报模式，并对网格数据开展数值积分计算，生成多组大气污染物在未来不同时刻的空间分布数据。通过该方法及系统能够科学指导电网企业优化发电调度，进而降低雾霾浓度。

摘要： 本发明涉及一种面向商遥卫星的云量数值预报方法及预报系统，本发明的面向商遥卫星的云量数值预报方法，包括以下步骤：从业务数值预报数据库中提取云量预报图；将云量预报图区隔成与商遥卫星的多个行进轨道格点相匹配的多个云量预报格点；根据各行进轨道格点的坐标对应查找与其位置相对应的各云量预报格点；分别提取出各云量预报格点中包含的云量预报数据，并将各云量数据汇总为卫星轨道总云量预报数据。本发明的预报方法及预报系统基于云量预报图计算卫星轨道总云量预报数据，能够利用云量预报图中未来48h～24h的云量预报为商遥卫星提供48h～24h的短期规划，使得商遥卫星避开云量多区域，降低商遥卫星的废片率并增加商遥卫星的寿命。

摘要： 本发明提供了一种对数值预报格点温度预报数据精细化处理的方法，具体如下：进行系统初始化后，获取实验数据，读取观测点及周围四个格点的经纬度坐标及观测点实况温度数据、周围四个格点温度预报值，进行误差分析和数据筛选，然后计算24节气每个节气的误差算术平均值和连续三天的同一预报时次误差的滑动平均值，并对所得数值进行反正切函数优化处理，再求得以上两个误差对预报结果影响的权重系数，然后按设定顺序依次计算得到各观测站点的误差滑动平均值、节气误差平均值及权重系数的集合，使用以上结果对各观测站点所代表县域内的数值预报格点温度数据进行修订计算，最后用修订数据对指定坐标点进行精细化插值计算和日最高温、日最低温的计算。

摘要： 本发明属于气象预报技术领域，涉及一种基于数值天气预报MOS滑动订正的大风客观预报方法。步骤包括获取多种数值模式的风速预报产品，数值模式风速预报处理，数值模式风速预报准确率对比检验，数值天气预报风速预报MOS滑动订正模型训练，建立基于数值天气预报MOS滑动订正的大风客观预报业务化系统。本发明可以在数值预报的基础上进一步提高大风预报准确率。通过对2021年1‑12月山东省国家级地面观测站日最大风预报准确率进行对比检验表明，该方法提供的3级以上日最大风预报准确率评分均高于业务上的ECMWF欧洲中心细网格模式直接预报，展示出较好的预报优势，具有较高应用价值。

摘要： 本发明属于气象预报技术领域，涉及一种基于数值天气预报和人工智能的降水客观预报方法。本发明基于数值天气预报和人工智能技术进行降水客观预报，可以在数值预报的基础上进一步提高降水预报准确率。通过对2020年4‑9月山东省国家级地面观测站24h降水和1h降水预报进行对比检验表明，该方法提供的24h降水晴雨预报评分高于业务上的数值模式直接预报，1h降水预报相对误差小于数值模式预报，展示出较好的预报优势，具有较高的应用价值。