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1.
This paper proposes a simple and powerful optimal integration (OPI) method for improving hourly quantitative precipitation forecasts (QPFs, 0-24 h) of a single-model by integrating the benefits of different bias- corrected methods using the high-resolution CMA-GD model from the Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology of China Meteorological Administration (CMA). Three techniques are used to generate multi-method calibrated members for OPI: deep neural network (DNN), frequency-matching (FM), and optimal threat score (OTS). The results are as follows: (1) The QPF using DNN follows the basic physical patterns of CMA-GD. Despite providing superior improvements for clear-rainy and weak precipitation, DNN cannot improve the predictions for severe precipitation, while OTS can significantly strengthen these predictions. As a result, DNN and OTS are the optimal members to be incorporated into OPI. (2) Our new approach achieves state-of-the-art performances on a single model for all magnitudes of precipitation. Compared with the CMA-GD, OPI improves the TS by 2.5%, 5.4%, 7.8%, 8.3%, and 6.1% for QPFs from clear-rainy to rainstorms in the verification dataset. Moreover, OPI shows good stability in the test dataset. (3) It is also noted that the rainstorm pattern of OPI relies heavily on the original model and that OPI cannot correct for deviations in the location of severe precipitation. Therefore, improvements in predicting severe precipitation using this method should be further realized by improving the numerical model’s forecasting capability. 相似文献
2.
Based on the daily regional mean rainfall,the Z-index method is used to identify persistent flood and drought events lasting for at least 10 days over a region where Dongting Lake and Poyang Lake sit(referred to as the"two-lake region"hereafter).The National Centers for Environmental Prediction(NCEP)reanalysis data are then utilized to perform a preliminary diagnostic analysis on these events.The results indicate that the composite standardized geopotential height at 500 hPa presents two different meridional wave trains from north to south over the East Asian-Pacific region,i.e.,a"-+-"pattern for the droughts and a"+-+"pattern for the floods,respectively.The developing,maintaining and decaying phases in the drought and flood events are closely related to the intensity and location of a subtropical high and an extra-tropical blocking high.It is shown that the East Asian summer monsoon is strong(weak)with the occurrence of persistent drought(flood)events.Droughts(floods)are accompanied by a weak(strong)tropical convergent system and a strong(weak)subtropical convergent system.Furthermore,the persistent drought(flood)events are associated with a divergence(convergence)of vertically integrated water vapor flux.In the vertical profile of water vapor flux,divergence(convergence)in the mid-and lower-levels and convergence(divergence)in the higher levels are evident in the droughts(floods).Both the divergence in the droughts and the convergence in floods are strongest at 850 hPa. 相似文献
3.
Based on four reanalysis datasets including CMA-RA, ERA5, ERA-Interim, and FNL, this paper proposes an improved intelligent method for shear line identification by introducing a second-order zonal-wind shear. Climatic characteristics of shear lines and related rainstorms over the Southern Yangtze River Valley (SYRV) during the summers (June-August) from 2008 to 2018 are then analyzed by using two types of unsupervised machine learning algorithm, namely the t-distributed stochastic neighbor embedding method (t-SNE) and the k-means clustering method. The results are as follows: (1) The reproducibility of the 850 hPa wind fields over the SYRV using China’s reanalysis product CMA-RA is superior to that of European and American products including ERA5, ERA-Interim, and FNL. (2) Theory and observations indicate that the introduction of a second-order zonal-wind shear criterion can effectively eliminate the continuous cyclonic curvature of the wind field and identify shear lines with significant discontinuities. (3) The occurrence frequency of shear lines appearing in the daytime and nighttime is almost equal, but the intensity and the accompanying rainstorm have a clear diurnal variation: they are significantly stronger during daytime than those at nighttime. (4) Half (47%) of the shear lines can cause short-duration rainstorms (≥20 mm (3h)-1 ), and shear line rainstorms account for one-sixth (16%) of the total summer short-duration rainstorms. Rainstorms caused by shear lines are significantly stronger than that caused by other synoptic forcing. (5) Under the influence of stronger water vapor transport and barotropic instability, shear lines and related rainstorms in the north and middle of the SYRV are stronger than those in the south. 相似文献
4.
利用常规气象观测资料,对2005—2014年湖南省湘西州2—3月高架雷暴类冰雹的时空分布特征、天气系统配置及环境场要素特征等进行统计分析,探讨高架雷暴类冰雹发生发展的物理机制。结果表明,湘西早春时期的高架雷暴类冰雹南部地区多于中北部地区,具有一定的日变化。影响高架雷暴类冰雹的主要天气系统为高空槽、700hPa急流以及冷空气等。潜势预报指标包括:850hPa相对湿度大于等于92%,700hPa相对湿度大于等于60%,500hPa相对湿度小于等于48.5%;850hPa存在强的温度锋区,温差大于等于13℃/5个纬度;700hPa与500hPa的温差大于等于15℃;700hPa有风速大于等于16m·s~(-1)的西南急流,且850hPa与700hPa的垂直风切变大于等于19m·s~(-1);0℃层高度为3~4km,-20℃层高度为6~7km。 相似文献
5.
利用湖南省区域自动站和常规观测站降水资料、NCEP/NCAR和JRA-55再分析资料及湖南省气象台大气河预报业务产品,分析了2017年6月22日至7月2日湖南一次特大致洪暴雨过程的雨洪和水汽输送异常特征,以及大气河水汽输送对强降雨的影响,在此基础上定量分析了强降雨区各边界的水汽收支状况及各水汽轨迹的贡献。结果表明:此次强降水过程分为三个阶段,第一、第三阶段降雨的范围、强度均明显大于第二阶段。欧亚中高纬稳定的"1槽1脊"环流形势、低纬较稳定的西太副高及其外围强劲的水汽输送是此次暴雨发生的环流背景。水汽通量、水汽通量散度、比湿等物理量的水平及垂直分布对降水的阶段性特征和位置、强度变化有很好的指示作用。三个强降雨时段,来自孟加拉湾、南海和西太副高西南侧的水汽输送表现出不同的强度和位置,造成到达湖南境内的偏南水汽输送空间异常程度不同。大气河的强弱及其水汽输送通道、辐合区位置以及强降雨区各边界水汽净收入对强降水发生、发展起关键作用。水汽后向轨迹分析表明,低层偏南的水汽输送是此次极端强降雨较长时间维持的重要因素,而来自北方的干冷空气侵入利于大气斜压性增强和对流不稳定维持,是第二阶段降水强度弱于第一、第三阶段的另一原因。 相似文献
6.
张家界多个例降雹过程对比分析 总被引：5，自引：0，他引：5
利用NCEP再分析资料、常规资料及ECMWF数值预报产品等资料,从降雹特征、大气环流形势特征、物理量条件、风暴源地、雷达回波特征等方面入手,对2005年张家界5次降雹过程进行深入对比分析.结果表明:冰雹区具有点、线、面三种分布特征,不同冰雹灾害过程造成的直接经济损失程度与受灾面积及受灾人口在数量上存在显著的正相关关系;5次降雹过程分别发生在高空槽型和东北低涡型两种典型冰雹环流背景形势下,其中高空槽型影响范围更大,破坏更强;较好的水汽条件、对流不稳定条件和较强的垂直风切变促使冰雹等强对流天气过程发生发展;5次风暴均初生于地形高度高梯度区上空,聚集在大山周围及山地偏南区的迎风坡,说明热力及地形对风暴的生成及能否发展成为冰雹云有着极为重要的作用;降雹过程均具有典型的冰雹云雷达回波特点和形态,在风暴体VIL密度超过4g·m-3的4次降雹过程中均产生直径约2cm的大冰雹,说明VIL密度对大冰雹具有强的指示作用. 相似文献
7.
对Z指数确定的旱涝等级及各站月降水距平百分率的标准差分析表明:长江中游地区大范围的旱涝主要集中在盛夏和秋季。不同季节, 旱涝的主要分布区域不同, 但洞庭湖区始终是一个旱涝多发地。对1960年1月—2001年12月各月长江中游地区50个代表站的旱涝等级进行经验正交函数分析, 并在此基础上进行多通道奇异谱分析, 得到长江中游地区的旱涝分布主要存在4种空间型, 且具有明显的年代际和年际尺度变化, 在20世纪80年代以前, 长江中游地区以偏旱型为主, 而到80年代以后则转变以偏涝型为主; 另外, 长江中游地区的旱涝具有准8年、准5年、准2年和准4年的周期振荡性质, 但从80年代初开始, 旱涝的准2年周期特征在长江中游地区表现不再明显。 相似文献
8.
结合遥感和气象数据的森林火险监测研究——以马来西亚半岛为例 总被引：4，自引：1，他引：3
结合遥感和气象数据,基于可燃物引燃能量的物理概念,利用火灾敏感性指数(FSI)进行森林火险监测和评估。计算FSI只需要两个参数,即可燃物的温度和湿度,两者均可以从遥感和气象数据获得。利用遥感数据进行可燃物类型制图,并根据可燃物易燃性对FSI的值进行调整计算。利用MODIS探测的火点数据对马来西亚半岛火灾前9天的FSI进行了比较分析,发现随着火灾发生日期的接近,FSI的值逐渐升高,这个趋势在火灾发生的前4天中表现的尤其明显。结果表明,FSI将遥感数据和气象数据两者紧密结合在一起,能够很好地对森林火险进行监测和预警,是一种性能优越的火险评价指数。FSI可用于计算可燃物的点燃概率以及在不同的生态系统中进行火险的比较,并且因其灵活性和可扩展性,有利于不同类型火险模型的集成和发展。 相似文献
9.
针对北京市2016年12月16～21日的重污染过程,基于嵌套网格空气质量模式预报系统（NAQPMS）,面向气象驱动模式WRF中7类物理过程的参数化方案,通过单扰动和组合扰动方式构建了51组不同的WRF模式运行配置,对比分析不同方案配置下NAQPMS对这次重污染过程细颗粒物（PM2.5）浓度预报的性能。结果表明:在重污染时段,组合扰动优化方案在城中心站点和城郊站点的PM2.5浓度预报精度都显著高于基准参数化方案配置下的预报结果,特别是能显著改进基准方案下模式对重污染过程结束时间的预报误差问题,显著减小12月21日存在的预报偏差。从统计指标来看,城中心站点在组合扰动优化方案下预报相关性最高,相关系数在0.7以上;从预报均方根误差来看,组合扰动优化方案误差最小。城郊站点同样是在组合扰动优化方案下预报相关性最高,与观测之间的偏差更小。从污染物与气象要素的空间分布来看,组合扰动优化方案比基准方案能更好再现污染时段的气象要素变化,预报的风速更小、相对湿度更高,从而有利于12月21日北京高浓度PM2.5的维持和累积。本文结果表明气象预报模式参数化方案不确定性是重污染预报的关键不确定性来源,选择合适的参数化方案可以减小重污染期间气象要素的模拟偏差,并可进一步提高重污染时段的PM2.5浓度预报精度。 相似文献
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本文分析了江南西部雨季特征,研究了热带太平洋、印度洋海表温度异常对这一区域雨季降水的影响,并初步分析了其影响因子。结果表明:(1)江南西部雨季开始时间早,持续时间长,是中国梅雨季的一个重要组成部分。它具有明显的年际、年代际变化特征,21世纪后,进入了一个少雨期。(2)前冬热带海洋海温异常是江南西部雨季降水丰枯的一个强信号。即:当赤道中东太平洋海温为正(负)距平、西太平洋及中东太平洋副热带地区为负(正)距平(这种海温异常主模态分别称为正(负)海温异常型),相应地,热带印度洋表现为北正(负)南负(正)的海温反相位型时,江南西部雨季全区降水偏多(少)的可能性大。(3)在正(负)海温异常年,4~6月,赤道印度洋盛行偏东(西)风异常,不易(容易)形成转向北的南风异常,印度季风弱(强);西太平洋近赤道地区为强劲的偏东(西)风异常,其北为反气旋(气旋)性距平环流,导致西太平洋副热带高压位置异常偏西(东),强度偏强(弱)状态,有利于(不利于)江南西部降水发生。(4)在正海温异常年,江南西部水汽主要来源于西太平洋,并在此区域形成水汽辐合,有利于降水;而在负海温异常年,来自两大洋的水汽均通过江南西部地区,此区域成为水汽过渡带,不易形成水汽辐合,降水偏少。 相似文献