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中国数值天气预报业务系统70年发展
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作者 张卫民 沈学顺 +10 位作者 曹小群 孙健 吴建平 彭军 宋君强 朱小谦 王建捷 李泽椿 陈德辉 龚建东 赵延来 《气象学报》 北大核心 2025年第3期435-463,共29页
数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心科技。中国数值天气预报研究和业务应用一直受到高度重视,在基础理论研究、关键技术突破和业务系统研制方面取得了有广泛国际影响力的研究成果。在回顾中国数值天气预报技术及业务系统发展... 数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心科技。中国数值天气预报研究和业务应用一直受到高度重视,在基础理论研究、关键技术突破和业务系统研制方面取得了有广泛国际影响力的研究成果。在回顾中国数值天气预报技术及业务系统发展基础上,重点综述中国自主发展的GRAPES(Global Regional Assimilation and PrEdiction System)和YHGSM(YinHe Global Spectral Model)两大业务预报系统的重要科技进展。GRAPES在模式动力框架、四维变分资料同化、卫星资料同化技术、雷达资料同化应用、集合预报和云物理过程等方面实现了技术突破,建立了无缝隙的、包含确定性预报和集合预报系统的中国气象局数值天气预报业务体系。YHGSM持续走谱模式发展路线,突破了干空气质量守恒全球大气谱模式、集合四维变分资料同化、海-陆-气耦合集合预报等技术,建立了以高分辨率全球中期和月延伸数值预报系统为核心的数值预报体系。军队和地方自主研发的数值天气预报系统是长期坚持既定科学技术方向、学术研究和业务研制紧密结合的结果。 展开更多
关键词 数值天气预报 GRAPES YHGSM 半隐式半拉格朗日平流 格点模式 谱模式 物理过程 卫星资料同化 四维变 分资料同化 集合四维变分资料同化
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CMA数值预报模式在线交互式试验管理系统 被引量:2
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作者 王彬 胡江凯 +4 位作者 崔应杰 周斌 孙婧 赵春燕 娄盼星 《应用气象学报》 北大核心 2025年第1期110-120,共11页
数值预报研发试验是改进数值预报模式性能的主要技术手段。模式试验管理系统是支持研发试验不可或缺的工具平台。面向数值预报统筹研发工作机制需要,并借鉴国内外相关研究工作,设计数值预报模式在线交互式试验管理系统。该系统采用浏览... 数值预报研发试验是改进数值预报模式性能的主要技术手段。模式试验管理系统是支持研发试验不可或缺的工具平台。面向数值预报统筹研发工作机制需要,并借鉴国内外相关研究工作,设计数值预报模式在线交互式试验管理系统。该系统采用浏览器/服务器软件部署架构,提供模板编辑-流程编排-实例构建功能,支持灵活快捷设计模式试验,所有模块完全打通、一站式访问使用,通过个例数据治理、程序代码制品缓存等手段提升用户体验。系统实现对模式试验全过程的支持,包括模式试验的设计定义、试验实例的创建运行、作业监控管理、结果可视化与检验分析。系统已于2023年上线业务运行,多场景支持数值预报国省统筹研发。 展开更多
关键词 数值预报模式 模式试验 试验管理系统 在线 交互式
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最大熵增模型在业务数值预报系统中的应用研究
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作者 张亦洲 张瑞 +4 位作者 赵平 苗世光 王迎春 全继萍 贾春晖 《气象学报》 北大核心 2025年第2期350-365,共16页
准确计算地表热通量对理解陆-气相互作用和提升天气预报、预测能力具有十分重要的科学意义和实用价值。目前数值天气预报模式中普遍采用的基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov Similarity Theory,MOST)计算地表热通量的方法具有局... 准确计算地表热通量对理解陆-气相互作用和提升天气预报、预测能力具有十分重要的科学意义和实用价值。目前数值天气预报模式中普遍采用的基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov Similarity Theory,MOST)计算地表热通量的方法具有局限性,而国际上近年来提出的用最大熵增(Maximum Entropy Production,MEP)模型计算地表热通量的方法具有优势并取得较好效果,越来越广泛地应用于陆-气交换过程研究。为了评估MEP模型在业务数值预报系统中的适用性,以及其与模式系统中现有常用地表热通量计算方法的差异,研究将MEP模型引入北京市气象局现有业务数值预报系统(CMA-BJ模式),用于计算地表感热、潜热和土壤热通量,替换模式中原有基于MOST的方法。针对2022年6—8月开展模拟试验,评估业务数值预报系统采用MEP模型后对陆面和大气要素及降水的预报效果。结果表明:在CMA-BJ模式中采用MEP模型,能够显著改善模式对地表能量平衡及陆面和边界层热、动力过程的模拟,提高模式对边界层内温度、湿度和风的模拟能力,最终提高降水尤其是强降水的预报准确度,华北地区和长江流域暴雨的TS(Threat Score)评分分别提高了20%和10%,预报降水的日变化特征也与实况更接近、相关系数更大。这些结果表明,将MEP模型应用于数值天气预报模式及相关业务系统是可行的。 展开更多
关键词 最大熵增模型 地表热通量 数值天气预报模式 降水
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基于中尺度模式的大气稳定性对风电场运行特性
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作者 乐可定 郁冶 +4 位作者 王异成 吴春雷 王强 罗坤 樊建人 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第1期87-93,共7页
为了了解大气稳定性决定的风速廓线分布对风电场运行特性的影响,基于耦合风电场参数化方案的数值天气预报模式,探索了不同大气稳定性下大型风电场的尾流效应和风力机功率输出规律.结果表明:风电场在稳定大气边界条件下具有明显的尾流效... 为了了解大气稳定性决定的风速廓线分布对风电场运行特性的影响,基于耦合风电场参数化方案的数值天气预报模式,探索了不同大气稳定性下大型风电场的尾流效应和风力机功率输出规律.结果表明:风电场在稳定大气边界条件下具有明显的尾流效应,随着大气由非稳定性转为强稳定性,尾流呈现加强趋势.另外,上下游风电场的相互干扰在稳定大气边界层下较为明显;功率输出方面,稳定边界条件下风电场功率输出较平均功率高了约4%,而不稳定边界层下低于平均功率输出约9%.此外,地表切应力和大气稳定强度对风力机功率输出影响显著,在不稳定大气边界条件下,大气稳定度可以作为风功率的评估参数,因此传统上仅考虑风切变对功率的影响是片面的. 展开更多
关键词 风电场 大气稳定度 数值天气预报模式 尾流效应 输出功率
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海河流域汛期面雨量预报检验评估
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作者 庄园煌 陈宏 +3 位作者 梁健 孙密娜 徐姝 韩婷婷 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第4期463-472,共10页
基于站点观测资料、国家指导预报(NGWD)、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)全球模式、中国气象局北京快速更新循环数值预报系统(CMA_BJ)区域模式和海河流域气象中心(LYK)的主观预报结果,采用平均绝对误差、准确率、模糊评分、TS(ThreatScore... 基于站点观测资料、国家指导预报(NGWD)、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)全球模式、中国气象局北京快速更新循环数值预报系统(CMA_BJ)区域模式和海河流域气象中心(LYK)的主观预报结果,采用平均绝对误差、准确率、模糊评分、TS(ThreatScore)评分、漏报率和空报率等6个统计检验指标,对海河流域2023年汛期(6~9月)面雨量预报效果进行评估检验。结果表明:(1)面雨量的预报效果随预报时效(24h、48 h、72 h)延长而逐渐下降。(2)ECMWF预报效果整体上优于其他模式,其次是LYK、NGWD以及CMA_BJ。(3)分析典型个例发现,ECMWF、LYK及NGWD对于24 h预报时效的强降水过程预报质量较好。但是CMA_BJ在强降水过程的等级预报中具有更大的优势,预报等级误差更小,预报结果更接近于实况。 展开更多
关键词 海河流域 面雨量预报 数值模式 预报检验
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热带气旋降水模拟研究进展及展望
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作者 苏鹏 徐伟 +3 位作者 陶凯 翟广然 廖新利 孟晨娜 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第5期123-133,共11页
【目的】热带气旋降水模拟评估是热带气旋预警和风险评估的基础。针对热带气旋降水模拟方法差异不清等问题,【方法】通过文献分析,从热带气旋数值天气预报模型、统计模型、物理模型和机器学习模型角度,系统综述了四类模型的特点、进展... 【目的】热带气旋降水模拟评估是热带气旋预警和风险评估的基础。针对热带气旋降水模拟方法差异不清等问题,【方法】通过文献分析,从热带气旋数值天气预报模型、统计模型、物理模型和机器学习模型角度,系统综述了四类模型的特点、进展、适用性以及代表模型,并进行对比分析,最后对四类模型的发展做出建议与展望。【结果】结果表明:数值天气预报模型模拟信度较高,适用于热带气旋降水的预报工作;统计模型能够构建大量仿真热带气旋,适用于热带气旋降水重现期的估计;物理模型能在简化计算的基础上,较好地解释热带气旋降水物理机制;机器学习模型灵活性强,能和其他模型组合使用,具有较高的发展潜力。【结论】未来除进一步完善相关模型外,还需加强降水与次生灾害之间的协同以及新技术在降水模拟上的应用,实现热带气旋降水的快速与精准预估,更好地为区域热带气旋预警和风险防范提供支撑。 展开更多
关键词 热带气旋 降水模型 数值天气预报模型 统计模型 物理模型 机器学习 风险评估
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数值预报AI气象大模型国际发展动态研究 被引量:18
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作者 黄小猛 林岩銮 +3 位作者 熊巍 李佳皓 潘建成 周勇 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期46-54,共9页
数值预报是研究地球系统的重要工具,有助于加深科学家对大气、海洋、气候和环境等复杂系统之间相互作用和变化过程的理解,在防灾减灾、气候变化和环境治理等方面发挥着不可或缺的作用。随着模式复杂度和分辨率的提高,传统数值模式在气... 数值预报是研究地球系统的重要工具,有助于加深科学家对大气、海洋、气候和环境等复杂系统之间相互作用和变化过程的理解,在防灾减灾、气候变化和环境治理等方面发挥着不可或缺的作用。随着模式复杂度和分辨率的提高,传统数值模式在气候变化研究和气候预测方面取得了迅速的进展,但也面临一些挑战,需要得到数据同化、集合耦合、高性能计算和不确定性分析等多方面的支持。而近年来,“AI+气象”的交叉研究在气象领域引起了广泛关注。基于多种深度学习架构的人工智能大模型,依托强大的计算资源和海量的数据进行训练,能够以新的科学范式进行高效数值预报。气象大模型不断涌现,一些科技公司如华为、英伟达、DeepMind、谷歌、微软等,以及国内外高校如清华大学、复旦大学、密歇根大学、莱斯大学等发布了多个涵盖临近预报、短时预报、中期预报和延伸期预报等不同领域的气象大模型。这标志着人工智能与气象领域的交叉融合已经达到新的高度。尽管气象大模型在现阶段取得了较大突破,但其发展仍然面临弱可解释性、泛化能力不足、极端事件预报强度偏低、智能预报结果过平滑、深度学习框架能力需要拓展等诸多挑战。 展开更多
关键词 数值预报 地球系统模式 深度学习 气象大模型
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全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨关系分析 被引量:4
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作者 刘红军 武闻禹 +4 位作者 耿林 刘良 张国良 孙文雨 于鹏 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期322-332,共11页
降雨是滑坡诱发的主要因素,当前我国防灾工作理念从注重灾后救助向注重灾前预防转变、从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,因此明晰降雨诱发机理并建立合理的预警机制,对做好地质灾害防灾减灾工作至关重要。针对降雨型全风化花岗岩滑坡... 降雨是滑坡诱发的主要因素,当前我国防灾工作理念从注重灾后救助向注重灾前预防转变、从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,因此明晰降雨诱发机理并建立合理的预警机制,对做好地质灾害防灾减灾工作至关重要。针对降雨型全风化花岗岩滑坡稳定性问题,以青岛崂山风景区全风化花岗岩返岭滑坡为实例,进行了不同含水率原状土剪切试验与大型物理相似模型试验。揭示了边坡的降雨响应规律,探究了全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨关系,并拟合相关量化公式。同时采用ABAQUS建立边坡流固耦合三维数值模型,基于强度折减法验证了公式的合理性。研究结果表明:(1)降雨型全风化花岗岩滑坡的破坏模式分为浸润侵蚀→表层变形→破坏加深→整体失稳4个阶段,变形期间坡体存在“鼓状凸起”与“片状溜滑”现象,最终发生推移式破坏;(2)边坡对降雨入渗的响应规律在水平及竖向空间上存在差异,降雨强度越大,含水率与孔压增速越大;(3)基于试验结果推导了滑坡含水率、安全系数与降雨强度、降雨持时之间的影响关系公式,数值模拟验证误差率较小,能够较好的描述全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨之间的定量关系。研究结果为类似强~全风化花岗岩地区滑坡的预警与防治提供参考。 展开更多
关键词 全风化花岗岩 降雨诱发滑坡 物理模型试验 数值模拟 定量研究
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基于残差移位扩散模型的数值模式温度预报空间降尺度方法
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作者 王兴 叶威良 +2 位作者 张通 苗子书 吴其亮 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期869-881,共13页
数值模式预报在气象预测中占据核心地位,利用深度学习技术提升预报的空间精度是空间降尺度的重要发展方向之一。然而,传统生成式模型存在计算效率低、空间纹理精度不足以及模式坍塌等问题。为了解决这些问题,提出了一种基于残差移位扩... 数值模式预报在气象预测中占据核心地位,利用深度学习技术提升预报的空间精度是空间降尺度的重要发展方向之一。然而,传统生成式模型存在计算效率低、空间纹理精度不足以及模式坍塌等问题。为了解决这些问题,提出了一种基于残差移位扩散模型的数值模式预报空间降尺度方法。具体而言,将残差引入扩散模型的扩散过程中,帮助模型快速收敛,减少采样步骤,相比潜空间扩散模型,推理时间缩短到四十分之一,有效提高了计算效率。通过扩散模型逐步去噪的过程,生成高质量和细节丰富的降尺度图像,显著提升了空间细节表现力。此外,设计了一个噪声灵活控制机制,有效缓解了模式坍塌问题,保证了生成图像的多样性。在与生成对抗模型的对比试验中,本方法在峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)和图像感知相似度(LPIPS)等指标上分别实现了6%、12%和16%的显著提升。通过这一方法,有望为气象敏感行业提供更准确、更精细的天气信息,推动相关领域的技术进步。 展开更多
关键词 数值模式预报 空间降尺度 扩散模型 噪声控制 残差移位
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北斗卫星导航系统在数值天气中的应用 被引量:1
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作者 杜明斌 曹云昌 +5 位作者 王晓峰 郭巍 涂满红 殷岳 顾问 梁宏 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第7期178-181,共4页
气象作为最早应用BDS的重要领域之一,现已逐渐形成北斗全面应用的新格局。利用基于BDS的地基增强系统开展气象行业系统建设与应用,一方面可以有效提高我国卫星导航系统气象观测能力,另一方面也可以降低目前卫星导航系统气象应用对GPS和G... 气象作为最早应用BDS的重要领域之一,现已逐渐形成北斗全面应用的新格局。利用基于BDS的地基增强系统开展气象行业系统建设与应用,一方面可以有效提高我国卫星导航系统气象观测能力,另一方面也可以降低目前卫星导航系统气象应用对GPS和GLONASS的依赖,无论是对于我国气象事业的发展还是对北斗产业化的支撑都具有重要意义。本文调研了目前卫星导航数值天气模式应用进展,并基于BDS开展数值天气模式应用,对实时反演的大气可降水量(PWV)进行观测误差估计,通过区域数值天气模式BDS-PWV同化应用试验,初步评估了我国BDS-PWV同化应用对华东区域天气模式初始场的改善效果。 展开更多
关键词 北斗 大气可降水量 数值天气模式 数据同化
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融合精细化气象因素与物理约束的深度学习模型在短期风电功率预测中的应用 被引量:7
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作者 邬永 王冰 +1 位作者 陈玉全 姜华 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1455-1465,I0022,I0023,I0024,共14页
现有基于深度学习方法的风电功率预测是一种以气象数据为输入的间接预测,其预测精度依赖于气象预报的准确率,然而现有气象预报资料普遍存在分辨率低,预报模式不稳定的问题。同时,深度学习模型完全依赖数据驱动,缺乏物理规律的指导,预测... 现有基于深度学习方法的风电功率预测是一种以气象数据为输入的间接预测,其预测精度依赖于气象预报的准确率,然而现有气象预报资料普遍存在分辨率低,预报模式不稳定的问题。同时,深度学习模型完全依赖数据驱动,缺乏物理规律的指导,预测精度难以进一步提升。因此,提出一种精细化气象因素与物理深度学习相结合的方法。首先,通过降尺度与多模式集成技术,对数值天气预报数据进行处理,改善气象预报产品的低分辨率和准确率问题;其次,基于风电场尾流效应和功率曲线两种物理模型,一方面将物理模型嵌入神经网络损失函数作为正则化项,引入物理约束指导学习过程,以构建物理深度学习网络;另一方面,利用物理模型产生预训练样本,解决观测数据不足的情况,构建预训练模型,为后续有监督学习任务提供支持。最后,通过对某市近海风电场的实际数据进行仿真分析,验证了所提出方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 风电功率 数值天气预报 降尺度 多模式集成 物理深度学习
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利用机器学习模拟湿物理参数化方案 被引量:3
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作者 陈锦鹏 冯业荣 +3 位作者 黄奕丹 蔡乐天 洪晓湘 文秋实 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期113-126,共14页
数值天气预报模式的湿物理参数化方案对降水预报有很大影响。常规湿物理参数化方案计算复杂、计算量大,且存在较大不确定性。文中采用4种机器学习算法即基于决策树的梯度提升算法(LightGBM)、全连接神经网络(FC)、卷积神经网络(CNN)和... 数值天气预报模式的湿物理参数化方案对降水预报有很大影响。常规湿物理参数化方案计算复杂、计算量大,且存在较大不确定性。文中采用4种机器学习算法即基于决策树的梯度提升算法(LightGBM)、全连接神经网络(FC)、卷积神经网络(CNN)和卷积块注意力模块(CBAM)提取数值预报模式变量网格点周围的局部信息建模。针对一次中国南海台风过程开展湿物理参数化方案模拟试验,试验表明,4种机器学习模型均能较好地模拟湿物理参数化方案的温、湿效应,能够刻画台风对流活动产生的热源和水汽汇的螺旋结构。位温倾向在对流层中层误差较大,比湿倾向在对流层低层误差较大,随着预报时效延长模型的模拟能力有所降低。 展开更多
关键词 机器学习 湿物理参数化 数值天气预报模式
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雾天网联车辆跟驰模型构建及行为影响分析 被引量:1
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作者 黄岩 李海军 +1 位作者 闫学东 段克 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期41-49,共9页
网联车辆(Connected Vehicle,CV)已从微观驾驶行为方面被证实其能有效改善雾天交通安全,但鲜有建立微观跟驰模型来模拟CV车辆在雾天的跟驰轨迹。本文根据雾天CV车辆的交通信息获取模式和跟驰行为特征,在雾天智能驾驶人模型的基础上,构... 网联车辆(Connected Vehicle,CV)已从微观驾驶行为方面被证实其能有效改善雾天交通安全,但鲜有建立微观跟驰模型来模拟CV车辆在雾天的跟驰轨迹。本文根据雾天CV车辆的交通信息获取模式和跟驰行为特征,在雾天智能驾驶人模型的基础上,构建考虑车头时距因子、遵守因子和权重因子的雾天网联车辆智能驾驶人模型(Fog-related Intelligent Driver Model of Connected Vehicle,FIDMCV)。为评价FIDMCV模型的有效性及评估CV车辆在雾天的交通影响,选取累计碰撞时间倒数和交通量作为分析指标,并建立不同CV车辆渗透率和领车减速度的数值仿真场景。在进行数值仿真前,针对关键参数遵守因子和车头时距因子的取值进行敏感性分析。仿真结果表明:随着CV车辆渗透率的增加,混合交通流能更有效地改善雾天交通安全,但会导致雾天车辆跟驰间距增加,从而减少道路交通量,降低交通效率。CV车辆在高风险场景下(6 m·s^(-2)减速度)的碰撞时间倒数值减少比例为14.3%,在中低风险(4 m·s^(-2)和2 m·s^(-2)减速度)场景中为5.6%和6.3%,因此CV车辆在高风险场景下的交通安全改善作用更显著。本文提出的FIDMCV模型能有效再现雾天CV车辆的交通安全改善作用和跟驰间距增加特征,可用作雾天CV车辆的微观仿真工具。 展开更多
关键词 交通工程 跟驰模型 数值仿真 网联车辆 雾天
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两种再分析资料和Nudging方法在WRF模式降水模拟中的适用性
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作者 王田宇 迪里努尔·牙生 +6 位作者 王星宇 邱学兴 李旭 雷雨虹 孙彩霞 谢祥珊 王金艳 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期20-30,共11页
采用Grid Nudging(GN)和Spectral Nudging(SN)方法,用再分析资料ERA5和FNL驱动中尺度数值天气预报模式(WRF),探究不同再分析资料和Nudging方法对降水模拟效果的改进效果及机理.对2021年3月15日中国南方地区降水过程设计6组试验进行数值... 采用Grid Nudging(GN)和Spectral Nudging(SN)方法,用再分析资料ERA5和FNL驱动中尺度数值天气预报模式(WRF),探究不同再分析资料和Nudging方法对降水模拟效果的改进效果及机理.对2021年3月15日中国南方地区降水过程设计6组试验进行数值模拟,分析不同试验方案对降水及相关物理量的影响.结果表明,WRF模式能较好地模拟出本次降水事件,进行Nudging驱动后显著提升了降水分布、降水中心落区和降水量的模拟效果.与观测数据综合对比,GN的模拟效果优于SN,尤其是使用ERA5资料结合GN模拟效果最佳,能够准确地模拟出发生在安徽省南部的降水中心以及超过33 mm/d的降水强度.模式结果与两个观测站点记录的降水发生时间和降水强度变化较为一致.GN方法使模式有效提高了西南低空急流的强度,校正了风向,对水汽通量和水汽通量散度的刻画更符合实际情况. 展开更多
关键词 强降水 中尺度数值天气预报模式 牛顿松弛逼近方法 数值模拟
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大型浅水湖泊高时空分辨率风场特征数值模拟研究:以巢湖为例
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作者 杜飞 陈凯麒 +7 位作者 刘晓波 王世岩 黄爱平 董飞 刘畅 杜彦良 阳星 孙龙 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第2期39-49,共11页
【目的】大型浅水湖泊的风场是影响湖泊流场、水体富营养化和藻华运移聚集规律的关键因素之一,仅依托气象站点的观测数据难以有效捕捉湖面风场在空间和时间上的快速变化。为精细刻画湖泊高频变化风场,辨识其时空变化特征,【方法】以巢... 【目的】大型浅水湖泊的风场是影响湖泊流场、水体富营养化和藻华运移聚集规律的关键因素之一,仅依托气象站点的观测数据难以有效捕捉湖面风场在空间和时间上的快速变化。为精细刻画湖泊高频变化风场,辨识其时空变化特征,【方法】以巢湖为研究对象,综合利用气象观测数据、全球再分析数据集和地理静态数据,通过中尺度天气预报模式和地理空间分析技术,模拟分析巢湖地区2019年高时空分辨率的风场变化过程。【结果】结果显示:巢湖区域风速由东向西、由南向北、由湖面向陆面逐渐减弱;湖面主导风向为东风和偏东风,主导风速为二级至四级,湖面平均风速在11月最大,12月次之,5月最小,不同季节湖面平均风速由大到小依次为冬季、秋季、夏季和春季。【结论】结果表明:巢湖在白天(夜晚)出现冷(暖)湖效应,其风场在早上6时和夜晚23时出现陆风和湖风转换;西半湖受湖陆风和城市热岛影响显著,在夏季会出现明显的环湖湖风锋,其湖风锋穿透内陆距离约4.7~9 km;东半湖受山谷风影响显著,在东南部山脉以东湖区易形成低风速区,在湖口附近受狭管效应易形成高风速区。通过研究成果可进一步认知巢湖区域风场特征,为巢湖水生态环境治理提供技术支撑。 展开更多
关键词 巢湖 风场 湖陆风 中尺度天气预报模式 气候变化 时空变化 数值模拟
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基于网格化数值天气预报的区域光伏发电多输出功率预测方法 被引量:4
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作者 战文华 车建峰 +1 位作者 王勃 丁禹 《中国电力》 CSCD 北大核心 2024年第3期144-151,共8页
区域光伏的短期功率预测是省级及以上电网调控中心制定发电计划、提高光伏消纳率的重要基础之一。光伏短期功率预测本质上是构建数值天气预报与实际功率之间的映射模型,为了实现预测精度的提升,利用网格化的数值天气预报,采用残差网络... 区域光伏的短期功率预测是省级及以上电网调控中心制定发电计划、提高光伏消纳率的重要基础之一。光伏短期功率预测本质上是构建数值天气预报与实际功率之间的映射模型,为了实现预测精度的提升,利用网格化的数值天气预报,采用残差网络建立区域光伏的多输出预测模型,充分挖掘区域光伏所属空间的气象资源分布与各光伏电站功率的关联关系,实现以网格化数值天气预报为输入的区域各光伏电站的功率预测。以实际运行数据进行仿真,结果表明,本文方法在各光伏电站的功率和总功率2个方面的预测结果均优于现有成熟方法。 展开更多
关键词 光伏功率预测 网格化数值天气预报 残差网络 多输出模型
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基于机器学习的NWP ZTD长短期预测模型 被引量:1
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作者 白子仪 徐莹 +2 位作者 冯健 于浩 张方照 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期34-44,共11页
对流层延迟是影响全球卫星导航系统(GNSS)定位精度的主要误差源之一,利用数值天气预报(NWP)模型估计天顶对流层延迟(ZTD)是常用的方法之一,但NWP模型预报资料估计的ZTD精度有限;NWP模型再分析资料估计的ZTD不能用于GNSS实时定位,且目前... 对流层延迟是影响全球卫星导航系统(GNSS)定位精度的主要误差源之一,利用数值天气预报(NWP)模型估计天顶对流层延迟(ZTD)是常用的方法之一,但NWP模型预报资料估计的ZTD精度有限;NWP模型再分析资料估计的ZTD不能用于GNSS实时定位,且目前大多数文献未能对ZTD长短期预测分别进行研究。因此,利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的第五代全球气候再分析资料数据集(ERA5)和国际GNSS服务组织(IGS)的高精度ZTD数据,研究基于反向传播(BP)神经网络、支持向量机和长短期记忆网络3种机器学习算法构建以年为时间窗口的ZTD长期预测模型和以24h为时间窗口的ZTD短期预测模型的可行性。实验结果表明:构建的ZTD长期预测模型和短期预测模型可以有效提高预测ZTD的精度。 展开更多
关键词 全球卫星导航系统(GNSS) 天顶对流层延迟(ZTD) 数值天气预报(NWP) 机器学习算法 预测模型
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基于累加气候概率的FSS检验方法对多模式短时暴雨预报的评估
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作者 董美莹 邱金晶 +3 位作者 陈锋 吴梦雯 陈晔峰 邓芳萍 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第4期1478-1498,共21页
为深入认识数值天气模式强降水精细化预报性能,本文以短时强降水多发的浙江省2019年5到10月降水为例,采用分数技巧评分(Fractions Skill Score,简称FSS)邻域检验方法,评估了6个业务模式短时降水预报准确性,重点探讨了各模式短时暴雨预... 为深入认识数值天气模式强降水精细化预报性能,本文以短时强降水多发的浙江省2019年5到10月降水为例,采用分数技巧评分(Fractions Skill Score,简称FSS)邻域检验方法,评估了6个业务模式短时降水预报准确性,重点探讨了各模式短时暴雨预报能力及天气背景的影响。结果表明:(1)基于站点降水的累加气候概率,确定了短时小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨的预报技巧评分阈值各为0.583、0.522、0.506、0.502和0.500,改进并实现了FSS方法对长时间序列各等级降水预报技巧尺度的综合评估。(2)只有上海中尺度区域数值预报业务系统和浙江中尺度区域数值预报业务系统的暴雨预报平均评分达到预报技巧,相应技巧尺度为159、159和183 km;这3个产品共有约6成预报达到技巧评分,其技巧尺度累积频率从3 km至183 km可增幅近50%,这种尺度选择性评价可为不同尺度下产品应用提供参考。(3)不同天气背景下各模式预报性能差异明显。台风类、梅雨类和弱天气尺度强迫类短时暴雨预报的最优模式分别是欧洲中期天气预报中心全球预报模式、上海中尺度区域数值预报业务系统和浙江中尺度区域数值预报业务系统,各技巧尺度为27、99和135 km,模式产品使用中需分类区别对待。 展开更多
关键词 分数技巧评分 数值天气预报模式 短时暴雨 评估
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土壤水力参数对全球中期数值天气预报系统的影响
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作者 王素霞 赵文静 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第2期645-658,共14页
土壤湿度是控制陆—气界面潜热和感热通量分配的关键要素之一,而且由于其具有一定的记忆特性,可以对多种时空尺度的天气气候过程产生重要影响。在数值模式中,土壤水力参数的不确定性是导致土壤湿度模拟结果不确定性的主要原因之一。本... 土壤湿度是控制陆—气界面潜热和感热通量分配的关键要素之一,而且由于其具有一定的记忆特性,可以对多种时空尺度的天气气候过程产生重要影响。在数值模式中,土壤水力参数的不确定性是导致土壤湿度模拟结果不确定性的主要原因之一。本文基于银河全球大气谱模式YHGSM(Yin He Global Spectral Model)的陆面模块,引入了VG(van Genuchten)土壤水分特征曲线模型,并探讨了模型水力参数的两种不同取值方案对土壤湿度离线模拟以及全球中期数值天气预报的影响。其中,土壤水力参数所需要的土壤类型数据来源于全球土壤数据集GSDE(Global Soil Dataset for Earth System Models)。离线试验结果表明,除了冻土和有机土壤的模拟偏差较大外,YHGSM的陆面模块对全球大部分地区土壤湿度的模拟能力较好,模拟精度与ERA5土壤湿度再分析产品的精度近似;土壤水力参数的不同取值方案对土壤湿度模拟有一定影响,其影响程度与土壤类型和局地气候条件密切相关,粗质地和中等质地土壤对模型参数的敏感性更强。从全球中期数值预报结果来看,土壤水力参数通过改变土壤湿度模拟,不仅对近地层温、湿度的短期预报结果产生重要影响,而且可能会导致预报系统积分6天后的大尺度环流场发生显著变化。因此,对于全球中期数值预报系统而言,优化土壤水力参数,提高土壤湿度模拟能力是非常重要的。此外,对于数值预报系统而言,正确模拟土壤湿度随时间的变化特征可能要比土壤湿度模拟值大小的准确与否更加重要。 展开更多
关键词 土壤水力参数 全球土壤数据集 土壤湿度 全球中期数值天气预报
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北京及周边地区一次典型大气污染过程的模拟分析 被引量:56
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作者 马锋敏 高庆先 +3 位作者 周锁铨 苏福庆 康娜 孙杰 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期30-36,共7页
利用区域中尺度大气数值预报模式(MM5)和美国国家海洋和大气局(NOAA)后向轨迹模式(HYSPLIT-4),对2002年10月7—13日发生在北京及周边地区的典型大气污染过程进行了模拟与分析,揭示了该污染过程的形成机理和生消过程.结果表明:该污染过... 利用区域中尺度大气数值预报模式(MM5)和美国国家海洋和大气局(NOAA)后向轨迹模式(HYSPLIT-4),对2002年10月7—13日发生在北京及周边地区的典型大气污染过程进行了模拟与分析,揭示了该污染过程的形成机理和生消过程.结果表明:该污染过程具有区域性特征,是由本地污染源和外来污染源在特殊的气象条件下共同造成的混合型污染.HYSPLIT气流来向轨迹分析表明,北京周边地区的污染对北京有显著影响,南部周边城市污染物外源的输入是造成北京地区重污染的主要原因. 展开更多
关键词 数值模式 空气污染 气象条件 区域
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