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华南复杂地形下GRAPES_Meso 3 km对流尺度模式前汛期精细化降水预报评估 被引量：9
1
作者 陈静 庞波 +4 位作者 吴政秋 陈法敬 陈雨潇 刘昕 马雅楠 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期99-111,共13页
为深入认识GRAPES_Meso(Global/Regional Assimilation and Prediction System)3 km对流尺度区域模式对华南前汛期精细化降水的预报性能,为模式改进及业务应用提供参考依据,利用广东省86个站点逐小时观测降水资料和国家气象信息中心多... 为深入认识GRAPES_Meso(Global/Regional Assimilation and Prediction System)3 km对流尺度区域模式对华南前汛期精细化降水的预报性能,为模式改进及业务应用提供参考依据,利用广东省86个站点逐小时观测降水资料和国家气象信息中心多源融合降水资料,针对广东省复杂地形特点,结合距海岸线的远近及站点地形特点,将86个站划分为沿海东部、沿海西部和内陆地区三个子区域,采用二分类降水预报检验方法,定量评估了2020年5月18日—6月18日华南前汛期降水预报效果。结果显示,GRAPES_Meso 3 km模式精细化降水预报技巧受广东复杂地形影响较大,广东沿海东部和内陆地区24 h时累积降水的小雨、中雨、大雨量级预报成功指数(Threat Score,TS)、公平成功指数(Equitable Threat Score,ETS)评分高于沿海西部地区,尽管暴雨预报评分具有此相同特征,但三个子区域的暴雨预报评分总体较低;从3 h累积降水预报评分看,沿海东部、沿海西部及内陆地区等三个子区域存在明显的日变化特征,但是沿海东部及西部与内陆地区表现有所不同,沿海东部和西部降水预报评分夜间较低(预报偏差偏高),白天相对较高(预报偏差偏低),而内陆地区则是夜间较高(预报偏差偏低),白天相对较低(预报偏差偏高)。沿海西部预报评分相对较低的原因是由于检验时段内广东地区存在一个弱的风切变,而沿海西部大部分地区正好处于切变线南侧的温度高值区控制,但模式模拟该区域的日平均温度较实况偏低,导致沿海西部模式预报降水空报较多,降低其降水预报技巧。 展开更多
关键词 华南前汛期 GRAPES对流尺度模式 精细化降水预报 检验评估
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一次高温事件的GRAPES对流尺度模式预报能力评估
2
作者 徐璇烨 蔡宏珂 《自然科学》 2022年第6期1034-1044,共11页
为了评估GRAPES对流尺度模式对高温事件的预报能力,本文选取成都市及其周边区域(102˚E~105˚E, 30˚N~31.5˚N),7月28日至8月4日的GRAPES 3 km模式温度预报资料、ERA5温度再分析资料和成都市各测站常规资料中的温度资料,利用图像识别的特... 为了评估GRAPES对流尺度模式对高温事件的预报能力,本文选取成都市及其周边区域(102˚E~105˚E, 30˚N~31.5˚N),7月28日至8月4日的GRAPES 3 km模式温度预报资料、ERA5温度再分析资料和成都市各测站常规资料中的温度资料,利用图像识别的特征区域提取算法提取出温度高于30℃的区域,通过计算相关系数等对此次成都市的高温事件进行GRAPES对流尺度模式高温事件预报能力评估。本文从四个方面进行讨论:高温事件的开始时间、结束时间、高温区域面积和高温强度。结果表明:1) GRAPES对流尺度模式预报高温区域中心变化趋势与ERA5再分析资料的高温区域中心变化趋势相一致,但GRAPES对流尺度模式对高温区域中心的预报与ERA5再分析资料相比整体偏北、偏西。2) GRAPES对流尺度模式对高温出现和结束的时段的预报与ERA5再分析资料高温出现和结束时间相比均有所提前,高温开始时间提前1~2小时,高温结束时间提前1~3小时。3) GRAPES对流尺度模式预报高温区域面积与ERA5再分析资料相比整体偏大,二者高温面积相关性较高,高温区域面积的预报能力较好。4) GRAPES对流尺度模式出现高温时段温度变化趋势与ERA5再分析资料相符合,GRAPES对流尺度模式对高温强度的预报与ERA5再分析资料的高温强度相比整体较弱。 展开更多
关键词 GRAPES对流尺度模式 ERA5再分析资料 高温 评估
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GRAPES对流尺度集合预报模式中不同尺度初始扰动能量的演变特征
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作者 马雅楠 陈静 +2 位作者 徐致真 王婧卓 刘昕 《大气科学》 CSCD 北大核心 2023年第5期1541-1556,共16页
对流尺度数值预报对初始场的微小扰动非常敏感,且初始扰动的演变具有模式依赖、环流依赖和尺度依赖特征,如何构建合理的初始扰动场是国内外对流尺度集合预报领域尚未解决的难点问题和研究前沿。本文基于中国气象局3 km水平分辨率的GRAPE... 对流尺度数值预报对初始场的微小扰动非常敏感,且初始扰动的演变具有模式依赖、环流依赖和尺度依赖特征,如何构建合理的初始扰动场是国内外对流尺度集合预报领域尚未解决的难点问题和研究前沿。本文基于中国气象局3 km水平分辨率的GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System)对流尺度模式,利用其同化分析系统的背景误差和一个二维随机型,构建大、中、小三个尺度的初始扰动场,并选取中国夏季一次典型的多区域强降水天气个例,开展对流尺度集合预报试验,对比分析了大、中、小尺度初始扰动能量的时空演变和谱分解特征,以期为构建适用于GRAPES对流尺度集合预报的初始扰动场提供依据。研究结果表明,在GRAPES 3 km对流尺度模式中:(1)大、中、小尺度初始扰动总能量的增长过程具有明显差异。大尺度初始扰动总能量随着模式积分呈增长趋势,尤以对流层中高层的持续增长为甚;而中、小尺度初始扰动总能量随着模式积分以日变化为主,表现为下午至傍晚(夜晚至清晨),扰动总能量显著增加(减小),且扰动总能量小尺度分量的日变化占主导,这可能是由于太阳辐射引起地表加热,使得白天的对流活动比夜晚活跃,且对流直接影响了扰动总能量小尺度分量的变化。此外,大、中、小尺度初始扰动总能量增长均以扰动动能增长为主,扰动位能在对流层低层的增长不可忽略。(2)大、中、小尺度初始扰动总能量增长具有环流依赖特征。对北支气流控制的中高纬天气区,在斜压不稳定较强的低槽区,大尺度初始扰动总能量增长突出,而在槽后西北气流区,大、中、小尺度初始扰动总能量均不增长;对南北气流交汇区,仍以大尺度初始扰动总能量增长最为明显;对南海夏季风影响区,大、中、小尺度初始扰动总能量发展均较弱,扰动位能增长与区域降水大值率演变有较好的对应关系。(3)大、中、小尺度初始扰动总能量的谱分析结果显示,不同积分时段扰动总能量的多尺度串级特征有差异。积分前3 h主要为扰动总能量的大尺度分量向小尺度分量降尺度串级,积分6 h后则为中、小尺度分量的升尺度串级。上述研究结果表明,在天气系统复杂、动力不稳定时空分布不均匀的区域(如中国区域)发展对流尺度集合预报时,有必要针对不同的不稳定天气区,构建具有尺度依赖和环流依赖的初始扰动结构。 展开更多
关键词 GRAPES 3 KM 对流尺度模式 集合预报 不同尺度初始扰动 扰动能量演变 环流依赖
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广西对流尺度数值预报模式产品在南宁的应用初探 被引量：4
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作者 苏兆达 潘杰丽 +2 位作者 梁岱云 黄增俊 韦覃武 《气象研究与应用》 2022年第1期66-72,共7页
利用广西对流尺度数值预报模式的部分产品、1h广西区域自动站气象观测资料、850hPa及500hPa实况形势场、雷达组合反射率资料、雷达外推客观预报产品,采用时间横向、纵向对比法,通过选取典型个例,对广西对流尺度数值预报模式产品(主要针... 利用广西对流尺度数值预报模式的部分产品、1h广西区域自动站气象观测资料、850hPa及500hPa实况形势场、雷达组合反射率资料、雷达外推客观预报产品,采用时间横向、纵向对比法,通过选取典型个例,对广西对流尺度数值预报模式产品(主要针对降水及雷达组合反射率产品)与实况进行分时段对比分析,并研究模式偏差的可能原因。结果表明,在0~3h中广西对流尺度数值预报模式产品比雷达外推客观预报产品可用性低,3~6h(特别是4~6h)段可用性明显增加;模式非整点逐12min产品比整点产品模拟结果更接近实况;在明显系统影响下,能提前4~6h准确预报出对流演变趋势,对局地降水也有很好指示意义,但范围和位置有偏差,有一定空报;在弱系统影响下,能提前4~6h较准确地预报出局地强降水的演变,对短时预报预警有积极的参考意义,但局部降水强度存在较明显偏差,范围偏大,空报较多;对锋面造成的大风演变有很好的指示意义。 展开更多
关键词 对流尺度数值模式 雷达外推产品 演变过程 空报
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GRAPES_3 km数值模式对流风暴预报能力的多方法综合评估 被引量：27
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作者 张小雯 唐文苑 +2 位作者 郑永光 盛杰 朱文剑 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第3期367-380,共14页
利用传统点对点TS评分、邻域法以及对象检验等多种方法,综合评估了GRAPES_3 km模式的对流风暴预报性能,分析了传统检验方法和新型空间检验方法对高分辨率模式评估的适用性和差异性,并同GRAPES_Meso模式的相关结果进行了对比。结果表明:... 利用传统点对点TS评分、邻域法以及对象检验等多种方法,综合评估了GRAPES_3 km模式的对流风暴预报性能,分析了传统检验方法和新型空间检验方法对高分辨率模式评估的适用性和差异性,并同GRAPES_Meso模式的相关结果进行了对比。结果表明:对强对流典型个例的预报评估发现,综合应用多种评估方法能够更全面地评估对流风暴预报,获取模式在对流风暴初生和发展变化过程中的预报性能。使用点对点评分方法,GRAPES_3 km模式对风暴和强风暴的预报都明显优于GRAPES_Meso模式。对于模式不同起报时间的预报,起报时间越新预报效果越好。邻域TS方法考虑了时空偏差,GRAPES_3 km模式20和35 dBz采用时间邻域1 h,空间点对点时预报技巧最高;50 dBz时空偏差较大,时间邻域尺度为3 h技巧最高。分数技巧评分(FSS)显示GRAPES_3 km模式对不同阈值的对流风暴预报均能达到最低技巧尺度,而GRAPES_Meso模式对35 dBz以上的对流风暴基本无预报能力。对象检验可以评估对流风暴特征的预报效果,GRAPES_3 km模式的对流风暴个数预报与实况较为一致,但面积预报明显低估。该模式对β中尺度的对流风暴形态、位置等预报较好,对γ中尺度的对流风暴预报尺度偏大、形状偏圆、轴角偏小,对α中尺度的对流风暴预报尺度偏小、形状偏扁、轴角偏大。GRAPES_Meso模式的对流风暴面积、个数、尺度预报较实况均偏小,位置预报偏差较大,形状预报较实况偏圆、轴角偏小。传统点对点TS评分方法和新型空间检验方法对高分辨率模式对流风暴预报的检验结论一致,依然具有一定的参考价值,但新型空间检验方法能够提供更详细的评估信息。 展开更多
关键词 对流许可尺度模式 GRAPES 时空尺度分析 邻域法 对象检验 分数技巧评分
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对流允许尺度区域气候模拟和未来预估的最新进展
6
作者 熊雅婷 董广涛 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期576-588,共13页
伴随着近年来高性能计算资源的快速提高,模式的水平分辨率逐渐精细化。对流允许尺度(分辨率为4 km及以上)区域气候模式已成为当前区域气候模式发展和应用的主要方向之一。通过文献调研对对流允许尺度区域气候模式的4种建模方式、相比于... 伴随着近年来高性能计算资源的快速提高,模式的水平分辨率逐渐精细化。对流允许尺度(分辨率为4 km及以上)区域气候模式已成为当前区域气候模式发展和应用的主要方向之一。通过文献调研对对流允许尺度区域气候模式的4种建模方式、相比于传统分辨率区域气候模式的增值能力以及未来气候预估进行了回顾和总结。对流允许尺度区域气候模式无需使用对流参数化方案就可以显式表示深对流过程,在一定程度上改善了模式对复杂地形和地表强迫的表现能力。对流允许尺度区域气候模式在模拟降水特征(降水日变化、持续时间、次日尺度降水强度和短时强降水强度)、积雪特征(雪深和覆盖率)、中尺度对流系统特征(数量和周期)、热带气旋特征(强度、路径)以及城市热岛形态等方面存在显著增值能力。目前,对流允许尺度区域气候模式仍然存在诸多挑战和不确定性,今后可利用更高分辨率数据集、改进的云微物理过程和边界层参数化方案以及更高性能的计算资源,进一步提高对流允许尺度区域气候模拟和应用能力。 展开更多
关键词 对流允许尺度模式 区域气候模拟 增值 未来气候预估
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