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基于STNSRP扰动降尺度的太湖流域未来降雨预测
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作者 蒋飞卿 朱易青 +5 位作者 朱超 陈宇飞 夏翔 牛智星 嵇海祥 王赠安 《水资源保护》 北大核心 2026年第1期173-183,共11页
针对当前统计降尺度方法在模拟极端降雨时的不足,将不确定性估计与降尺度结合,采用多站点Neyman-Scott矩形脉冲(STNSRP)模型,引入基于全球气候模式的扰动变化因子,开发了针对极端降雨的STNSRP扰动降尺度模型,据此预测了2026—2100年太... 针对当前统计降尺度方法在模拟极端降雨时的不足,将不确定性估计与降尺度结合,采用多站点Neyman-Scott矩形脉冲(STNSRP)模型,引入基于全球气候模式的扰动变化因子,开发了针对极端降雨的STNSRP扰动降尺度模型,据此预测了2026—2100年太湖流域的降雨。结果表明:STNSRP扰动降尺度模型采用随机点过程模拟降雨,有效模拟了降雨的极端特征,并提高了模拟精度,其模拟效果优于传统Delta法和Neyman-Scott矩形脉冲扰动降尺度模型;太湖流域2026—2100年年降水量呈增加趋势,增幅约为0.939 mm/a;汛期降水量大部分时间增加,且增加幅度随近期、中期、远期的时间推移而增大,而1月和10—11月的降水量将减少;西部山区未来降水量增幅大于东部平原区,浙西区大于湖西区;太湖流域降雨将趋于集中化,极端降雨强度和频率均有所增加;太湖流域未来水旱灾害防御中应着重加强防洪排涝工程体系建设,科学优化水库调度与水资源配置策略,健全极端天气下的应急响应机制。 展开更多
关键词 降雨预测 极端降雨 GCM降尺度 多站点Neyman-Scott矩形脉冲模型 扰动降尺度模型 太湖流域
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基于不同检验方法的台风“卡努”多模式降水预报性能分析
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作者 杨瑞雯 曲荣强 +2 位作者 李杨 谭政华 于凡越 《海洋气象学报》 2026年第1期75-85,共11页
针对2023年第6号台风“卡努”影响辽宁及周边地区产生的强降水,采用TS评分(threat score)检验法和多种空间检验法,检验分析CMA_MESO、CMA_GFS和EC_IFS模式的日降水24 h、48 h和72 h预报在强度、落区形态结构和位置3方面的偏差特征。(1)T... 针对2023年第6号台风“卡努”影响辽宁及周边地区产生的强降水,采用TS评分(threat score)检验法和多种空间检验法,检验分析CMA_MESO、CMA_GFS和EC_IFS模式的日降水24 h、48 h和72 h预报在强度、落区形态结构和位置3方面的偏差特征。(1)TS评分检验表明,CMA_MESO、CMA_GFS和EC_IFS模式在24 h预报时效下对大雨以下量级预报的TS评分分别为0.64、0.66和0.69,随着降水阈值的增大,TS评分值降低至0.4左右。EC_IFS的TS评分最好,CMA_MESO空报率最大。(2)SAL(structure,amplitude and location)空间检验表明,3个数值模式降水整体位置预报基本一致,但降水强度预报均偏弱,EC_IFS的预报落区结构预报与实况最相似,但对暴雨以上量级范围较实况偏大。(3)MODE(method for object based diagnostic evaluation)属性综合相似度评分表明,CMA_GFS模式对于此次台风降水预报不稳定;CMA_MESO模式预报稳定,但对于暴雨量级预报效果不理想;EC_IFS模式24 h预报时效下的相似度评分最高,对于此次台风降水预报可靠性最高。空间检验法相比传统TS评分,能更精准定位模式在暴雨量级上的结构偏差,并量化雨带位置偏移。在实际业务工作中,应根据不同需求选择不同的检验方式,同时也可将不同的检验方法相结合,从不同角度分析数值模式的预报性能,有助于提高相似台风降水预报的模式适用性。 展开更多
关键词 台风“卡努” 偏差 TS评分检验 空间检验
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Deep neural network based on adversarial training for short-term high-resolution precipitation nowcasting from radar echo images
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作者 Ruikai YANG Shuangjian JIAO Nan YANG 《Journal of Oceanology and Limnology》 2026年第1期85-98,共14页
Precipitation nowcasting is of great importance for disaster prevention and mitigation.However,precipitation is a complex spatio-temporal phenomenon influenced by various underlying physical factors.Even slight change... Precipitation nowcasting is of great importance for disaster prevention and mitigation.However,precipitation is a complex spatio-temporal phenomenon influenced by various underlying physical factors.Even slight changes in the initial precipitation field can have a significant impact on the future precipitation patterns,making the nowcasting of short-term high-resolution precipitation a major challenge.Traditional deep learning methods often have difficulty capturing the long-term spatial dependence of precipitation and are usually at a low resolution.To address these issues,based upon the Simpler yet Better Video Prediction(SimVP)framework,we proposed a deep generative neural network that incorporates the Simple Parameter-Free Attention Module(SimAM)and Generative Adversarial Networks(GANs)for short-term high-resolution precipitation event forecasting.Through an adversarial training strategy,critical precipitation features were extracted from complex radar echo images.During the adversarial learning process,the dynamic competition between the generator and the discriminator could continuously enhance the model in prediction accuracy and resolution for short-term precipitation.Experimental results demonstrate that the proposed method could effectively forecast short-term precipitation events on various scales and showed the best overall performance among existing methods. 展开更多
关键词 precipitation nowcasting deep learning Simple Parameter-Free Attention Module(SimAM) Generative Adversarial Networks(GANs)
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甘肃省数值模式暴雨预报效果比较与性能评估
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作者 彭筱 孔祥伟 +3 位作者 陈晓燕 吴晶 伏晶 李文学 《干旱区研究》 北大核心 2025年第9期1563-1573,共11页
利用国家气象站降水观测资料,基于MET检验系统对2022年主汛期甘肃暴雨过程中欧洲中期天气预报中心全球模式(ECMWF)、中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)、中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMAMESO)和中国气象局上海数值预报模式系统... 利用国家气象站降水观测资料,基于MET检验系统对2022年主汛期甘肃暴雨过程中欧洲中期天气预报中心全球模式(ECMWF)、中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)、中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMAMESO)和中国气象局上海数值预报模式系统(CMA-SH9)的降水预报性能进行评估,结果表明:(1)四种数值模式的晴雨准确率相差不大,均在0.80以上。对≥50 mm降水预报的TS评分,CMA-SH9评分最高,CMA-MESO次之。(2)根据影响系统及环流形势特征将甘肃主汛期暴雨分为副高边缘型、西北气流型和低槽型三种类型。对≥50 mm降水预报,四种模式中CMA-SH9模式预报效果最好,尤其是对于低槽型暴雨过程,其次是副高边缘型。(3)基于MODE空间检验发现,对≥50 mm降水预报,CMA-MESO、CMA-SH9两个区域模式预报能力优于ECMWF、CMA-GFS两个全球模式;7月14日暴雨过程中CMA-SH9模式预报暴雨的质心距离和轴角偏差相对偏小,对暴雨的位置与空间走向预报最接近实况。 展开更多
关键词 数值模式 性能评估 暴雨 空间检验 甘肃
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CLDAS降水资料在四川气候评价业务的应用分析
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作者 王春学 邓彪 +1 位作者 周斌 孙蕊 《高原山地气象研究》 2025年第1期131-139,共9页
选取2008—2022年中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)逐日降水资料、欧洲中心第五代再分析降水资料(ERA5)和四川省156个国家气象站观测降水资料,利用误差分析、TS评分等方法,评估CLDAS降水资料在四川省的适用性,并探讨其在气候评价业务... 选取2008—2022年中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)逐日降水资料、欧洲中心第五代再分析降水资料(ERA5)和四川省156个国家气象站观测降水资料,利用误差分析、TS评分等方法,评估CLDAS降水资料在四川省的适用性,并探讨其在气候评价业务中应用的可行性。结果表明:CLDAS逐日降水资料的平均值误差和平均绝对误差小,小雨和中雨以上量级TS评分可达0.6~0.8,大雨和暴雨TS评分略有下降,日、月和年的气候平均值均与观测值有较好的一致性,相比而言全面优于ERA5再分析资料。此外,CLDAS降水资料还能更精细化地反映出四川省降水空间分布特征,在一定程度上弥补观测站点稀疏的问题,且通过相关标准的制定,即可达到业务产品的自动化和规范化要求,从而提高气候决策服务效率。 展开更多
关键词 CLDAS ERA5 四川 降水 气候评价
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基于分位数映射法的强降水预报——以四川短时强降水为例
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作者 曹萍萍 肖递祥 +1 位作者 王佳津 冯良敏 《沙漠与绿洲气象》 2025年第1期112-119,共8页
利用逐小时四川地面观测降水资料及同时段ECMWF模式各要素预报场资料,分析四川地区短时强降水分布特征,从动力、热力、水汽等方面选取物理意义明确的预报因子,基于分位数映射法计算得到各因子分位值,结合配料法研发四川省短时强降水概... 利用逐小时四川地面观测降水资料及同时段ECMWF模式各要素预报场资料,分析四川地区短时强降水分布特征,从动力、热力、水汽等方面选取物理意义明确的预报因子,基于分位数映射法计算得到各因子分位值,结合配料法研发四川省短时强降水概率预报产品并投入业务使用。结果表明:(1)盆地短时强降水时空变化特征明显,12:00─17:00(北京时,下同)短时强降水频率较低,18:00后逐步上升,峰值出现在02:00,随后大幅下降,12:00发生短时强降水的比例最低;短时强降水主要发生在以陡坡地形为主的盆地西部沿山。(2)预报评估显示,概率35%以上区域对短时强降水落区有明确指示意义。概率预报产品能在ECMWF模式3h累计降水明显偏弱的情况下,有效指示短时强降水易发区域,且空报较小。 展开更多
关键词 短时强降水 分位数映射法 “配料”法 概率预报
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基于决策树算法的青海省高原地区冰雹预报及关键特征因子分析
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作者 刘杰 张国晶 +1 位作者 王晓英 管琴 《高原气象》 北大核心 2025年第6期1519-1533,共15页
青海省因其独特的地理环境,成为冰雹天气频发的地区。针对中国高原复杂地形区域,尤其是青海高原的特殊性,本文利用2009-2023年青海省52个地面气象站的冰雹观测数据及同期冰雹灾情资料,结合ERA5大气再分析数据集,构建了适用于青海高原的... 青海省因其独特的地理环境,成为冰雹天气频发的地区。针对中国高原复杂地形区域,尤其是青海高原的特殊性,本文利用2009-2023年青海省52个地面气象站的冰雹观测数据及同期冰雹灾情资料,结合ERA5大气再分析数据集,构建了适用于青海高原的冰雹预报数据集。基于此数据集,本文采用随机森林、XGBoost和LightGBM三种决策树集成学习模型进行冰雹预报建模。实验中,分别对直径≥2 mm和≥5 mm的冰雹样本进行了实验与讨论。实验结果表明,LightGBM模型在两种样本上的表现均优于随机森林和XGBoost算法,尤其在大冰雹样本(直径≥5 mm)的预报中效果更佳。具体而言,LightGBM模型在小冰雹样本(直径≥2 mm)上的命中率、误报率、临界成功指数、准确率和召回率分别为0.923、0.041、0.858、0.946和0.924;在大冰雹样本(直径≥5 mm)上的命中率、误报率、临界成功指数、准确率和召回率分别为0.938、0.038、0.908、0.960和0.964。基于实验结果,本文深入分析了高原复杂地形区域的冰雹预报模型,发现在众多特征因子中,对于青海省冰雹天气预报影响较大的特征因子依次是热力条件(温度垂直积分p54.162、热能垂直积分p60.162、2 m露点温度d2m)、特性高度层条件(100 hPa温度t100、400 hPa温度t400、20 hPa位势高度z20)以及动力条件(500 hPa风的东西方向分量u500、200 hPa风的南北方向分量v200和200 hPa风的东西方向分量u200)。通过对特征因子核密度估计曲线分析,发现大部分特征因子的核密度估计曲线未能呈现明显的分离性,单一特征因子难以决定冰雹天气的发生。个例分析表明,基于LightGBM的冰雹预报模型展现出良好的空间预报能力。通过对关键物理量的24 h演变特征分析发现,茶卡站发生较大尺度冰雹事件与多个天气要素的显著变化密切相关:温度垂直积分(p54.162)呈现较大波动,表明对流活动剧烈;2 m露点温度(d2m)维持在较高水平,反映近地面水汽充沛;500 hPa东西向风速(u500)较大,暗示中层大气存在显著的动力条件;100 hPa温度(t100)偏低,体现了高层大气的特征。这些物理量的协同演变特征不仅揭示了强对流天气系统发展的关键环节,也为完善青海省区域冰雹潜势预报方法提供了科学依据。 展开更多
关键词 冰雹 预报 决策树模型 高原地区
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基于机器学习的中国夏季降水预测
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作者 梅平 王磊 +2 位作者 殷紫欣 阳志 刘长征 《中国科技论文》 2025年第7期563-575,共13页
为提高中国季节性降水预报能力,基于梯度提升决策树(gradient boosting decision tree,GBDT)算法,提出了一种新型时间动态机器学习(time dynamic machine learning,TD-ML)预报方案,重点解决了模型不稳定性和特征因子复杂性两大难点。根... 为提高中国季节性降水预报能力,基于梯度提升决策树(gradient boosting decision tree,GBDT)算法,提出了一种新型时间动态机器学习(time dynamic machine learning,TD-ML)预报方案,重点解决了模型不稳定性和特征因子复杂性两大难点。根据中国160个气象观测站的月降水量数据,选取130项涵盖大气环流、海洋等全球气象要素的气候特征因子作为预测因子对中国夏季降水进行预报。实验结果表明,动态建模和特征增强均显著提升了预报效果:动态建模使距平相关系数(anomaly correlation coefficient,ACC)提高50%;特征增强使ACC值提高17%。两者结合后效果更佳,预测评分(predictive score,PS)提升4%,ACC值提高67%。与主流大气环流模式(如SYSTEM5、CFSv2、BCC_CSM1.1)相比,TD-ML方案的PS评分相当或更优,ACC值大幅提升,表现出较强优势。此外,以南京站夏季降水为例,实验结果表明,包含冬季气象因素的起始月能显著提升预报能力,起始月选择对季节降水预报至关重要,未来可进一步验证其在不同地区和季节中的普适性。 展开更多
关键词 机器学习 季节降水 GBDT 动态建模 特征增强
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两类融合降水实况分析产品在山西地区的评估与对比
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作者 李梦军 董春卿 +1 位作者 李树文 刘晓洁 《沙漠与绿洲气象》 2025年第1期147-156,共10页
利用2018—2020年山西省地面站点降水观测资料,从降水时空特征、分量级检验等方面对国家气象信息中心CMPAS多源降水融合系统中FAST、FRT两类产品开展适用性评估。结果表明:(1)两类产品能较好地描述山西地区日降水量特征,2018—2020年偏... 利用2018—2020年山西省地面站点降水观测资料,从降水时空特征、分量级检验等方面对国家气象信息中心CMPAS多源降水融合系统中FAST、FRT两类产品开展适用性评估。结果表明:(1)两类产品能较好地描述山西地区日降水量特征,2018—2020年偏差减小60%以上。(2)汛期融合雷达数据后,FRT分析精度提升,主要体现在太行山南麓、吕梁山西麓和临运盆地,FRT同观测强降水契合度更高。(3)小时产品存在非汛期凌晨到午后日降水的低估和汛期降水峰值滞后、峰值偏弱的现象。(4)两类产品均存在降水频次正偏差主导的弱降水高估,以及降水强度负偏差主导的强降水低估。 展开更多
关键词 降水 融合降水产品 精度评估 山西
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基于GloCal-Net的雷达临近降水预报网络
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作者 原辰杰 杨超 《计算机系统应用》 2026年第2期65-75,共11页
临近降水预报是一项重要的时空序列预测任务,在农业、交通等诸多气象相关领域有广泛应用.基于深度学习的雷达回波外推是目前常用的临近预报方法,然而现有方法在捕捉雷达回波的复杂时空模式时存在局限.随着时间推移这些方法的性能显著下... 临近降水预报是一项重要的时空序列预测任务,在农业、交通等诸多气象相关领域有广泛应用.基于深度学习的雷达回波外推是目前常用的临近预报方法,然而现有方法在捕捉雷达回波的复杂时空模式时存在局限.随着时间推移这些方法的性能显著下降,难以准确预测降水的时空演变.本文提出一种融合全局模式和局部变化的GloCal-Net模型.该模型基于混合Mamba-Transformer专家的U-Net架构,旨在通过优化特征提取机制,增强对雷达回波序列复杂模式的捕捉能力.为验证所提出的模型,在九江真实雷达数据集上进行了对比实验和消融实验.与主流深度学习模型相比,本文提出的模型在2 h外推任务中,Heidke技能得分表现相当,关键成功指数提升了4.19%,分别达到0.36和0.29;学习感知图像块相似性指标降低了3.70%,降至0.31;结构相似性指标提高了2.07%,达到72.37%.这些实验结果表明,GloCal-Net在多个关键性能指标上均有所改善,同时验证了各部分的有效性. 展开更多
关键词 临近降水预报 深度学习 全局模式 局部变化 雷达回波外推
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CMA多模式对台风“梅花”在东北降水预报的检验分析 被引量:2
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作者 姚凯 朱晓彤 +3 位作者 陈长胜 秦玉琳 周东雪 朴美花 《气象与环境学报》 2025年第1期35-42,共8页
以2022年9月影响东北地区的台风“梅花”残余系统降水为例,采用SAL(structure amplitude and location)空间检验方法对5种中国气象局数值业务模式(CMA模式)降水最强日(2022年9月16日08时至17日08时,热带低压)累计24 h降水预报进行空间... 以2022年9月影响东北地区的台风“梅花”残余系统降水为例,采用SAL(structure amplitude and location)空间检验方法对5种中国气象局数值业务模式(CMA模式)降水最强日(2022年9月16日08时至17日08时,热带低压)累计24 h降水预报进行空间检验、偏差成因及预报调整分析。结果表明:此次过程中各模式在降水位置方面预报均较好,CMA-GFS在降水结构分布、强度方面预报表现最佳,除CMA-BJ外其他模式对于降水极值预测均偏小。CMA-GFS预报效果最佳的原因是其对于台风变性、850 hPa低空急流及暖式切变线位置、强度以及移速预报更准确,CMA-TYM预报较差主要是未能预报出台风变性,对切变线预报速度过快而导致暴雨落区偏大。CMA-GFS随着预报时效的临近,预报效果越来越好,优势主要体现在临近时效内,但在长时效预报中几乎无预报能力,CMA-TYM虽然在临近时段结构与强度预报效果较差,但在长预报时效是最早指示出强降水大致落区与量级的模式。 展开更多
关键词 CMA模式 SAL空间检验 台风残余系统降水 偏差分析
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台风“杜苏芮”(2305)影响福建期间DSAEF_LTP模型降水预报检验 被引量:3
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作者 苏志重 王婧 +1 位作者 王新敏 任福民 《海洋气象学报》 2025年第1期45-58,共14页
为了评估改进的动力统计相似集合预报登陆台风降水模型(Dynamical-Statistical-Analog Ensemble Forecast model for Landfalling Typhoon Precipitation,DSAEF_LTP)在2023年第5号超强台风“杜苏芮”影响福建地区的表现,对其预报的台风... 为了评估改进的动力统计相似集合预报登陆台风降水模型(Dynamical-Statistical-Analog Ensemble Forecast model for Landfalling Typhoon Precipitation,DSAEF_LTP)在2023年第5号超强台风“杜苏芮”影响福建地区的表现,对其预报的台风过程降水量进行常规检验和空间检验,并与欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)数值预报降水产品(以下简记为“ECMWF”)、福建省气象局最优TS(threat score)评分订正法(optimal TS,OTS)订正降水产品(以下简记为“FZECMOS”)结果进行对比。分析表明:(1)DSAEF_LTP模型对福建沿海强降水落区和东北部强降水中心的预报接近实况,100 mm及以上和250 mm及以上等极端降水量TS评分比ECMWF和FZECMOS提升明显,但DSAEF_LTP模型存在特大暴雨预报范围显著偏小等缺点。(2)在100 mm及以上和250 mm及以上量级,MODE(Method for Object-based Diagnostic Evaluation)空间检验显示,DSAEF_LTP模型在整体相似度上明显优于ECMWF和FZECMOS,尤其在对孤立小区域强降水的预报性能方面表现出色。(3)随着降水检验量级的增加,DSAEF_LTP模型预报产品与实况重叠面积之比也增大,表明DSAEF_LTP模型在极端降水方面的预报效果更加突出。(4)DSAEF_LTP模型还能够根据最新的相似路径实况和预报,调整筛选历史相似台风,合理保留相似台风及其降水分布,使得集合预报效果得以改善。 展开更多
关键词 DSAEF_LTP模型 台风“杜苏芮” 台风过程降水量 预报检验
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一次东北冷涡暴雨的中期预报不确定性
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作者 谭政华 林建 +5 位作者 阎琦 符娇兰 陆忠艳 杨瑞雯 陆井龙 宫宇 《应用气象学报》 北大核心 2025年第4期441-455,共15页
针对2022年6月27日东北冷涡暴雨过程,在暴雨成因分析的基础上,采用EOF分解及集合敏感性分析方法讨论数值模式中期预报的不确定性及其影响因子。结果表明:暴雨落区呈双雨带分布,西侧雨带与切变线及锋区低层的水汽辐合作用有关,东侧雨带... 针对2022年6月27日东北冷涡暴雨过程,在暴雨成因分析的基础上,采用EOF分解及集合敏感性分析方法讨论数值模式中期预报的不确定性及其影响因子。结果表明:暴雨落区呈双雨带分布,西侧雨带与切变线及锋区低层的水汽辐合作用有关,东侧雨带与低空急流左侧的边界层水汽辐合作用有关。降水预报不确定性主要模态为东、西两条雨带的降水强度呈反位相特征,850 hPa低空急流东、西位置预报偏差以及低空急流出口区北侧的南风强度预报偏差对降水预报影响显著;500 hPa东北冷涡、850 hPa低空急流等敏感天气系统的强度、位置预报偏差导致水汽中心位置和水汽通量散度垂直结构出现差异,造成降水预报偏差。暴雨发生前,随着低空急流的建立和加强,预报误差在上游降水区快速发展,850 hPa经向风场预报的不确定性明显增大,造成此次暴雨预报的不确定性。 展开更多
关键词 东北冷涡 强降水 预报误差 集合预报 敏感性分析
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物理先验引导的暴雨临近预报:确定性建模与基于扩散的时空细化
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作者 高楚林 骆一川 +1 位作者 冷亮 张彤 《地球信息科学学报》 北大核心 2025年第12期2865-2879,共15页
【目的】暴雨的混沌性和快速演变特征使得临近预报仍然充满挑战。针对暴雨复杂的动力学特性,近年来的研究逐渐从单一的确定性或概率性方法转向结合两者的混合框架。然而,许多现有混合模型依然是纯数据驱动的,缺乏显式的物理先验约束,导... 【目的】暴雨的混沌性和快速演变特征使得临近预报仍然充满挑战。针对暴雨复杂的动力学特性,近年来的研究逐渐从单一的确定性或概率性方法转向结合两者的混合框架。然而,许多现有混合模型依然是纯数据驱动的,缺乏显式的物理先验约束,导致其物理一致性和泛化能力有限,尤其在极端降水情境下表现不足。【方法】本文提出了一种物理信息先验引导的暴雨临近预报框架,将基于偏微分方程的物理先验同时引入确定性预测模块与基于扩散的时空细化模块。确定性分支利用包含PDE引导门控单元的多层解码器产生物理一致的预测结果,而扩散分支则在物理感知的隐状态条件下建模残差不确定性,以细化局地结构。该混合设计能够以物理约束的方式同时刻画大尺度降水演变和局地随机扰动。【结果】在雷达降水数据集上的实验表明,所提出的方法在3 h预报时效内对超过16 mm/h的降水预测中取得了总体临界成功指数(CSI)0.235,较DiffCast(0.223)提升5.4%,较PhyDNet(0.213)提升10.3%,较DGMR(0.140)提升67.9%。逐时评估结果显示,该方法在各个预报时效上均保持稳定领先,在强降水区域的第1小时、第2小时和第3小时其CSI指标分别相对最优基线提升8.3%、8.6%和6.2%。此外,可视化对比进一步说明,所提模型能够在保持整体结构的同时生成更清晰、物理合理的降水分布。【结论】引入物理先验并结合扩散残差修正能显著提升深度学习临近预报的准确性和物理一致性,特别是在极端降水情境下表现突出,为未来暴雨预测框架的发展和实际业务应用提供了有益借鉴。 展开更多
关键词 暴雨临近预报 物理先验引导的深度学习 扩散模型 级联框架 物理信息神经网络 暴雨预测 时空建模
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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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喀什地区北部短时强降水环境参数和雷达特征分析 被引量:1
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作者 王鹏飞 陶岚 +2 位作者 管理 杨鸿 希热娜依·铁里瓦尔地 《沙漠与绿洲气象》 2025年第4期10-18,共9页
利用欧洲中期天气预报中心ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料、探空资料、自动站小时降水资料和雷达风暴结构产品等,对2019—2023年新疆喀什地区北部短时强降水的时空分布、环流形势、环境参数、回波结构统计分析,根据风暴初... 利用欧洲中期天气预报中心ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料、探空资料、自动站小时降水资料和雷达风暴结构产品等,对2019—2023年新疆喀什地区北部短时强降水的时空分布、环流形势、环境参数、回波结构统计分析,根据风暴初始位置及移动路径,将风暴划分为外部移入型、内部移动型、内部少动型。结果表明:喀什地区北部短时强降水发生在4—9月,浅山区多于平原。中亚低槽(涡)型短时强降水最多,占比68.6%,西风带短波型次之。对流有效位能、大气可降水量、沙氏指数、K指数、抬升指数和风暴强度指数最低阈值分别为90.7 J·kg^(-1)、16.1 mm、-1.8℃、27.0℃、-2.5℃、223.4,比中国中东部偏弱。内部移动型风暴次数最多,占比37.9%,内部少动型次之,外部移入型最少。三类风暴的风暴顶高、垂直液态水含量、最大反射率因子、质心高度差异较为明显。 展开更多
关键词 短时强降水 时空分布 环境参数 风暴结构
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ECMWF模式对昆仑山北坡夏季降水日变化特征的预报性能分析 被引量:2
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作者 杨柳 杨霞 +2 位作者 刁鹏 胡德喜 王媛媛 《干旱区研究》 北大核心 2025年第1期27-39,共13页
昆仑山北坡地形复杂,降水日变化特征独特导致其降水精细化预报难度大,准确率低。ECMWF模式的整体预报性能世界领先,但其对昆仑山北坡复杂地形下降水日变化特征的预报能力尚不明确。本文利用2020—2023年夏季自动气象站降水观测资料,检... 昆仑山北坡地形复杂,降水日变化特征独特导致其降水精细化预报难度大,准确率低。ECMWF模式的整体预报性能世界领先,但其对昆仑山北坡复杂地形下降水日变化特征的预报能力尚不明确。本文利用2020—2023年夏季自动气象站降水观测资料,检验评估了ECMWF模式对昆仑山北坡不同区域夏季降水日变化特征的预报性能。结果表明:(1)模式20:00起报的24 h累计降水预报性能优于08:00,模式对昆仑山北坡海拔大于2000 m区域的降水预报能力优于海拔小于2000 m的区域,模式对西昆仑山北坡降水的捕捉能力优于中昆仑山北坡。(2)模式降水量与观测降水量的日变化特征差异在17:00至次日02:00最大,模式降水频次明显多于观测值,降水强度明显小于观测值,在观测降水较少(多)时段,模式降水易高(低)估;西(中)昆仑山北坡海拔>2000 m(≤2000 m)区域的模式降水量日变化特征与观测降水量的差异较大。(3)模式降水在西昆仑山北坡以对流性降水预报为主,在中昆仑山北坡以大尺度降水预报为主;模式降水与观测降水日变化特征的误差主要来自对流性降水预报。研究成果可为提高昆仑山北坡夏季降水预报准确率和ECMWF模式降水预报产品订正提供参考。 展开更多
关键词 ECMWF模式 日变化 夏季降水 性能评估 昆仑山北坡
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CMA-MESO模式暖季小时及日降水预报性能评估--以伊犁河谷为例
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作者 牟欢 陈春艳 +1 位作者 杨霞 赵丽 《干旱区地理》 北大核心 2025年第2期179-189,共11页
定量降水预报性能评估可以为降水预报释用和改进提供科学依据。利用2022—2023年5—9月(暖季)小时站点降水观测和CMA-MESO模式降水预报数据,采用晴雨准确率、成功指数(Threat score,TS)、空报率和漏报率等评估指标,对伊犁河谷降水预报... 定量降水预报性能评估可以为降水预报释用和改进提供科学依据。利用2022—2023年5—9月(暖季)小时站点降水观测和CMA-MESO模式降水预报数据,采用晴雨准确率、成功指数(Threat score,TS)、空报率和漏报率等评估指标,对伊犁河谷降水预报性能进行深入研究。结果表明:(1)CMA-MESO模式能合理刻画出伊犁河谷暖季1 h和24 h降水特征。随降水强等级的增大,降水预报和观测频率均呈下降趋势。(2)模式预报不同强度降水的TS评分与降水预报的累积概率偏差密切相关。6.1~12.0 mm的24 h降水预报TS评分最低,其累积概率预报偏差最高,均值超过2.0%;1 h预报TS评分随着降水强度的增强显著下降,偏差在0.1 mm时达峰值1.7%。(3)预报与观测降水频率均随海拔呈增长趋势,但24 h预报频率在不同高度均为负偏差,而1 h预报频率在低海拔区为正偏差,亚高海拔区为负偏差。(4)日变化方面,CMA-MESO模式没有准确模拟出伊犁河谷降水频率昼少夜多的特征。具体而言,模式对白天降水空报偏多,而对夜间降水漏报偏多,预报偏差在中午13:00—14:00和凌晨02:00—05:00最显著。 展开更多
关键词 CMA-MESO 降水评估 暖季 小时及日降水 伊犁河谷
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暖季东北冷涡背景下吉林省降水预报偏差分析
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作者 姚凯 朱晓彤 +2 位作者 涂钢 陈长胜 秦玉琳 《气象科技》 2025年第6期829-841,共13页
利用2021—2023年5—9月东北冷涡背景下吉林省1436站逐小时降水观测资料,对比检验欧洲中心中期天气预报模式(EC)、中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMA-MESO)、中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)、中国气象局台风模式(CMA-TYM)、... 利用2021—2023年5—9月东北冷涡背景下吉林省1436站逐小时降水观测资料,对比检验欧洲中心中期天气预报模式(EC)、中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMA-MESO)、中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)、中国气象局台风模式(CMA-TYM)、上海数值预报模式系统(CMA-SH9)、北京快速更新循环数值预报系统(CMA-BJ)等6种业务数值模式降水预报产品,使用定量评估、分级评估与日变化预报对比等方法揭示不同模式在平原与山地丘陵区逐3 h降水预报及其偏差的特征差异。结果表明:①EC对平原与山地丘陵组的降水量日变化预报均最优,但对站次平均降水量峰值无预报能力,降水站次预报在中午前后偏高尤为明显。而CMA-MESO与CMA-SH9能够更好地预报出降水站次与站次平均降水量的日变化峰值或趋势特征。②各模式的弱降水站次预报偏多,存在湿偏差;在中等及以上强度降水预报中,CMA-MESO与CMA-TYM预报优于全球模式,全球模式存在明显干偏差;在不同强度降水预报中,除CMA-SH9的强降水外,各模式在山地丘陵组预报效果均优于平原组。③预报时钟环形图指出,EC中午前后降水站次预报偏多明显主要由弱降水预报偏多导致,其对于全天各时次的强降水预报误差较大主要由漏报导致;CMA-MESO强降水预报能力强于EC,对傍晚峰值有预报能力且能够预报出强降水,其误差由预报位置偏差导致。 展开更多
关键词 东北冷涡 数值模式 预报偏差 逐3 h降水 地形
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一种降水预报跨量级通用综合评价方法的邻域法改进评估
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作者 孙泓川 曾明剑 张冰 《大气科学学报》 北大核心 2025年第5期868-879,共12页
对一种降水预报跨量级通用综合评价方法(precipitation accuracy score,PAS)进行了邻域法改进。改进方案通过预报与观测资料匹配技术,采用距离权重评分统计方法,旨在减轻双重惩罚问题,同时确保评分系统能合理表征位置预报的准确性。研... 对一种降水预报跨量级通用综合评价方法(precipitation accuracy score,PAS)进行了邻域法改进。改进方案通过预报与观测资料匹配技术,采用距离权重评分统计方法,旨在减轻双重惩罚问题,同时确保评分系统能合理表征位置预报的准确性。研究应用邻域PAS方法,基于2021年汛期中国气象局智能网格实况产品,对江苏本地精细化天气分析预报系统进行整体和典型个例检验,同时引入均方根误差(root mean square error,RMSE)、结构相似性(structural similarity,SSIM)、峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)、概率空间中的稳定公平误差(stable equitable error in probability space,SEEPS)等跨量级检验指标进行了对比。结果表明,邻域PAS方法显著回避了原方法在位置预报上的双重惩罚问题,更符合预报人员的主观预期和预报应用服务的要求,具有明显优势。邻域PAS评分、PAS评分与现有多个跨量级指标均表现出良好的相关性,多方验证了方法的有效性。同时,相较于RMSE,该方法更有效地平衡了对不同量级降水的敏感性;而与SSIM和PSNR相比,则展现了更强的可解释性,多个个例显示评分结果更符合预报员的认知。邻域PAS方法相比于SEEPS技巧评分保留了对大量级降水的检验分辨能力,同时减轻了PAS方法检验大量级降水产生的严重双重惩罚,一定程度平衡了大量级降水检验的两难问题。 展开更多
关键词 降水检验 跨量级评价 邻域法 结构相似性 峰值信号比
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