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集合预报在数值天气预报体系中具有重要地位，因此如何有效提取集合样本信息以提高集合预报技巧一直是一个重要课题。基于中国全球集合预报业务系统（GRAPES-GEPS）的500 hPa高度场集合资料开展对环流集合预报的分类释用方法研究，并对集合聚类预报结果进行了检验分析。通过在传统Ward聚类法中引入动态聚类的“手肘法”方案，发展了环流集合预报分类释用方法。针对该方法的个例分析表明，对于中国中东部地区环流集合预报的聚类释用方法能够有效地划分出最有可能发生的环流形势类型并提供发生概率。确定性预报综合检验结果显示，集合预报聚类结果中发生概率最高的集合大类相对于集合平均的预报技巧有明显提升，并随着预报时效的延长提升更明显。总体来看，通过集合预报的分类释用方法划分环流形势类型可以为天气预报提供参考依据，具有实际应用价值。 相似文献
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基于GRAPES全球集合预报系统(GRAPES-GEPS)及2020年2月13—16日的全国寒潮天气过程,开发出一类新的集合预报产品—K-均值聚类产品。采用爬山法确定最佳聚类数量,并采用K-均值聚类算法对集合样本进行分类。结果表明,该方法的500hPa位势高度场所有类别的聚类产品均呈现出中高纬Ω形的环流形势及低压系统后部冷平流的走向,发生概率最高的聚类产品最能反映实况中环流形势的分布。对于850hPa温度场,其聚类产品均呈现出全国温度从北到南呈带状逐渐增加的空间分布特征,发生概率最高的第一类聚类产品与实况最为接近。对于10m风速聚类产品,在较大风速处,集合样本离散度较大,不同类别的风速大小差异显著;发生概率较高的第一类聚类产品,其对天津及周边地区10m风速的分布及强度描述均较准确,并能提供有价值的预报信息。K-均值聚类能有效地实现集合预报样本信息的浓缩,该产品可为预报员判断某一时次的天气预报提供直观指导。 相似文献
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集合预报在数值天气预报中占有重要地位,如何有效地从集合成员中提取信息以提高降水的集合平均预报技巧是重要科学问题。采用2019—2022年夏季中国气象局全球集合预报业务模式（China Meteorological Administration Global Ensemble Prediction System,CMA-GEPS）的逐日累计降水量集合预报数据,发展了基于分段层次聚类的逐步订正方法（Stepwise correction method based on segmented Hierarchical Clustering, SHC）以改进该模式的强降水集合平均预报结果,并定量评估了SHC方法的性能,比较了其与集合平均（EM）和直接聚类法（HC）的订正效果差异。结果表明：SHC方法由于采取了分段聚类订正来有效引入更有价值的集合成员预报信息,进而修正集合平均预报结果,提升目前在短、中期天气集合预报中的强降水预报能力;该方法的逐日连续预报检验评分总体在降水预报订正方面有优势,相对于EM和HC方法预报技巧均有明显提升,证明其具有良好的适用性;对于2021年郑州7·20暴雨个例的应用显... 相似文献
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集合预报产品在台风麦莎预报中的应用 总被引：3，自引：1，他引：2
为了提高集合预报效果,利用T106L19全球谱模式和增长模繁殖法对台风麦莎制作了13个成员的集合预报,并对其结果进行集合预报产品解释应用研究。首先在离散距离分簇法中,引入方差分析的方法确定分簇基础,然后对集合预报的形势场进行了分簇,相对于以往采用96小时样本为分簇基础进行分簇的方法,分簇效果提高明显,分簇结果能给出台风移动的几种可能路径及其概率;其次对要素随时间的演变利用系统聚类法进行了分类,根据分簇平均图可以确定几个可能的台风登陆地点,制作了这些特殊点要素分类烟羽图,通过分析要素随时间的演变特征,提高对台风登陆地点和时间的预报精度;最后制作了盒须图,通过盒须图中数据组主体以外的数据点,确认出值得注意的一些特殊集合成员的预报结果,减少了小概率事件的漏报率。研究结果表明,将方差分析引入离散距离分簇法,要素烟羽聚类法以及盒须图的应用有利于提高和改善集合预报效果,集合预报产品解释应用效果得到改进。 相似文献
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《气象科学进展》2014,(5)
机理了解不够和可预报性问题的忽略是暴雨预报不尽人意的两大原因。主要讨论第二方面,即如何面对和处理可预报性问题,这对如何提高现有数值预报的价值、做好气象服务尤其重要。根据作者多年的研究和实践经验以及直接接触的一些研究和方法,简要地总结了数值集合预报方法在暴雨研究和预报中的应用,具体包括以下四个方面:(1)暴雨集合预报系统的建立:初值和物理扰动、成员数、模式分辨率、资料同化和"虚拟"集合预报;(2)预报方法:集合异常预报法、再预报相似集合法和台风路径聚类法;(3)在预报后处理与订正中的应用:平均、成员排序与最佳成员法、加权平均、概率匹配平均法和集合动力因子法;(4)对暴雨天气系统的机理分析与模式初值的改进:初值扰动差异分析和集合敏感性法、目标观测。希望国内气象业务部门能在日常业务中借鉴以上方法以提高暴雨预报和服务水平,为今后的研究工作提供一个新的起点、方向和方法,这包括指导现有的一些业务集合预报系统今后的进一步完善。 相似文献
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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。 相似文献
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择优法降水集合预报试验的研究 总被引：3，自引：0，他引：3
基于集合平均预报方法的基础上,提出了择优法降水集合预报方法,以多物理过程集合预报系统为例,对该方法进行阐述和试验。利用集合预报系统各成员过去24 h预报的500 hPa和700 hPa温度差（T500-700）与实况温度差的相关系数作为集合预报成员的筛选因子,选择相关系数较大的成员作为集合成员进行降水集合预报试验。初步试验结果表明,择优法降水集合预报要略优于集合平均法的预报,24 h降水集合预报有所改善。择优法降水集合预报简单易行,在计算资源有限的情况下,可优先计算择优的成员,因此比集合平均法节约计算时间,提高集合预报时效,具有一定的业务应用价值。 相似文献
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集合预报方法研究及应用进展综述 总被引：10，自引：0，他引：10
简要介绍了国内外集合预报研究及业务应用进展。涉及集合预报的4个方面：初始扰动生成、数值模式选择、预报信息提炼和预报系统及结果评价。结果可供改进我国集合预报业务的研究工作参考。 相似文献
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AREM短期集合预报系统及其降水预报检验 总被引：1，自引：0，他引：1
基于我国科学家自主开发的AREM区域中尺度模式,考虑模式初值和侧边界条件的不确定性,采用BGM方案,建立有11个成员、37km分辨率、覆盖全国区域的短期集合预报系统,并将其于2009年汛期投入准业务化试验,进行了连续2个月的预报结果检验。结果表明:由于能提供更多预报信息,集合预报系统优于单一确定性预报,集合平均预报对评分的改进主要表现在暴雨以下量级,概率预报高于集合平均和控制预报,因而更具参考价值;利用多种集合产品对降水过程进行综合分析,能提高决策预报的科学性。 相似文献
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业务集合预报系统的现状及展望 总被引：10，自引：0，他引：10
集合预报系统从原理上讲也可称之为概率预报系统，其最终目的是要提供所有大气变量的完全概率预报，近几年集合预报技术从以前仅考虑初值的不确定性发展为也考虑模式的不确定性，进而发展了多模式－多分析集合预报技术等，阐述了目前业务集合以预报的一些问题，如扰动初值的生成，多模式集合预报，集合预报产品的应用，检验评价等，介绍了近几年集合预报的新进展及该技术的未来发展趋势。 相似文献
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由于大气初值与数值模式中物理过程存在不确定性等客观事实,集合预报无疑代表着数值天气预报未来前进与发展的方向,它标志着天气预报的预报范式转变,即用户不仅可以得到未来大气状态的单一现实,还可得到未来大气可能出现的一系列场景。文中扼要地梳理了欧洲全球业务集合预报与有限区域模式高分辨业务集合预报的研究动态与技术发展、基本问题及其未来最新发展方向,包括:1)欧洲中期天气预报中心的业务集合预报系统发展沿革及概况;2)欧洲国家主要业务高分辨率集合预报系统概况;3)当前业务集合预报存在的问题、挑战及未来前进的方向。文中除了关注欧洲中期天气预报中心的集合预报应用,还梳理了目前欧洲高分辨业务集合预报取得的成就,以引起有关研究人员的注意。总之,借鉴欧洲业务集合预报的发展思路,不仅有助于集合预报理论创新,还对发展集合预报业务有重要指导意义。 相似文献
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Russell L. Elsberry 《Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences》2010,46(2):217-220
Tropical cyclone track forecasts have been improved, and forecast intervals have been extended to five days, owing to improved global and regional numerical model guidance. Critical time requirements that must be met for operational use of the deterministic model track forecasts are summarized for the U.S. and other selected non-U.S. tropical cyclone warning centers. One of the most accurate deterministic model forecasts from the European Center for Medium-range Weather Forecasts arrives too late to be used with other models at the + 6 h warning time, and thus is at least 12 h old before it can be operationally used. The time-critical nature of the tropical cyclone warning system is a major obstacle to operational use of single-model, or proposed multi-model, ensemble prediction system (EPS) mean and spread information, which is 12 h (or 18 h) delayed. This EPS mean and spread must also be superior to the mean and spread of the consensus of deterministic models that are available six hours earlier. These requirements must be met before the EPS tropical cyclone tracks will be operationally useful in specifying the uncertainty in the official track forecasts, which is the next challenge in tropical cyclone track warnings. 相似文献
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Ensemble mean forecast skill and applications with the T213 ensemble prediction system 总被引：1，自引：0，他引：1
Ensemble forecasting has become the prevailing method in current operational weather forecasting. Although ensemble mean forecast skill has been studied for many ensemble prediction systems(EPSs) and different cases, theoretical analysis regarding ensemble mean forecast skill has rarely been investigated, especially quantitative analysis without any assumptions of ensemble members. This paper investigates fundamental questions about the ensemble mean, such as the advantage of the ensemble mean over individual members, the potential skill of the ensemble mean, and the skill gain of the ensemble mean with increasing ensemble size. The average error coefficient between each pair of ensemble members is the most important factor in ensemble mean forecast skill, which determines the mean-square error of ensemble mean forecasts and the skill gain with increasing ensemble size. More members are useful if the errors of the members have lower correlations with each other, and vice versa. The theoretical investigation in this study is verified by application with the T213 EPS. A typical EPS has an average error coefficient of between 0.5 and 0.8; the 15-member T213 EPS used here reaches a saturation degree of 95%(i.e., maximum 5% skill gain by adding new members with similar skill to the existing members) for 1–10-day lead time predictions, as far as the mean-square error is concerned. 相似文献
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十一运会WRF RUC系统应用及典型个例评估 总被引：1，自引：0，他引：1
第十一届全国运动会期间,山东省气象局引进了北京奥运气象科技成果"北京快速循环同化系统"(BJ-RUC),建立了山东区域的WRF-RUC系统,开发了十一运会精细化数值预报产品。文章介绍了该系统的业务运行方案和流程,并以十一运会开幕式保障服务过程为主,对WRF-RUC不同水平分辨率的站点预报结果、WRF-RUC模式场馆要素精细预报、模式不同起报时间的预报结果进行了检验评估,最后与山东省气象局业务运行的MM5、ARPS模式的预报结果进行了对比分析,评估结果对于预报员更好地使用数值模式产品具有很好的指导意义。 相似文献
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The mesoscale ensemble prediction system based on the Tropical Regional Atmosphere Model for the South China Sea (CMA-TRAMS (EPS)) has been pre-operational since April 2020 at South China Regional Meteorological Center (SCRMC), which was developed by the Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology (GITMM). To better understand the performance of the CMA-TRAMS (EPS) and provide guidance to forecasters, we assess the performance of this system on both deterministic and probabilistic forecasts from April to September 2020 in this study through objective verification. Compared with the control (deterministic) forecasts, the ensemble mean of the CMATRAMS (EPS) shows advantages in most non-precipitation variables. In addition, the threat score indicates that the CMA-TRAMS (EPS) obviously improves light and heavy rainfall forecasts in terms of the probability-matched mean. Compared with the European Center for Medium-range Weather Forecasts operational ensemble prediction system (ECMWF-EPS), the CMA-TRAMS (EPS) improves the probabilistic forecasts of light rainfall in terms of accuracy, reliability and discrimination, and this system also improves the heavy rainfall forecasts in terms of discrimination. Moreover, two typical heavy rainfall cases in south China during the pre-summer rainy season are investigated to visually demonstrate the deterministic and probabilistic forecasts, and the results of these two cases indicate the differences and advantages (deficiencies) of the two ensemble systems. 相似文献
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位移和最大相关距离在ECMWF集合预报产品中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
文章提出了一种对集合预报产品进行自动划分的新方法, 即位移和最大相关距离。 其基本假定是集合预报成员在一定程度上代表了未来可能发生的某类天气形势, 为此引入了天气类型的概念, 并以法国中期预报员总结出的影响法国的 5 类天气形势为基础, 对欧洲中期天气预报中心(以下简称 ECM WF)的集合预报产品进行了划分。结果表明, 大气的可预报性与预报时效、预报的天气有关。 该文提出的新方法简洁直观, 便于使用, 在天气类型和实际天气之间建立了最直接的联系, 大大压缩了集合预报产品的信息量。 ECM WF 的集合预报产品对影响法国的平直型、热阻塞型、冷阻塞型、扰动型等天气形势预报效果比较好, 而对波动型则效果稍差。 相似文献