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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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CMA-CPEPS和CMA-REPS集合预报系统对2023年中国汛期降水预报的对比评估
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作者 熊洁 李俊 +3 位作者 陈法敬 李红祺 王明欢 康兆萍 《气象》 北大核心 2025年第9期1046-1060,共15页
基于CMA对流尺度集合预报系统(CMA-CPEPS)和区域集合预报系统(CMA-REPS)对2023年中国汛期(6月15日至8月28日)降水预报性能进行评估,并检验“23·7”华北特大暴雨过程的预报,得到如下主要结论:CMA-REPS存在降水预报系统性偏强的问题,... 基于CMA对流尺度集合预报系统(CMA-CPEPS)和区域集合预报系统(CMA-REPS)对2023年中国汛期(6月15日至8月28日)降水预报性能进行评估,并检验“23·7”华北特大暴雨过程的预报,得到如下主要结论:CMA-REPS存在降水预报系统性偏强的问题,CMA-CPEPS显著改善了这一问题;相比于CMA-REPS,CMA-CPEPS对晴雨的预报及其随时间变化的预报能力明显更优,且对降水的概率预报和分辨能力更好;CMA-CPEPS和CMA-REPS离散度均偏小,两套系统离散度与均方根误差的比值及空间相关系数均相当;对于“23·7”华北特大暴雨过程的预报,CMA-CPEPS比CMA-REPS展现出更强的时空分布细节捕捉能力,且CMA-CPEPS在降水强度、降水强度随时间演变趋势以及强降水的时空分辨能力方面均更出色,尤其在短历时强降水的预报上具有明显优势。总体来说,CMA-CPEPS对2023年中国汛期降水的预报能力在CMA-REPS基础上提升明显。 展开更多
关键词 CMA对流尺度集合预报系统(CMA-CPEPS) CMA区域集合预报系统(CMA-REPS) “23·7”华北特大暴雨 FSS评分
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数值预报中气象卫星资料同化前处理技术进展 被引量:5
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作者 马刚 黄静 +5 位作者 巩欣亚 希爽 薛蕾 李娟 张鹏 龚建东 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期142-155,共14页
在数值天气预报变分同化中,利用同化前处理将卫星资料完成有效信息优选、资料拼接和稀疏化、初级通道选择、下边界参数耦合等处理,实现卫星资料同化对数值天气预报业务的正贡献,是决定海量卫星资料同化效率、质量和效果的重要环节。针... 在数值天气预报变分同化中,利用同化前处理将卫星资料完成有效信息优选、资料拼接和稀疏化、初级通道选择、下边界参数耦合等处理,实现卫星资料同化对数值天气预报业务的正贡献,是决定海量卫星资料同化效率、质量和效果的重要环节。针对多种格式的卫星资料,中国气象局研发标准格式的高时效卫星资料拼接等技术,有效减小整轨卫星资料时间滞后对数值天气预报业务的负面影响。对于风云气象卫星资料,将云和降水检测、资料质量分析等处理置于同化前处理中,实现多光谱资料融合的同化预质量控制,保证了风云卫星微波温度探测资料和红外高光谱资料的同化正贡献。利用统一资料格式对预处理卫星资料进行再处理,拓展针对卫星成像和主动探测资料的处理,将卫星资料同化的部分质量控制功能置于卫星资料同化前处理中,是风云卫星资料同化前处理技术发展的重要趋势。 展开更多
关键词 数值天气预报 气象卫星资料 同化前处理
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中国台风预报技术发展的历史、现状与未来
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作者 余晖 陈联寿 +9 位作者 谈哲敏 端义宏 杨梦琪 陈琛 李永平 陈国民 黄伟 钱奇峰 麻素红 王新 《气象学报》 北大核心 2025年第3期786-797,共12页
近百年来,中国台风预报技术的发展经历了看云识天、天气图分析、统计预报、统计-动力预报、数值预报及其集成应用等主要阶段。随着台风预报技术的发展,中国台风路径和强度的预报能力呈现出阶梯式跃进特征,准确性和稳定性均显著提升。展... 近百年来,中国台风预报技术的发展经历了看云识天、天气图分析、统计预报、统计-动力预报、数值预报及其集成应用等主要阶段。随着台风预报技术的发展,中国台风路径和强度的预报能力呈现出阶梯式跃进特征,准确性和稳定性均显著提升。展望未来,台风预报已进入突破台风精细结构预报和长时效预报挑战的新阶段,加强物理规律认识深化和人工智能技术发展相融合是未来台风预报技术发展的一条希望之路。 展开更多
关键词 台风 预报技术 预报评估
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数值天气预报资料同化的发展与展望
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作者 雷荔傈 翁富忠 +11 位作者 段晚锁 陈耀登 张林 王瑞春 杨俊 秦晓昊 韩威 李俊 闵锦忠 徐枝芳 陆其峰 龚建东 《气象学报》 北大核心 2025年第3期503-535,共33页
资料同化是结合数值天气预报与多源大气观测资料,以获得最能代表大气状态的数值天气预报所需初值的方法。随着数值模式和观测系统的迅速发展,资料同化已发展为可考虑大气不同时、空尺度不确定性特征、不同种类观测误差特性,具有动力约... 资料同化是结合数值天气预报与多源大气观测资料,以获得最能代表大气状态的数值天气预报所需初值的方法。随着数值模式和观测系统的迅速发展,资料同化已发展为可考虑大气不同时、空尺度不确定性特征、不同种类观测误差特性,具有动力约束、满足模式平衡性的先进理论和方法。也有越来越多的包括地面、飞机和卫星等多手段大气观测资料得以同化使用,包括极轨、静止气象卫星测量的辐射亮温,雷达探测的径向风和反射率因子信息,全球导航卫星系统无线电掩星探测资料等。为进一步改进高影响天气事件的数值预报,目标观测技术持续发展,指导获得最大预报正影响的观测区域。基于资料同化理论和方法的发展,中国的资料同化业务系统也得到了长足进步,建立了先进的资料同化业务系统,5 d全球天气预报水平在过去10年提升了约15%。在回顾过去百年资料同化发展历程的基础上,讨论了未来资料同化方法和业务系统框架的发展、新型观测资料的使用以及同化与人工智能的结合等研究方向。 展开更多
关键词 资料同化 多源观测 大气可预报性 数值天气预报
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一种CMA数值预报模式代码质量检测方法与实现
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作者 李佳静 杨泽 +3 位作者 王彬 刘易凡 董泽信 孟涛 《应用气象学报》 北大核心 2025年第2期155-163,共9页
中国气象局(CMA)数值预报的统筹研发对支撑平台的能力建设提出了更高要求,其中一个重要方面就是对数值预报模式代码的质量检测能力。目前缺乏有效针对数值预报模式代码的质量检测方法和工具,尤其对于性能缺陷和大规模代码的检测不能满... 中国气象局(CMA)数值预报的统筹研发对支撑平台的能力建设提出了更高要求,其中一个重要方面就是对数值预报模式代码的质量检测能力。目前缺乏有效针对数值预报模式代码的质量检测方法和工具,尤其对于性能缺陷和大规模代码的检测不能满足需要。为解决上述问题,该文针对子程序定义、数组操作和I/O操作等常见编程规则设计检测方法。该方法采用程序代码解析、抽象语法树匹配和流敏感的静态程序检测等关键技术,其中对分支和循环语句的分析方法有效避免了路径爆炸问题。基于该方法的检测工具在数值预报科创平台V1.0代码协同开发栏目提供使用,并应用于CMA区域数值模式的国省统筹研发。 展开更多
关键词 数值预报模式代码 代码质量 抽象语法树匹配 流敏感程序分析 有穷状态机
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CMA高分辨区域集合预报系统支撑北京冬奥会气象服务保障的评估分析 被引量:14
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作者 邓国 戴玲玲 +4 位作者 周玉淑 陈静 李红祺 陈法敬 王继志 《气象》 CSCD 北大核心 2022年第2期129-148,共20页
冰雪运动项目与气象条件关系密切,气象条件是冬奥会赛事顺利进行的关键因素之一。中国气象局地球系统数值预报中心根据2022年北京冬奥会比赛气象保障需求,基于多尺度混合初值扰动方法和侧边界扰动方法,初步建立了高分辨率区域集合预报... 冰雪运动项目与气象条件关系密切,气象条件是冬奥会赛事顺利进行的关键因素之一。中国气象局地球系统数值预报中心根据2022年北京冬奥会比赛气象保障需求,基于多尺度混合初值扰动方法和侧边界扰动方法,初步建立了高分辨率区域集合预报试验系统,针对北京冬奥会比赛同期时段开展了连续试验。初步试验统计结果表明:主要预报变量高、中、低层等压面要素集合平均值的均方根误差基本小于等于控制预报误差,体现了集合平均相对于单一确定性预报的优势;地面要素风和降水预报效果较好,但温度24 h预报偏差高于2℃,距离精准冬奥气象保障还有一定差距。针对试验期间两次寒潮大风过程开展了高分辨率区域集合预报,天气学分析的检验结果表明,集合预报产品可以比较准确地描述地面温度主要分布特征、寒潮移动过程和降水预报,为预报员提供寒潮标准24 h变温预报、大风预报等有价值的概率预测信息。基于诊断方法开发了能见度、大风、降水相态等对冬奥赛事运行和运动员表现有重要影响的天气要素集合预报产品,初步试验结果表明不同集合成员的取舍对能见度预报反应敏感,具有一定预报能力,但预报范围偏大,数值偏低,需进一步改进;阵风预报与实况大值区分布比较一致,降水相态预报与观测分布吻合,雨雪分界线,降雨、雨夹雪、雪、冰粒落区范围合理,进一步提升了北京冬奥会气象的保障能力。 展开更多
关键词 高分辨率 区域集合预报 冬季奥运会 气象保障
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CMA全球数值预报系统东亚地区中期大尺度预报误差溯源初步探究:个例分析 被引量:2
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作者 彭飞 李晓莉 +1 位作者 赵滨 陈静 《气象》 CSCD 北大核心 2022年第6期665-676,共12页
全球业务数值模式存在偶发的中期预报时效误差极端大的问题,对其溯源可为模式和同化系统改进提供重要参考。分析2020年1—2月中国气象局高分辨率全球同化预报系统(CMA-GFS)和较低分辨率全球集合预报系统(CMA-GEPS)业务预报在中期时效(6... 全球业务数值模式存在偶发的中期预报时效误差极端大的问题,对其溯源可为模式和同化系统改进提供重要参考。分析2020年1—2月中国气象局高分辨率全球同化预报系统(CMA-GFS)和较低分辨率全球集合预报系统(CMA-GEPS)业务预报在中期时效(6 d)的预报误差,利用集合敏感性分析方法,对东亚地区具有极端中期预报误差的一个个例(2020年2月8日12 UTC起报)进行了预报误差溯源研究。由CMA-GFS预报误差的时空演变特征及基于CMA-GEPS系统的集合敏感性分析结果得到了一个关于预报误差关键源区的初步推断,即为位于东亚上游地区的大西洋及欧洲西部地区(20°~90°N、90°W~60°E)。进而,将CMA-GEPS系统控制预报位于上述误差关键源区的初值替换为最优集合成员初值后,预报结果显示东亚地区500 hPa位势高度中期预报误差显著减小,不到原预报误差的50%,这进一步验证了识别出的关键误差源区的有效性。 展开更多
关键词 中期预报 误差溯源 集合预报 集合敏感性
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冰雹微物理过程影响对流云降水的数值模拟个例研究
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作者 李喆 陈小敏 +3 位作者 刘奇俊 马占山 江源 黄丽萍 《气象》 北大核心 2025年第2期182-190,共9页
使用高分辨率的中尺度天气数值预报系统CMA-MESO,在微物理方案中增加冰雹微物理过程,对山东一次对流云降水过程进行了数值模拟。通过对比分析,研究冰雹微物理影响对流云降水过程的机制和该模式对雹云降水过程的预报能力。结果显示,CMA-M... 使用高分辨率的中尺度天气数值预报系统CMA-MESO,在微物理方案中增加冰雹微物理过程,对山东一次对流云降水过程进行了数值模拟。通过对比分析,研究冰雹微物理影响对流云降水过程的机制和该模式对雹云降水过程的预报能力。结果显示,CMA-MESO模式能够较好地模拟这次对流降水过程,与观测相比,模式结果中的飑线生命周期与实况相当,降水分布及量级与实况接近。模拟区域平均液水、冰水路径,控制组大于含冰雹的试验组,在对流发展时,试验组对流核心区垂直速度略有增强,其余时刻有所下降。当冰雹产生时,由于冰雹的下落速度强于其他水凝物,在下落过程中融化吸热试验组强于控制组,抑制了对流的发展。增加冰雹会影响对流降水,试验组的中雨[1~10 mm·(24 h)^(-1)]面积占总降水面积比例减少,而大雨及以上[>10 mm·(24 h)^(-1)]面积占总降水面积比例稍有增加。就降水量而言,增加冰雹后,试验组的中小量级降水强度无明显变化,而大雨及以上量级降水的强度增大。 展开更多
关键词 CMA-MESO 冰雹 云微物理方案 对流云降水
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集合预报进展、挑战及展望
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作者 陈静 朱跃建 +11 位作者 段晚锁 智协飞 闵锦忠 李晓莉 邓国 袁慧玲 冯杰 杜钧 李巧萍 龚建东 沈学顺 穆穆 《气象学报》 北大核心 2025年第3期480-502,共23页
系统概述了集合预报的发展历程和中外主要的集合预报方法,重点回顾了中国全球/区域集合预报系统的发展历程、集合预报系统业务技术、初值扰动技术、模式扰动技术和集合预报应用的进步,以及与当前国际主要数值预报中心集合预报水平的对... 系统概述了集合预报的发展历程和中外主要的集合预报方法,重点回顾了中国全球/区域集合预报系统的发展历程、集合预报系统业务技术、初值扰动技术、模式扰动技术和集合预报应用的进步,以及与当前国际主要数值预报中心集合预报水平的对比。针对集合预报系统逐步走向对流尺度、人工智能模型的趋势,从业务、科研、人工智能与集合预报、天气与气候一体化以及用户需求等方面分析了集合预报技术发展面临的主要挑战,并对未来发展做了展望。 展开更多
关键词 集合预报 方法 中国集合预报 回顾
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青藏高原观测对2020年长江中下游地区梅雨降水过程预报的影响
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作者 庄照荣 田伟红 +1 位作者 陈雨潇 陈静 《大气科学学报》 北大核心 2025年第2期217-228,共12页
青藏高原对我国气候、天气有重要的影响,青藏高原地区的观测分布相对于我国东部区域虽然密度稀疏,但对我国东部长江中下游地区预报有一定的影响。本文利用CMA-MESO快速更新循环系统对2020年7月上旬长江中下游地区的梅雨天气过程进行模拟... 青藏高原对我国气候、天气有重要的影响,青藏高原地区的观测分布相对于我国东部区域虽然密度稀疏,但对我国东部长江中下游地区预报有一定的影响。本文利用CMA-MESO快速更新循环系统对2020年7月上旬长江中下游地区的梅雨天气过程进行模拟,研究青藏高原地区观测资料的缺失对下游地区天气系统预报的影响。试验结果表明,青藏高原地区的观测资料缺失明显影响长江中下游地区24~72h的地面2m温度和10m风场预报质量,对前3d的降水预报也有显著负贡献。目标区观测资料影响估计也表明,青藏高原观测资料的影响主要在长江中下游地区,24~72h的预报信号方差在长江中下游地区最大。因此,改进长江中下游地区预报质量也需要考虑青藏高原的观测资料影响。另外,针对我国东部区域进行高分辨率模式模拟时,往往研究区域范围不包括青藏高原地区,但研究区域外的观测和预报信息时空传播对预报的影响也不可忽视。 展开更多
关键词 青藏高原观测 梅雨期降水 三维变分 CMA-MESO 快速更新分析预报
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台风“暹芭”残余环流引发中国东部暴雨的影响原因及数值模拟研究 被引量:2
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作者 马怡轩 于翡 徐国强 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期834-844,共11页
台风“暹芭”不仅是2022年首个登陆中国的台风,也是自2015年台风“彩虹”以来登陆粤西的最强台风,其登陆后减弱的残余环流不断北移,深入内陆与中纬度西风槽相结合,给我国东部地区带来了影响范围广且持续性强的暴雨过程,为了研究引起这... 台风“暹芭”不仅是2022年首个登陆中国的台风,也是自2015年台风“彩虹”以来登陆粤西的最强台风,其登陆后减弱的残余环流不断北移,深入内陆与中纬度西风槽相结合,给我国东部地区带来了影响范围广且持续性强的暴雨过程,为了研究引起这种罕见天气过程的影响因子,基于区域中尺度预报系统CMA-MESO(China Meteorological Administration Mesoscale Model)5.1版本对台风“暹芭”残余环流北上过程共设计6组试验进行数值模拟和诊断分析。结果表明:台风“暹芭”东西两侧的南亚高压和副热带高压两个反气旋有利于低压环流北上,在我国东部广阔平原和丘陵的地形条件下,槽前西南气流不断引导其快速向东北方向移动;台风“暹芭”进入渤海后,受槽后干冷空气影响,冷空气入侵环流底部,斜压性增强,暖湿气流显著抬升,对流不稳定结构进一步增强;同时有来自南海的深厚西南暖湿气流和台风“艾利”外围源源不断的水汽输送,在地形、动热力和水汽条件的共同作用下,台风“暹芭”残余环流在我国东部引发大暴雨过程。 展开更多
关键词 台风“暹芭” 地形 西风槽 水汽 暴雨
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基于风云三号卫星组网微波湿度计观测资料的西南涡预报晴空同化初步分析 被引量:1
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作者 姜祈帆 陈科艺 +2 位作者 希爽 张利红 范娇 《大气科学学报》 北大核心 2025年第1期106-121,共16页
从2008年5月发射FY-3A星到2023年相继发射FY-3G星和FY-3F星,风云三号极轨系列卫星观测网越发完善,使得卫星资料在时间和空间上的分辨率都得到很大提高,促进了我国数值天气预报的发展。西南涡受复杂地形影响而生成于青藏高原东侧700~850 ... 从2008年5月发射FY-3A星到2023年相继发射FY-3G星和FY-3F星,风云三号极轨系列卫星观测网越发完善,使得卫星资料在时间和空间上的分辨率都得到很大提高,促进了我国数值天气预报的发展。西南涡受复杂地形影响而生成于青藏高原东侧700~850 hPa高度,是影响我国夏季暴雨的主要天气系统。本研究基于WRF模式及WRFDA同化系统,利用FY-3C和FY-3D卫星组网微波湿度计观测资料进行晴空同化试验,并探究不同稀疏化设置对预报的影响。结果表明:与星下点分辨率相近的30 km稀疏化设置对于同化和预报的效果最好;同化卫星组网资料优于单个卫星资料,从而改善预报降水落区,降低大量级降水的虚报率,使降水预报准确率得到提高;单独同化FY-3C星微波湿度计资料对湿度场预报的积极影响更大,而单独同化FY-3D星微波湿度计资料对风场的预报改善更好。 展开更多
关键词 西南涡 风云三号卫星 MWHS-2辐射率资料 组网同化 稀疏化设置
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基于再分析数据和集合预报产品的对流潜势评估 被引量:1
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作者 王婧卓 陈静 +1 位作者 马若赟 梁晨 《应用气象学报》 北大核心 2025年第2期218-232,共15页
该文对比2023年7月1日—9月30日欧洲中期天气预报中心第5代再分析数据(ECWMF reanalysis version5,ERA5)、中国气象局全球再分析数据(CMA global reanalysis,CRA)、中国气象局全球集合预报系统(CMA-Global Ensemble Prediction System,C... 该文对比2023年7月1日—9月30日欧洲中期天气预报中心第5代再分析数据(ECWMF reanalysis version5,ERA5)、中国气象局全球再分析数据(CMA global reanalysis,CRA)、中国气象局全球集合预报系统(CMA-Global Ensemble Prediction System,CMA-GEPS)控制预报产品与无线电探空仪观测数据计算的对流潜势指数,并利用国家雷电探测系统闪电定位数据识别雷暴潜势阈值。结果表明:ERA5数据的对流有效位能误差最小,与观测数据相关系数最高,CMA-GEPS控制预报产品次之,而CRA数据的对流有效位能存在正误差,且分布较为离散。复合参数表现与对流有效位能一致。ERA5数据、CRA数据、CMA-GEPS控制预报产品与观测数据的垂直风切变相关系数较高,但均存在较小的负平均误差。与0~6 km垂直风切变相比,ERA5数据、CRA数据、CMA-GEPS控制预报产品的0~1 km垂直风切变与观测数据的相关系数更低,平均误差更高,不宜用于开展对流潜势指数研究。对流有效位能和复合参数可在一定程度上区分雷暴事件和非雷暴事件,但潜势预报阈值会随着数据和区域的不同发生变化,是一种概率指标。 展开更多
关键词 再分析数据 模式预报产品 对流潜势指数 雷暴潜势阈值
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基于ESMF/NUOPC耦合框架的GRIST-WW3气-浪耦合模式及其数值模拟初探
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作者 郜婕 容新尧 +2 位作者 张祎 付振 林鹏飞 《气象学报》 北大核心 2025年第5期1301-1312,共12页
气-浪相互作用是海-气交互面重要的动力学过程。海表空气动力粗糙度是气-浪相互作用的关键变量。旨在构建气-浪耦合系统并初步探索海浪模式提供的海表空气动力粗糙度对天气、气候模拟的影响。研究依托ESMF/NUOPC地球系统耦合框架,基于全... 气-浪相互作用是海-气交互面重要的动力学过程。海表空气动力粗糙度是气-浪相互作用的关键变量。旨在构建气-浪耦合系统并初步探索海浪模式提供的海表空气动力粗糙度对天气、气候模拟的影响。研究依托ESMF/NUOPC地球系统耦合框架,基于全球-区域一体化预测系统(GRIST)和海浪模式(WW3),发展了GRIST-WW3气-浪耦合模式系统。耦合系统中由大气模式提供海表10 m风场驱动海浪模式运行,根据海浪模式反馈的波浪参数计算海表粗糙度并导入大气模式。模拟结果表明,GRIST-WW3气-浪耦合模式系统能够保证大气和海浪模式的准确数据交换和高效运行,可再现和观测较为一致的海表风场和有效波高的空间分布。在南半球西风带和台风附近等高风速区域,GRIST模式模拟的10 m风速和有效波高相对ERA5再分析数据偏高。引入气-浪双向耦合过程显著提高了海表粗糙度的平均值和离散度,可减小高风速区域的模拟误差。在台风“烟花”个例的模拟试验中,气-浪耦合对台风中心最低气压的影响较小,对台风路径和10 m最大风速的模拟有一定优化效果。海表粗糙度参数化方案显著影响气-浪耦合模式系统在高风速区域的模拟准确性,方案后续优化应基于模式偏差特征,以降低风速模拟的偏差为主要出发点。 展开更多
关键词 气-浪耦合模式系统 ESMF/NUOPC 耦合框架 GRIST 台风模拟
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微波辐射资料同化对华北“23·7”极端暴雨预报影响
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作者 钟霈雯 陈耀登 +3 位作者 谢彦辉 陈敏 范水勇 李娟 《应用气象学报》 北大核心 2025年第2期142-154,共13页
为考察中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMA-MESO)同化多源极轨卫星微波辐射资料在极端暴雨事件预报中的应用能力及效果,针对晨昏、上午和下午3种轨道卫星微波温度探测通道辐射资料,开展质量控制、偏差订正及其统计特征分析,评估多源... 为考察中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMA-MESO)同化多源极轨卫星微波辐射资料在极端暴雨事件预报中的应用能力及效果,针对晨昏、上午和下午3种轨道卫星微波温度探测通道辐射资料,开展质量控制、偏差订正及其统计特征分析,评估多源极轨卫星微波辐射资料同化应用对华北“23·7”极端暴雨事件的预报影响。结果表明:多源微波温度探测通道辐射资料同化有效改善模式初始场温度;降低模式预报场的温度、湿度和风场误差;提高降水预报准确性,尤其改善了24 h时效特大暴雨量级(不低于250 mm)降水预报,临界成功指数评分改进率达14%。诊断分析表明:同化多源极轨卫星微波温度探测通道辐射资料后,模式对强降水区域的动力、热力、水汽条件模拟更强且更有利于强对流发展,有效提高了对此次暴雨过程的降水预报能力。 展开更多
关键词 多源极轨卫星 微波辐射资料同化 CMA-MESO模式 暴雨预报
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东亚季风区集合预报扰动增长的时空不均匀特征分析
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作者 吴筱雯 陈静 +3 位作者 王婧卓 马雅楠 刘昕 陈法敬 《热带气象学报》 北大核心 2025年第2期270-287,共18页
为深入认识东亚季风区集合预报扰动增长的时空变化特征,以更好地改进该区域集合预报扰动结构,基于中国气象局区域集合预报模式(CMA-REPS),利用2021年1—12月集合预报结果,选取扰动能量、离散度和集合一致性等评估指标,对比分析不同纬度... 为深入认识东亚季风区集合预报扰动增长的时空变化特征,以更好地改进该区域集合预报扰动结构,基于中国气象局区域集合预报模式(CMA-REPS),利用2021年1—12月集合预报结果,选取扰动能量、离散度和集合一致性等评估指标,对比分析不同纬度风场和温度场集合预报扰动增长的时空变化特征,并分析了一次典型降水过程的集合预报扰动增长特征。(1)集合预报扰动增长过程中集合离散度时空分布具有纬度带差异和季节特征。离散度大小呈现由北向南递减趋势。在45~60°N、30~45°N区域,集合预报离散度的最大值通常出现在春季,这与大气环流季节转换、冷暖空气交汇等相关,具有明显的流依赖特征,而在15~30°N低纬区域的集合预报离散度最大值则通常出现在夏季,这与台风活动有关。同时值得关注的是青藏高原地区表现为一个集合离散度大值区,可能与青藏高原大地形对预报扰动增长影响有关。(2)预报扰动增长过程中,集合一致性的时空分布特征与离散度基本一致。45~60°N、30~45°N中高纬度区域的集合一致性在春季更接近1;在15~30°N低纬地区,集合一致性夏季更接近1,但各季节一致性均明显偏小。(3)集合预报扰动能量及其增长率的垂直分布同样具有显著的纬度差异和季节差异。在45~60°N、30~45°N中高纬度区域,扰动总能量在高层和低层存在大值区,最大值出现在春季;在15~30°N低纬区域扰动总能量偏小且随高度变化不明显,而且各季节扰动能量增长率也偏小,说明需要特别发展低纬区域集合预报扰动方法。集合预报扰动增长表现出的季节性、流依赖性和区域变化等特征,表明东亚季风区的集合扰动方法需要针对不同纬度和不同季节进行分别研究,尤其需要关注低纬区域集合预报扰动结构调整。 展开更多
关键词 集合预报 增长特征 季节特征 纬度带差异
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高分辨率区域集合预报混合侧边界扰动方法研究
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作者 王婧卓 李红祺 +2 位作者 陈静 徐致真 姚梦颖 《气象》 北大核心 2025年第9期1029-1045,共17页
受限于有限区域,侧边界扰动是区域集合预报的主要扰动方法之一。然而,如何为中国气象局高分辨率区域集合预报系统构建侧边界扰动以提高预报技巧仍不明确。本文利用中国气象局全球集合预报系统扰动场及区域确定性模式的侧边界场,开发了... 受限于有限区域,侧边界扰动是区域集合预报的主要扰动方法之一。然而,如何为中国气象局高分辨率区域集合预报系统构建侧边界扰动以提高预报技巧仍不明确。本文利用中国气象局全球集合预报系统扰动场及区域确定性模式的侧边界场,开发了一种混合侧边界扰动方法,并通过动态扰动系数调整扰动振幅。结果表明,无侧边界扰动会抑制预报后期扰动能量的增长,导致集合离散度不足。混合侧边界扰动方案可提高α中尺度和大尺度的扰动能量谱,改进等压面要素和降水的离散度技巧和概率预报技巧。与混合侧边界扰动方案相比,动态混合侧边界扰动方案能增加波长100 km以上的波谱能量,提高离散度技巧关系及低层要素和24 h时效以后的降水概率预报技巧,显示出良好的业务应用潜力。 展开更多
关键词 高分辨率区域集合预报 混合侧边界扰动 动态扰动系数 离散度技巧关系
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基于CMIP6情景的中国气候损失评估
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作者 刘昌义 史向珍 +3 位作者 杨历 刘杰 刘文锴 史学丽 《中国人口·资源与环境》 北大核心 2025年第3期1-12,共12页
评估气候损失有助于量化碳中和目标下气候政策的潜在成本和效益。目前,针对中国气候损失评估的研究较少,在评估模型方法、分领域影响机理、数据一致性等方面,不同的研究存在较大差异,导致结果缺乏可比性。该研究基于简化气候模型构建一... 评估气候损失有助于量化碳中和目标下气候政策的潜在成本和效益。目前,针对中国气候损失评估的研究较少,在评估模型方法、分领域影响机理、数据一致性等方面,不同的研究存在较大差异,导致结果缺乏可比性。该研究基于简化气候模型构建一个气候损失的综合评估框架,并利用最新的CMIP6情景数据,采用自下而上的方法对中国8个领域的气候损失函数进行修订和校准,量化测算了3组SSPs情景(SSP1-2.6,SSP2-4.5,SSP5-8.5)下市场领域和非市场领域的气候损失,率定了中国总气候损失函数。相较于其他直接将基于全球设定的气候损失函数应用于中国或直接设定总气候损失函数的研究,该研究率定的分领域气候损失函数及总气候损失函数更符合中国实际。量化评估结果表明,中国总气候损失随温升呈非线性增加趋势。在与实现国家自主贡献减排目标排放路径较接近的SSP2-4.5情景下,中国温升将于2040年后超过2℃,导致每年超过5%的GDP潜在损失。非市场领域气候损失远高于市场领域气候损失,其中人类健康气候损失和海平面上升带来的气候损失是未来中国气候损失快速增加的主要因素,其次是气象灾害、农业、水资源、林业、生态系统和能源消费。实现《巴黎协定》温控目标可以避免巨大的气候损失,到21世纪末,在实现全球1.5℃和2℃温控目标下,中国总气候损失相当于当年GDP的比例分别为3.9%、5.8%,相较于基准情景SSP5-8.5,可分别避免22.95%和21.02%的额外气候损失。此外,通过对比CMIP5和CMIP6的气候变量及经济社会因素对中国气候损失的影响,发现CMIP6下的总气候损失绝对量有所增加,总气候损失占GDP的比例增加1%~1.4%。 展开更多
关键词 气候变化 综合评估模型 气候损失 气候损失函数
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