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2014年夏季长江中下游地区降水预报检验

2014年夏季长江中下游地区降水预报检验

作者：姜晓曼南京大学

学位级别：硕士

降水预报一直是气象业务工作的重点,随着数值预报技术的飞速发展,模式输出的定量降水预报已成为业务工作中的重要支柱。本文综合利用传统检验评分和 MODE(Methos for Object-based Diagnostic Evaluations)空间检验方法对 2014年夏季长... 详细信息

降水预报一直是气象业务工作的重点,随着数值预报技术的飞速发展,模式输出的定量降水预报已成为业务工作中的重要支柱。本文综合利用传统检验评分和 MODE(Methos for Object-based Diagnostic Evaluations)空间检验方法对 2014年夏季长江中下游地区模式的降水预报进行了详细检验。重点对GFS全球模式以及对流可分辨中尺度模式WRF-NJU的降水预报性能进行了检验评估,并进一步分析诊断了 WRF-NJU模式预报不佳的原因。同时探究了 MODE空间检验方法应用于不同分辨率模式检验中的优势和适用性及其在降水天气系统检验方面的应用。首先对GFS全球模式预报进行检验的结果表明60h时效以内模式对天气形势的预报表现出良好的预报性能,同时对于长江中下游夏季主要降水过程的发展和消亡刻画较准确,但在过程降水量上与观测有偏差。具体的检验评分结果显示,GFS模式对于小雨存在较多空报,但整体预报能力较好;对于大阈值的降水漏报严重,预报性能存在一定的不足。此外,0-24h的临近预报在各检验评分上都存在明显优势,具有较高的参考价值。MODE检验结果表明GFS模式对于天气尺度的降水形态走向刻画能力较好;但是降水落区的形状、走向和位置上存在偏差。接下来对比WRF-NJU和GFS模式预报结果发现,WRF-NJU模式在大尺度的平均降水上相对全球模式并没有优势;但作为中尺度模式,该模式的时空分辨率更高,并且对于降水日变化的特征刻画较为准确。进一步利用MODE检验方法分尺度考察该模式对中尺度系统的预报性能可知,中β尺度目标对象的数目显著多于中α尺度目标对象,两个尺度目标对象的强度偏强,落区的形状、位置和走向存在不同的误差特征。总之,该模式对于大尺度天气过程有较好的预报能力,但是存在预报过度的问题;而对于小尺度对流过程的预报存在较多不足,漏报较多。同时,模式预报性能随不同预报时效而变化,初期受到spin-up的影响,在3h时效时达到最好;此后随着预报时效延长预报偏差增大,在33h之后预报性能有所下降。最后通过2014年7月3日-5日长江中下游地区的强降水过程的个例检验,阐明MODE方法对于天气系统检验的作用,分析探讨了 WRF-NJU模式降水预报不足的原因。结果表明模式对高层形势场的预报基本正确,但是低层低涡系统的位置和强度存在误差,对降水落区预报造成影响。此外,模式对于不稳定条件的预报结果较差,反映出模式对于降水天气系统变化的模拟能力不足,预报能力还有待提高。对比传统检验评分和MODE方法结果可知,对于较粗分辨率模式预报检验,MODE给出的总体相似度评分与ETS评分的结果相似,没有本质差别;但MODE提供了更多有意义的参考信息。然而,针对高分辨率模式,MODE检验方法不仅可以提供大量属性特征,从降水落区的形状、走向、位置以及强度等方面给出客观定量的误差分析;还可以弥补传统检验对于高分辨率模式检验存在的不足,对于高分辨率模式预报检验十分关键。不仅如此,MODE方法在天气系统的检验方面也提供了参考,更具有物理学解释应用的价值。

关键词： WRF-NJU模式 MODE检验定量降水预报降水检验

2006年汛期北京地区中尺度数值业务降水预报检验

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暴雨灾害 2007年第2期26卷 109-117页

作者：陈敏郑祚芳王迎春范水勇仲跻芹王在文中国气象局北京城市气象研究所北京100089

采用北京地区自动站逐小时观测降水资料对2006年汛期北京地区中尺度数值业务降水预报效果进行了客观检验,并针对2006年汛期的降水特点对模式的降水预报性能进行了初步的评估,着重对发生的28次降水过程按其主导的天气系统进行了分类,并... 详细信息

采用北京地区自动站逐小时观测降水资料对2006年汛期北京地区中尺度数值业务降水预报效果进行了客观检验,并针对2006年汛期的降水特点对模式的降水预报性能进行了初步的评估,着重对发生的28次降水过程按其主导的天气系统进行了分类,并对各个类型的降水预报进行了评分检验,根据检验结果分析了数值业务模式对于夏季不同天气系统导致的降水过程的预报能力,并且对不同分辨率的模式网格的预报性能进行了初步对比。

关键词：降水检验数值天气预报客观检验

数值预报产品对西藏高原西南部降水的检验评估

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西藏科技 2024年第8期46卷 37-42页

作者：普次仁赤曲边巴卓嘎张富华巴桑次仁旦增旺堆西藏自治区气象台拉萨850000

收集2019年1月1日至2020年2月20日西藏高原西南部7个常规气象站08时至次日08时和20时至次日20时降水量资料,以及该时间段内ECMWF_HR、GRAPES_GFS和GRAPES_MESO模式08时和20时起报的24小时累计降水量,采用传统二分类检验方法,对上述三家... 详细信息

收集2019年1月1日至2020年2月20日西藏高原西南部7个常规气象站08时至次日08时和20时至次日20时降水量资料,以及该时间段内ECMWF_HR、GRAPES_GFS和GRAPES_MESO模式08时和20时起报的24小时累计降水量,采用传统二分类检验方法,对上述三家模式针对西藏高原西南部降水预报能力做了检验评估。结果发现:三种数值模式对西藏高原西南部一般性降水的预报能力有显著的季节差异,夏季一般性降水的TS评分明显高于其他季节,秋冬季则无明显的可预报性;数值预报西藏高原南部降水预报存在一定的地域差异性;各数值模式对小量级降水(10 mm降水预报能力中ECMWF模式TS评分值大多数情况下大于其余数值模式,尤其在50 mm降水量级评分值远大于其他数值模式。因此ECMWF模式对于强度大持续时间长的过程预报中具有较高的参考依据。三种数值预报模式对夏季一般性降水预报能力明显优于其他季节,主要体现在低空报率和漏报率上。针对冬季也进行各模式的检验,三种数值预报模式对西藏高原南部冬季降水预报也存在一定的地域差异性,ECMWF和GRAPES_MESO模式预报稳定且有一定的参考价值。

关键词：数值预报产品西藏高原西南部降水检验 TS评分

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2022 年汛期四川多模式降水预报检验

高原山地气象研究 2023年第2期43卷 28-35页

作者：曹萍萍杨康权肖递祥王佳津王彬雁陈永仁四川省气象台成都610072 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室成都610072 四川省气象灾害防御技术中心成都610072

采用站点观测和EC、EC订正场(ECR)、CMA_3KM、SWC_3KM模式12~36 h降水预报资料,基于TS评分、SAL检验等指标,对2022年汛期四川多模式降水预报效果进行检验和对比分析。结果表明:(1)SWC_3KM有雨日数预报最接近实况分布,EC模式雨日空报最... 详细信息

采用站点观测和EC、EC订正场(ECR)、CMA_3KM、SWC_3KM模式12~36 h降水预报资料,基于TS评分、SAL检验等指标,对2022年汛期四川多模式降水预报效果进行检验和对比分析。结果表明:(1)SWC_3KM有雨日数预报最接近实况分布,EC模式雨日空报最多且在川西高原和攀西地区尤为显著,EC模式大雨日数预报优于其余模式。(2)BS评分显示EC模式大量级降水预报偏干,其余模式均以湿偏差为主。TS评分暴雨量级各月均以ECR预报最优。(3)个例评分对比,ECR预报效果最稳定,过程最高TS评分次数最多,SWC模式次数最少。(4)ECR个例预报降水强度及雨带位置、走向与实况最接近,EC模式预报偏弱。SWC_3KM模式强降水雨带位置预报在盆地西北部和凉山州北部参考性较高。CMA_3KM和SWC_3KM模式预报大量级降水在高海拔地区存在较大范围空报。

关键词：多模式降水检验 TS评分 SAL检验

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IMERG降水产品在2021年台风“烟花”降水过程的检验分析

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暴雨灾害 2024年第1期43卷 73-83页

作者：李洪兵枚雪彬夏羽重庆市綦江区气象局綦江401420 湖北省宜昌市气象局宜昌443000 武汉中心气象台武汉430074

为研究多卫星联合反演(Integrated Multisatellite Retrievals for GPM,IMERG)降水产品对台风降水的适用性,以2021年台风“烟花”为例,利用我国东部地区563个国家气象站小时降水资料、FY-4A AGRI红外亮温资料和全球测雨卫星双频测雨雷达... 详细信息

为研究多卫星联合反演(Integrated Multisatellite Retrievals for GPM,IMERG)降水产品对台风降水的适用性,以2021年台风“烟花”为例,利用我国东部地区563个国家气象站小时降水资料、FY-4A AGRI红外亮温资料和全球测雨卫星双频测雨雷达(GPM DPR)资料,检验IMERG估测降水的能力,并分析误差形成的原因。结果表明:IMERG估测降水与实况相比空间一致性较好,相关系数达0.75。IMERG降水产品整体表现出一致的低估,但不同雨强表现不同,随着降水强度增大,其低估程度随之增大。IMERG降水产品对弱降水存在略高估。对于10 mm·h^(-1)以下的降水,IMERG估测值略大于实测值;对于40 mm·h^(-1)以上的强降水,IMERG估测值明显小于实测值。由最小二乘法计算的IMERG估测值和实测值计算的直线处于对角线下方可知,整体而言IMERG估测值小于实测值。IMERG融合降水产品中红外反演降水的误差比微波反演的更大,小时降水量的均方根误差为7.8 mm,并且忽略了台风“烟花”中的暖云降水。微波反演不同类型降水的精度存在差异,对粒子数浓度参数(dBNw)和粒子有效半径(D0)较为集中的层状降水反演效果优于dBNw和D0较为分散的对流降水。红外和微波反演的强降水均比实况偏小,导致IMERG估测降水值亦偏小。

关键词：台风“烟花” GPM IMERG 降水检验 FY-4A AGRI 降水粒子谱

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安徽省2021年梅雨期降水预报检验分析

沙漠与绿洲气象 2024年第1期18卷 165-173页

作者：周胜男王东勇冯颖柳春朱珠刘倪安徽省气象台安徽合肥230031 中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026

对安徽省2021年梅雨期(6月10日—7月10日)6个客观模式和1个主观订正预报产品进行了检验分析,其中包含了3个区域模式数值预报(中国气象局中尺度天气数值预报系统“CMA-MESO”、中国气象局上海数值预报模式系统“CMA-SH9”、安徽WRF,3个... 详细信息

对安徽省2021年梅雨期(6月10日—7月10日)6个客观模式和1个主观订正预报产品进行了检验分析,其中包含了3个区域模式数值预报(中国气象局中尺度天气数值预报系统“CMA-MESO”、中国气象局上海数值预报模式系统“CMA-SH9”、安徽WRF,3个全球模式数值预报(中国气象局全球同化预报系统“CMA-GFS”、欧洲中期天气预报中心确定性预报模式“ECMWF”、美国国家环境预报中心全球预报系统“NCEP-GFS”)和安徽智能网格主观订正预报的降水产品,结果表明:传统检验中安徽智能网格和区域模式对晴雨准确率的预报效果优于全球模式,又以CMA-MESO最优;在暴雨及以上量级的强降水预报中,传统检验表明安徽智能网格预报的得分最高(23.83),ECMWF模式则是客观模式预报中效果最好的(20.12),CMA-SH9次之(19.34);通过对除安徽智能网格以外的各个客观数值模式进行的MODE空间检验可知,不同数值模式间暴雨预报误差原因不尽相同,ECMWF与各区域数值模式主要是由雨区位置的预报偏差,尤其是纬度偏差导致的,NCEP-GFS全球模式对降水强度和雨区面积的预报偏弱偏小比较明显,CMA-GFS在强降水方面的预报可参考性较差;各个主客观预报暴雨及以上量级预报,整体表现出较明显的日变化特征,在午夜前后、上午时段TS评分较高,而午后到傍晚评分较低,这个现象或许是梅雨期的午后降水多以地表太阳加热引起的短历时热对流降水为主造成的。

关键词：降水检验 MODE方法梅雨数值预报模式

SWCWARMS模式及GRAPES模式对西南区域降水预报检验对比分析

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高原山地气象研究 2015年第4期35卷 1-9页

作者：屠妮妮衡志炜吴蓬萍何光碧肖递祥中国气象局成都高原气象研究所/高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室成都610072 四川省气象台成都610072

使用2014年5~12月西南四省（区）一市每日08时统计的24h雨量观测资料,对SWCWARMS和GRAPES模式降水进行站点统计检验。主要结论为：针对每日08时起报,SWCWARMS模式除24h中雨和48h大暴雨外SWCWARMS模式ETS评分在其它时次及其它量级降水上... 详细信息

使用2014年5~12月西南四省（区）一市每日08时统计的24h雨量观测资料,对SWCWARMS和GRAPES模式降水进行站点统计检验。主要结论为：针对每日08时起报,SWCWARMS模式除24h中雨和48h大暴雨外SWCWARMS模式ETS评分在其它时次及其它量级降水上均高于GRAPES模式,但SWCWARMS模式空报和系统偏差较多;针对每日20时起报,SWCWARMS模式ETS和TS评分均高于GRAPES模式;除小雨外SWCWARMS模式空报率略高于GRAPES模式。从2014年10次西南涡过程统计检验可见,两模式对强降水过程即主要影响贵州的三次过程评分高于四川和云南的西南涡降水过程,24h降水评分在多个时次多个量级上优于GRAPES模式。SWCWARMS模式在汛期表现优于GRAPES模式,SWCWARMS模式对小雨、中雨和大雨有较强的预报能力,但对强降水预报能力有待改进,对中雨及以上量级降水空报率较高,而对小雨漏报多于GRAPES模式。

关键词： SWCWARMS模式 GRAPES模式降水检验

云南快速更新循环数值预报系统及其12小时降水预报检验与改进

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云南地理环境研究 2019年第2期31卷 1-5,36页

作者：王曼张瑾文邢冬云南省气象科学研究所

以中尺度WRF模式为基础,参照北京地区高分辨率快速更新循环同化系统,建立了云南快速更新循环数值预报系统(WRF-RUC)。为了充分了解该系统在云南省的预报性能,对预报结果进行个例和2016年6~7月检验。结果表明:快速更新循环同化数值预报... 详细信息

以中尺度WRF模式为基础,参照北京地区高分辨率快速更新循环同化系统,建立了云南快速更新循环数值预报系统(WRF-RUC)。为了充分了解该系统在云南省的预报性能,对预报结果进行个例和2016年6~7月检验。结果表明:快速更新循环同化数值预报系统能进行强降水过程预报,但与业务化“区域WRF数值预报系统”预报结果相比,12h降水预报评分较低。通过个例数值试验表明WRF-RUC系统进行本地化参数方案试验,挑选适合云南省的物理方案,是系统预报效果改进的有效途径。

关键词：数值预报 RUC系统降水检验

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攀西地区2021年夏季多模式降水预报检验

高原山地气象研究 2022年第4期42卷 96-103页

作者：曹萍萍王佳津肖递祥王彬雁陈永仁四川省气象台成都610072 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室成都610072 四川省气象灾害防御技术中心成都610072

为提高定量降水预报产品在攀西地区的预报能力,对2021年夏季格点预报(Grid Weather Forecasting,GWF)、西南区域模式(South West Center-WRF ADAS Real-time Modeling System,SWCWARMS)、欧洲中心中期预报(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting,ECMWF)及中国气象局中尺度模式(China Meteorological Administration Meso-Scale Model,CMA-MESO)降水预报情况进行了检验分析。结果表明:(1)ECMWF模式雨日空报最明显,但其暴雨量级预报较实况偏干,其余各家产品中各量级降水均以湿偏差为主。有雨日数在攀西地区南部预报效果较好,其余地方空报较大。大雨日数在凉山州中部预报偏差较大,攀西地区南部预报偏差较小。(2)从16次过程检验来看,各预报产品在8月份过程中的表现优于其余月份,GWF产品25 mm以上TS(Threat Score)评分高于20分的过程次数最多且预报效果最稳定,CMAMESO模式空报最大。(3)各产品3 h累计强降水开始时间大多早于实况,SWCWARMS模式雨强偏大且对于持续时间较长的过程预报效果较好,而GWF、ECMWF模式累计雨量较实况偏小。

关键词：攀西地区多模式降水检验 TS评分