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高斯过程回归方法在浙江沿海海岛冬春季阵风预报中的应用试验

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热带气象学报 2019年第6期35卷 767-779页

作者：胡波俞燎霓滕代高浙江省气象台

利用2006—2016年冬春季浙江四个海岛气象站10 m大风观测资料和ERA-interim资料,首先分析了阵风因子和阵风风速的概率分布特征;然后统计阵风与10 m至500 hPa层的气温、风速、散度、涡度、比湿、垂直速度、浮力能等要素的关系,选取高相... 详细信息

利用2006—2016年冬春季浙江四个海岛气象站10 m大风观测资料和ERA-interim资料,首先分析了阵风因子和阵风风速的概率分布特征;然后统计阵风与10 m至500 hPa层的气温、风速、散度、涡度、比湿、垂直速度、浮力能等要素的关系,选取高相关的预报因子;最后采用高斯过程回归方法建立阵风概率预报模型,并进行试报。(1)平均风速相同时对应的阵风因子变化较大,导致阵风也出现大的差异,说明阵风数据分布具有混沌性;阵风风速具有正态或准正态分布特点,在自然对数处理后完全符合正态分布,表明采用高斯过程回归方法建立阵风概率预报模型合理可行。(2)阵风与大气低层的动力因子相关较好,而在近中层则与热力因子相关较好。(3)阵风大值样本在大气低层具有更强的下沉速度,有利于上层动量向下输送,且大值样本对应的中层气温和比湿相对大些,说明中层暖湿气流有利于湍流的发展和不稳定能量的交换。(4)试报模型的因子权重尺度分析表明,最佳预报因子绝大多数集中在875 hPa层以下,说明大气低层因子对近地面阵风起主导作用。(5)高斯过程回归模型试报表明,大部分站点阵风预报的50%概率区间上下界跨度约为2.5 m/s,75%概率区间跨度约为4.5 m/s,样本的50%和75%概率区间击中率均符合预期。

关键词：高斯过程回归沿海阵风概率预报

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浙江海岛台风和冬季大风阵风特征的对比分析

热带气象学报 2019年第1期35卷 25-36页

作者：胡波俞燎霓滕代高浙江省气象台浙江杭州310017

为了提高阵风预报准确率,利用2006—2016年浙江7个海岛气象站资料和ERA-interim资料,分析了台风和冬季大风的阵风因子与10 m稳定风速、风向、Brunt-Vaisala频率、总体理查逊数、边界层250～1 000 m风速及其与10 m稳定风速比值等的关系,... 详细信息

为了提高阵风预报准确率,利用2006—2016年浙江7个海岛气象站资料和ERA-interim资料,分析了台风和冬季大风的阵风因子与10 m稳定风速、风向、Brunt-Vaisala频率、总体理查逊数、边界层250～1 000 m风速及其与10 m稳定风速比值等的关系,对比两种大风系统阵风的主要成因差异,最后对冬季大风的阵风因子进行拟合。(1)从总体上,台风阵风因子比冬季大风要大0.1～0.2,波动幅度也一般比冬季大风偏大0.3～0.5。有些站点在稳定风速较大时,阵风因子随稳定风速变化不明显,而有的站点变化幅度较大。(2)站点不同方位的地表特征差异明显,导致台风和冬季大风的阵风因子在某个风向上有较统一的最大值和最小值,两者差值一般为0.2～0.3。(3)大气边界层台风样本主要表现为气流辐合上升及正涡度,而冬季大风样本主要表现为辐散下沉及负涡度,台风垂直速度、涡度和散度的强度均明显大于冬季大风样本;从Brunt-Vaisala频率来看,边界层750 m处冬季大风样本总体为静力不稳定,而台风样本总体为静力稳定;从总体理查逊数来看,台风样本和冬季大风样本两者边界层250 m处动力不稳定程度接近。(4)台风和冬季大风的阵风主要形成机制不同,冬季阵风与边界层上层气流向下动量传输引发的辐合辐散有关,而台风阵风可能更多与边界层气流的水平动量输送引发的辐合辐散有关。(5)基于风向、边界层1 000 m处风速和10 m稳定风速的冬季大风阵风因子的拟合模型,比仅考虑10m稳定风速的拟合模型的绝对误差减少了20%～50%,误差方差也减少了10%～30%。

关键词：台风大风冬季大风阵风因子边界层

涡旋自组织过程影响0604号热带气旋Bilis降水的数值研究

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热带气象学报 2012年第4期28卷 433-442页

作者：滕代高高云代刊黄新晴浙江省气象台浙江杭州310017 中国气象局科技与气候变化司北京100081 国家气象中心北京100081

利用PSU/NCAR中尺度天气预报模式MM5,成功模拟了0604号热带气旋Bilis登陆后的移动路径和降水分布。在此基础上,讨论了不同尺度涡旋自组织过程对热带气旋Bilis产生局地暴雨的影响。结果表明:(1)引发强降水的对流系统不是来源于热带气旋... 详细信息

利用PSU/NCAR中尺度天气预报模式MM5,成功模拟了0604号热带气旋Bilis登陆后的移动路径和降水分布。在此基础上,讨论了不同尺度涡旋自组织过程对热带气旋Bilis产生局地暴雨的影响。结果表明:(1)引发强降水的对流系统不是来源于热带气旋螺旋云带内的对流云团,而是受热带气旋外围环流与局地地形影响下形成的多个中小尺度系统之间自组织的结果;(2)与0604号热带气旋Bilis登陆前后24小时的强降水相关的自组织过程是分阶段进行的,即第一阶段的双涡自组织过程和第二阶段的多涡自组织过程;(3)局地多尺度涡旋之间的自组织过程,是0604号热带气旋Bilis陆上强降水发生的主要动力机制。

关键词：天气学热带气旋降水双涡自组织多涡自组织中小尺度系统

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台风路径突变的个例研究

科技通报 2016年第7期32卷 49-55页

作者：黄新晴滕代高罗玲浙江省气象台杭州310017

运用NCEP/NCAR 0.5°×0.5°再分析格点资料,台风报文资料,从大尺度环境场、越赤道气流、台风扰动能量频散等方面对1013号台风鲇鱼进入南海后出现路径突变转向的物理原因进行深入分析。研究结果表明:(1)"鲇鱼"台风进入弱环境场后转向关... 详细信息

运用NCEP/NCAR 0.5°×0.5°再分析格点资料,台风报文资料,从大尺度环境场、越赤道气流、台风扰动能量频散等方面对1013号台风鲇鱼进入南海后出现路径突变转向的物理原因进行深入分析。研究结果表明:(1)"鲇鱼"台风进入弱环境场后转向关键区内局地风场的变化与台风自身相互作用对台风路径突变有重要影响;(2)台风转向前期越赤道气流的加强对于转向区内的风向变化有积极作用,并且这种作用从对流层低层850 h Pa至中层500 h Pa随高度逐渐增强;(3)台风处于弱环境流场中时,台风运动有沿其自身扰动能量频散形成的波列传波方向移动的趋势。

关键词：台风路径突变弱环境场越赤道气流能量频散

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小尺度系统对涡旋自组织的影响

南京气象学院学报 2008年第2期31卷 158-166页

作者：代刊罗哲贤滕代高南京信息工程大学江苏省气象灾害重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学遥感学院江苏南京210044

在涡旋自组织动力学的框架内,利用f平面准地转正压模式讨论小尺度涡旋系统对两个中β尺度涡旋的自组织过程的影响。4组数值试验表明:小尺度涡旋的存在,可能会改变双涡相互作用的终态,使原本不合并的两个涡旋组织起来;双涡相互作用的终... 详细信息

在涡旋自组织动力学的框架内,利用f平面准地转正压模式讨论小尺度涡旋系统对两个中β尺度涡旋的自组织过程的影响。4组数值试验表明:小尺度涡旋的存在,可能会改变双涡相互作用的终态,使原本不合并的两个涡旋组织起来;双涡相互作用的终态对小尺度涡旋的初始位置敏感;存在"Z"型敏感区域,当小尺度涡旋出现在这一区域时,就有可能改变双涡相互作用的终态;小尺度涡旋对双涡相互作用产生影响需具备4个条件,即初始位于敏感区内,有足够的强度,距离适当且生存时间足够长。

关键词：涡旋自组织多尺度

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一个β中涡对双台风相互作用影响的物理过程

南京气象学院学报 2008年第4期31卷 494-502页

作者：代刊罗哲贤滕代高南京信息工程大学江苏省气象灾害重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学遥感学院江苏南京210044

利用高分辨率f平面正压拟谱模式,分析一个β中尺度涡对双台风相互作用影响的物理过程。结果表明:β中涡的存在可以使原本排斥的两个DeMaria型台风涡旋合并;β中涡改变双台风相互作用终态的物理机制是:初始时段处于某一台风涡旋正影响区... 详细信息

利用高分辨率f平面正压拟谱模式,分析一个β中尺度涡对双台风相互作用影响的物理过程。结果表明:β中涡的存在可以使原本排斥的两个DeMaria型台风涡旋合并;β中涡改变双台风相互作用终态的物理机制是:初始时段处于某一台风涡旋正影响区内的β中涡,构成了非对称涡度场,进而在该台风涡旋内部产生指向另一个台风涡旋的气流。该气流如果足够强,则会使两个台风的中心距离在短时间内下降到合并临界距离之内,触发双涡合并过程的发生。

关键词：双台风涡合并中尺度涡旋非对称涡度场

复杂地形下浙江省夏季午后降水的空间估算及其影响因素

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气象 2023年第5期49卷 574-587页

作者：曾秀娟李亚东舒守娟杜震洪滕代高浙江大学地球科学学院浙江省地学大数据与地球深部资源重点实验室杭州310027 浙江省气象台杭州310017

基于浙江省74个气象站点逐小时观测资料,利用普通线性回归模型和考虑空间异质性的模型,对浙江省夏季午后降水的空间估算及其影响因素进行研究。研究发现:浙江省夏季午后降水整体呈现自西南向东北递减的变化趋势,南、北两个主要降水中心... 详细信息

基于浙江省74个气象站点逐小时观测资料,利用普通线性回归模型和考虑空间异质性的模型,对浙江省夏季午后降水的空间估算及其影响因素进行研究。研究发现:浙江省夏季午后降水整体呈现自西南向东北递减的变化趋势,南、北两个主要降水中心形成了西南—东北走向的主雨带;地理、地形和气象要素共同对浙江省夏季午后降水的空间分布产生影响;基于神经网络考虑空间异质性的地理神经网络加权回归(geographically neural network weighted regression,GNNWR)模型,在模型性能和降水的空间估算方面都明显优于普通线性回归模型和地理加权回归模型,显示GNNWR模型在气象领域有进一步应用的价值。

关键词：降水空间估算地形神经网络

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乐清水库台风暴雨和西风系统暴雨的对比分析

科技通报 2011年第1期27卷 25-31,37页

作者：范爱芬娄小芬陈列滕代高浙江省气象台杭州310017

本文利用NCEP1°*1°全球再分析资料、常规资料、和地面中尺度自动站资料,从天气形势、物理量诊断和MM5数值模拟等入手,对2005～2008年期间乐清水库的暴雨和大暴雨个例进行详细的分析研究。发现:乐清水库的所有暴雨和大暴雨过程都是在... 详细信息

本文利用NCEP1°*1°全球再分析资料、常规资料、和地面中尺度自动站资料,从天气形势、物理量诊断和MM5数值模拟等入手,对2005～2008年期间乐清水库的暴雨和大暴雨个例进行详细的分析研究。发现:乐清水库的所有暴雨和大暴雨过程都是在有利的大尺度环流背景下发生的。暴雨过程由西风系统和台风造成,而大暴雨主要由登陆台风造成,仅有一次由西风系统造成,且西风系统引起的降水强度要小于台风。研究结果表明:(1)不同的水汽输送和低空急流强度造成了水库流域台风降水和西风降水强度的巨大差异。(2)登陆台风影响时,处于雁荡山脉迎风坡一侧的乐清水库受到地形的强迫抬升作用而导致雨量大幅增加,极易出现大暴雨。这一点通过MM5数值模拟对地形的敏感性试验得到了验证。(3)低空急流、水汽通量散度、螺旋度和Q矢量散度等与乐清水库大暴雨有较好的对应关系,能很好地反映水库的降雨强度和落区。登陆台风影响期间,水库流域上空的上述物理量较西风系统影响时强。

关键词：暴雨台风西风系统物理量诊断 MM5数值模拟

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“莫拉克”台风在浙江产生强降水的初步分析

科技通报 2015年第3期31卷 16-20,37页

作者：黄新晴陆玮滕代高浙江省气象台杭州310017

基于自动站资料,NCEP/NCAR 0.5°×0.5°再分析格点资料,业务台风路径数据以及FY-2D卫星云图资料,分析了0908号台风莫拉克在浙江省产生强降水的分布特征及其可能原因。结果表明:(1)莫拉克台风在浙江产生的强降水在时间和空间上有明显的... 详细信息

基于自动站资料,NCEP/NCAR 0.5°×0.5°再分析格点资料,业务台风路径数据以及FY-2D卫星云图资料,分析了0908号台风莫拉克在浙江省产生强降水的分布特征及其可能原因。结果表明:(1)莫拉克台风在浙江产生的强降水在时间和空间上有明显的不均一性,在时间上莫拉克台风降水可分为三个明显的时段;在空间分布上,台风降水与山脉地形梯度有较好的对应关系。(2)ITCZ处于较高纬度,莫拉克台风处于多个天气系统相互作用的复杂环境中,各个天气系统之间的相互作用使得莫拉克台风在登陆福建前移动速度减慢,引起台风持续性累积降水,是莫拉克台风在浙江产生大暴雨的主要原因。(3)对流层中低层偏东风急流和水汽通量大值区能较好的反映强降水落区。

关键词：台风降水多个天气系统作用慢速移动地形梯度东风急流