检索结果-内蒙古大学图书馆

大气科学 2022年第4期46卷 775-787页

作者：唐兆康鲍艳松顾英杰范水勇齐亚杰崔伟陈强南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 南京信息工程大学中国气象局气溶胶—云—降水重点开放实验室南京210044 北京城市气象研究院北京100089 上海卫星工程研究所上海201109 南京南瑞水利水电科技有限公司南京211000

同化大量观测资料可以有效地改进模式预报结果,但不同观测对预报的影响有着显著差异,合理评估观测对预报的贡献是数值模式中最具挑战性的诊断之一。本文采用基于伴随的预报对观测的敏感性(Forecast Sensitivity to Observation,简称FSO... 详细信息

同化大量观测资料可以有效地改进模式预报结果,但不同观测对预报的影响有着显著差异,合理评估观测对预报的贡献是数值模式中最具挑战性的诊断之一。本文采用基于伴随的预报对观测的敏感性(Forecast Sensitivity to Observation,简称FSO)方法,构建WRFDA(Weather Research and Forecasting model’sData Assimilation)框架下的WRFDA-FSO系统。基于2019年9月超大城市项目在北京地区获取的风廓线雷达(Wind Profile Radar,简称WPR)和地基微波辐射计(Microwave Radiometer,简称MWR)观测数据,利用WRFDA-FSO系统,开展观测对WRF模式12 h预报的影响试验,并分析风温湿观测对预报的贡献。结果表明:(1)同化的观测资料(MWR、WPR、Sound、Synop和Geoamv)均减小了WRF模式12 h预报误差,对预报为正贡献,其中MWR观测对预报的影响最大,WPR风场观测对预报的改进效果优于Sound的风场观测。(2)WPR的U、V观测和MWR的T、Q观测中,V观测和T观测对预报的正贡献值更高,对预报的改进效果更优。(3)WPR和MWR多数高度层的观测均减小了预报误差,对预报为正贡献,其中MWR的T观测对预报的正贡献主要位于近地面800 h Pa以下。

关键词：数值模式资料同化预报对观测的敏感性影响试验

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基于ECMWF和华东区域中尺度模式的暴雨预报特征研究

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气象科学 2023年第2期43卷 196-206页

作者：曲巧娜盛春岩范苏丹荣艳敏夏凡山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省气象科学研究所济南250031

为探讨ECMWF、华东区域中尺度模式(简称为CMA-SH9模式)多个时效对夏季(2019年6—8月)暴雨预报特征,采用目标对象检验方法对不同类型影响系统下模式预报的强降水落区面积、位置、形状等进行评价,并对预报难度较大的受西风槽和西太平洋副... 详细信息

为探讨ECMWF、华东区域中尺度模式(简称为CMA-SH9模式)多个时效对夏季(2019年6—8月)暴雨预报特征,采用目标对象检验方法对不同类型影响系统下模式预报的强降水落区面积、位置、形状等进行评价,并对预报难度较大的受西风槽和西太平洋副热带高压(以下简称副高)边缘切变线影响的高空要素场及环流形势场进行了研究。结果表明:ECMWF和CMA-SH9模式对夏季暴雨预报偏小3个量级次数最多,CMA-SH9模式各时效对暴雨及以上降水预报的准确率大多高于ECMWF;ECMWF和CMA-SH9模式对热带气旋与中纬度系统相互作用的暴雨预报最好,其次是冷涡影响,预报较差的是受西风槽及副高边缘切变线影响的暴雨过程;西风槽及副高边缘切变线影响时ECMWF的位势高度场预报略好于CMA-SH9模式,温度的预报500 hPa以上CMA-SH9模式略好于ECMWF,500 hPa以下二者相差不大,相对湿度的预报CMA-SH9模式误差小于ECMWF,且CMA-SH9模式850 hPa的36 h和60 h时效预报误差最小;受西风槽及副高边缘切变线影响的一次暴雨过程中,相对湿度90%及以上落区的预报ECMWF与实况10 mm·h^(-1)降水落区几乎无交集,CMA-SH9模式的预报包含了10 mm降水落区。

关键词：目标对象数值模式暴雨预报高空要素检验相对湿度90%及以上

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近期国际冰盖模式比较计划回顾及启示

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气候变化研究进展 2022年第4期18卷 509-515页

作者：张通赵励耘唐学远李大玮冷伟王玉哲效存德北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院北京100875 中国极地研究中心上海200136 上海交通大学海洋学院上海200030 中国科学院数学与系统科学研究院北京100190 山东师范大学地理与环境学院济南250014

南极冰盖和格陵兰冰盖是当代仅存的两大冰盖,其冰量分别约为58 m和7 m海平面当量。极地冰盖的质量变化对全球海平面上升和气候变化有着直接和间接的重要影响。建立可靠的大陆冰盖数值模式是定量研究冰盖动力过程的唯一有效手段。过去数... 详细信息

南极冰盖和格陵兰冰盖是当代仅存的两大冰盖,其冰量分别约为58 m和7 m海平面当量。极地冰盖的质量变化对全球海平面上升和气候变化有着直接和间接的重要影响。建立可靠的大陆冰盖数值模式是定量研究冰盖动力过程的唯一有效手段。过去数十年来,极地冰盖模式发展已经取得了长足的进步,但其内在的数值系统偏差是影响模式推广的重要限制因素。

关键词：格陵兰冰盖南极冰盖全球海平面上升气候变化大陆冰盖数值模式冰量系统偏差

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基于机器学习分类算法的臭氧浓度等级预报在长沙的应用

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热带气象学报 2023年第4期39卷 453-461页

作者：李细生张华喻雨知邓新林谢倩雯舒磊气象防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410118 株洲市气象局湖南株洲412003 长沙市气象局湖南长沙410017

为准确预报臭氧浓度等级,基于EC_THIN全球天气模式产品和我国自主研发的CMA_GFS全球天气数值预报产品以及华南GRACEs大气成分模式输出产品,融合气象和环境观测数据,使用6种机器学习智能算法,构建耦合数值预报模式和机器学习的混合模型,... 详细信息

为准确预报臭氧浓度等级,基于EC_THIN全球天气模式产品和我国自主研发的CMA_GFS全球天气数值预报产品以及华南GRACEs大气成分模式输出产品,融合气象和环境观测数据,使用6种机器学习智能算法,构建耦合数值预报模式和机器学习的混合模型,旨在充分发挥数值预报与机器学习智能算法的优势和互补协同作用,实现臭氧浓度等级预报准确度的跨越式提升。共设置4个控制试验,选取不同的特征产品,依次使用机器学习经典分类算法对长沙市未来4天的臭氧浓度等级进行分类预报,取测试准确度最高的模型输出结果作为结果统计。发现:最优模型1~4天的测试准确度分别为81.7%、81.7%、78.3%、60.9%,大大高于大气成分模式预报和预报员经验,达到预期设计目标;高质量的天气模式产品对模型贡献大,而大气成分模式产品对模型贡献有限;模型3天以内预测性能较好,低等级预测性能较好,高等级预测性能一般。提出解决方案供讨论:增加高等级样本数量,增强模型对此类事件的识别能力;加强高等级臭氧污染的机理分析,组合出更精炼的因子供模型使用。

关键词：机器学习分类臭氧大气成分数值模式

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2019年江苏省PM_(2.5)和O_(3)多模式集合预报算法效果评估

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中国环境监测 2022年第4期38卷 198-206页

作者：杨文夷皮冬勤汪琦晏平仲余进海肖林鸿中国科学院大气物理研究所北京100029 江苏省环境监测中心江苏南京210019

基于江苏省重污染天气监测预报预警系统多模式预报结果,分析了不同数值模式对江苏省13个城市细颗粒物(PM_(2.5))和臭氧(O_(3))的预报偏差特征,发展了多模式集合预报算法,并对其进行了评估。结果表明,相较于单一数值模式,集合预报算法显... 详细信息

基于江苏省重污染天气监测预报预警系统多模式预报结果,分析了不同数值模式对江苏省13个城市细颗粒物(PM_(2.5))和臭氧(O_(3))的预报偏差特征,发展了多模式集合预报算法,并对其进行了评估。结果表明,相较于单一数值模式,集合预报算法显著改善了PM_(2.5)和O_(3)预报的准确率,其对江苏省PM_(2.5)和O_(3)空气质量分指数等级的预报准确率超过了80%。就江苏省整体而言,PM_(2.5)集合预报的准确率相比最优单一数值模式提升了6%。O_(3)浓度较低时,集合预报能有效改善各模式存在的高估现象。但受限于目前的校正策略,出现高浓度O_(3)污染时,集合预报对预报效果的提升相对有限。

关键词：空气质量数值模式偏差分析集合预报

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克拉玛依大风数值预报中的重力波拖曳方案应用研究

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大气科学学报 2022年第1期45卷 124-134页

作者：张涵斌史永强崔丽娜杨程志北京城市气象研究院北京100089 克拉玛依市气象局新疆维吾尔自治区克拉玛依934000 库车市气象局新疆维吾尔自治区库车842000

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... 详细信息

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。

关键词：重力波拖曳数值模式参数化方案大风预报克拉玛依

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数值集合降雨预测的校正后处理方法研究

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水资源与水工程学报 2022年第2期33卷 108-114页

作者：郝福亮王旭长沙理工大学水利与环境工程学院湖南长沙410114 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114 天津大学环境科学与工程学院天津300072

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... 详细信息

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。

关键词：集合预测系统统计后处理降雨预测偏差订正数值模式雅砻江流域

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数值模式误差订正方法初探

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高原气象 2014年第2期33卷 460-466页

作者：万仕全何文平封国林李进扬州市气象局扬州225009 扬州大学物理科学与技术学院扬州225002 国家气候中心北京100086

鉴于大气系统的复杂性,实际的大气运动方程包含许多数学简化。这些简化的方程组虽能模拟大气运动的主要特征,但无法揭示天气演变的所有细节,这将导致数值模式的预报能力受到极大限制。只有完善大气运动方程本身的确定性框架,才能从根本... 详细信息

鉴于大气系统的复杂性,实际的大气运动方程包含许多数学简化。这些简化的方程组虽能模拟大气运动的主要特征,但无法揭示天气演变的所有细节,这将导致数值模式的预报能力受到极大限制。只有完善大气运动方程本身的确定性框架,才能从根本上减少预报误差。若无其他手段的帮助,仅依靠推导方法获取大气运动过程中的所有微分表达式将十分困难。演化算法具有自适应、自组织特征,它能处理复杂的数学问题,可从观测资料所蕴含的丰富信息中挖掘系统的动力学。本文结合演化建模的智能算法,提出了一种数值模式的误差订正方案,并以一维典型混沌系统Logistic模型为例,探讨了误差订正方案的有效性。数值试验结果表明该方法对模式误差有较强的反演能力,值得进一步深入研究。

关键词：数值模式误差订正演化建模

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华北地区2015—2018年春季臭氧污染关键因素的数值模拟研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2022年第S01期52卷 1-11页

作者：李超群马铭晨严非凡程文轩寇文彬高阳中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100

本研究首先基于地面观测数据,分析了2015—2018年华北地区春季臭氧污染特征,发现春季臭氧污染程度仅次于夏季,其中2015和2017年的臭氧日最大8 h(MDA8),最大值均出现在春季(主要发生在5月),并且多次发生大范围臭氧超标事件。进一步利用... 详细信息

本研究首先基于地面观测数据,分析了2015—2018年华北地区春季臭氧污染特征,发现春季臭氧污染程度仅次于夏季,其中2015和2017年的臭氧日最大8 h(MDA8),最大值均出现在春季(主要发生在5月),并且多次发生大范围臭氧超标事件。进一步利用大气化学输送模式WRF-CMAQ,结合敏感性数值实验,揭示天然源排放对2015—2018年华北地区春季平均臭氧MDA8浓度贡献为3.45~5.38μg·m^(-3),在臭氧重污染时,其贡献超过10μg·m^(-3)(约为7%)。最后,针对华北地区发生的3次长时间(持续时间一周)大范围臭氧污染事件,阐明影响臭氧生消的物理化学过程具有明显的垂向变化特征。具体而言,对于臭氧的生成和累积,近地面主要受垂向扩散影响,其次是光化学反应;从近地面到边界层顶的臭氧生成主要依赖化学反应;垂向扩散和水平输送则是自由对流层中臭氧生成的主要控制因素。考虑到世界卫生组织(WHO)2021年提出的臭氧长期(6个月)标准,厘清华北地区春季臭氧污染的来源及成因,可为中国未来臭氧达到WHO新标准提供重要的科学依据。

关键词：臭氧污染华北地区数值模式天然源过程分析

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基于风廓线雷达检验的WRF风场模拟与风切变预报

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气象研究与应用 2025年第1期46卷 35-42页

作者：杨坤琳高兵严天鹤高志伟钟爱华大理白族自治州气象局云南大理671000 云南机场集团公司大理机场云南大理671000 大理国家气候观象台云南大理671003 成都信息工程大学大气科学学院成都610225 中国气象局横断山区灾害性天气研究中心昆明650034

利用WRF数值模式对大理机场上空风场进行模拟,并结合大理机场风廓线雷达观测数据及航空器风切变事件报告进行检验。结果表明:(1)模拟风速在不同季节内随高度变化特征与实测风速基本一致,能准确捕捉风速变化拐点,且风速相关系数随高度增... 详细信息

利用WRF数值模式对大理机场上空风场进行模拟,并结合大理机场风廓线雷达观测数据及航空器风切变事件报告进行检验。结果表明:(1)模拟风速在不同季节内随高度变化特征与实测风速基本一致,能准确捕捉风速变化拐点,且风速相关系数随高度增加而增大,所有高度层的相关系数均通过99.9%可信度检验。(2)模式模拟的风向频率分布与实际分布有一定偏差,600 m以上高度各层风向与总体特征较为吻合,600 m以下盛行风向偏差较大。(3)WRF模式在1 km及以上高度风速风向模拟具有较好的参考价值,尤其是对较大风速的模拟效果较好。研究结果可为低纬度、高海拔高原复杂地形地区机场风切变风场预报提供参考。

关键词：数值模式风廓线雷达风场模拟风切变

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