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基于CMA-REPS的台风“梅花”(2212)路径预报偏差成因分析
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作者 吴胜蓝 漆梁波 《海洋气象学报》 2025年第1期23-33,共11页
2022年第12号台风“梅花”环流形势复杂,集合路径发散度大,模式各时次预报调整较大,路径预报难度高。利用中国气象局区域集合预报系统(China Meteorological Administration-Regional Ensemble Prediction System,CMA-REPS),对比分析台... 2022年第12号台风“梅花”环流形势复杂,集合路径发散度大,模式各时次预报调整较大,路径预报难度高。利用中国气象局区域集合预报系统(China Meteorological Administration-Regional Ensemble Prediction System,CMA-REPS),对比分析台风“梅花”路径预报偏差较小成员(偏东组)和偏差较大成员(偏西组)的环境流场和台风环流特征。结果显示,偏东组对应副热带高压(以下简称“副高”)位置偏南,与南侧高压合并,偏南引导气流更有利于台风向北移动,路径偏东。副高形态和位置也是不同预报时次起报的集合平均路径摇摆调整的主要原因。另外,偏东组成员对应台风尺度更大,台风本身及周围环流由于β效应的作用会趋使路径向偏北方向移动。陆地低涡对台风路径的影响较为复杂,低涡系统靠近台风发展有利于“梅花”西移,对台风系统有“吸引”作用,而低涡远离台风是不利于台风向西偏移的,由于距离较远对台风路径没有太多影响。但台风尺度和切断低涡对“梅花”路径的贡献作用是相对偏小的,在实际业务预报中需注意不过分高估高空槽或低涡系统对台风路径的吸引作用。 展开更多
关键词 cma-REPS 台风“梅花” 路径预报偏差
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基于扰动观测的EDA方法在CMA集合预报中的应用
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作者 张涵斌 夏宇 曹亚杰 《应用气象学报》 北大核心 2025年第2期129-141,共13页
为发展中国气象局地球系统数值预报中心CMA-MESO模式对流尺度集合预报,基于CMA-MESO模式设计了观测扰动构建技术,并利用该技术发展集合资料同化(ensemble data assimilation,EDA)初值扰动方法。开展观测扰动敏感性试验、EDA方法在CMA-M... 为发展中国气象局地球系统数值预报中心CMA-MESO模式对流尺度集合预报,基于CMA-MESO模式设计了观测扰动构建技术,并利用该技术发展集合资料同化(ensemble data assimilation,EDA)初值扰动方法。开展观测扰动敏感性试验、EDA方法在CMA-MESO对流尺度集合预报中的应用试验,分析观测扰动构建合理性及影响特征,并对比传统的动力降尺度方法与EDA方法的效果,结果表明:观测扰动可有效表征同化中来源于观测资料的不确定性特征;观测扰动主要影响CMA-MESO模式短时效预报效果,随时效延长逐渐耗散;EDA方法可有效形成对流尺度集合预报初值扰动,相对于传统的动力降尺度,该方法可显著减少初值扰动中来自背景场的扰动分量,并增加观测扰动分量体现观测的不确定性;强对流降水个例试验也表明,EDA方法可有效提高降水概率预报效果。 展开更多
关键词 cma-MESO模式 对流尺度集合预报 观测扰动 集合资料同化
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QBO Disruption-like Events in the China Meteorological Administration Climate Model
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作者 Yue WANG Jian RAO +1 位作者 Yixiong LU Zefan JU 《Advances in Atmospheric Sciences》 2025年第9期1813-1832,共20页
As a prominent mode of variability in the tropical stratosphere on the interannual timescale,the Quasi-Biennial Oscillation(QBO)can significantly influence global atmospheric circulation and weather patterns.This stud... As a prominent mode of variability in the tropical stratosphere on the interannual timescale,the Quasi-Biennial Oscillation(QBO)can significantly influence global atmospheric circulation and weather patterns.This study explores the dynamic processes of QBO disruptions using the integrated climate model of the China Meteorological Administration(CMA)by nudging the tropical zonal winds toward observations.A comparative analysis with ERA5 reanalysis data shows that the nudged runs accurately replicate the general characteristics of the QBO,including the alternating QBO wind regimes and QBO disruption events.The evolution of the QBO winds is diagnosed using empirical orthogonal function and root-mean-square difference analyses,and the rarity of the disruption events is confirmed in the CMA model.Different aspects of the QBO disruptions and the relevant dynamics are present in the model.Firstly,the momentum budget analysis highlights the crucial roles of extratropical Rossby waves and non-orographic gravity waves in the transition from westerly to easterly winds during a disruption.Secondly,Kelvin waves and non-orographic gravity waves explain much of the transition from easterly to westerly winds near 40 hPa.Thirdly,the positive tendency from enhanced vertical advection further accelerates westerly momentum development via secondary meridional circulation.These findings underscore the importance of nudging techniques in understanding QBO dynamics,which provides valuable insights for future climate model improvements toward better forecasting QBO-related climate variability.Notably,due to model limitations,no QBO disruptions were simulated in the free-run experiments. 展开更多
关键词 Quasi-biennial oscillation(QBO)disruption wave-mean flow interaction China Meteorological administration(cma)integrated model
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基于CMA-TRAMS集合预报的“5·22”极端降水事件可预报性分析 被引量:13
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作者 肖柳斯 张华龙 +3 位作者 张旭斌 冯璐 谌志刚 戴光丰 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期956-976,共21页
2020年5月22日珠江三角洲地区出现了一次极端强降水天气,最大滑动小时雨量201.8 mm,3 h雨量达到351 mm。为探讨此次极端强降水的关键预报因子及可预报性,对热带中尺度集合预报系统(CMA-TRAMS(EPS))降水预报产品进行检验评估和敏感性分析... 2020年5月22日珠江三角洲地区出现了一次极端强降水天气,最大滑动小时雨量201.8 mm,3 h雨量达到351 mm。为探讨此次极端强降水的关键预报因子及可预报性,对热带中尺度集合预报系统(CMA-TRAMS(EPS))降水预报产品进行检验评估和敏感性分析,结果表明:与欧洲中期数值预报中心集合预报系统(ECMWF-EPS)相比,CMA-TRAMS(EPS)的好成员对本次过程降水强度及位置的预报结果与实况更接近,但对极端性预报仍有欠缺。好成员的预报能力来自于对低涡和(超)低空急流的演变特征以及两者强度和位置耦合的有效预测。好成员组预报珠江三角洲东部(超)低空急流南风分量较强,有利于低涡缓慢移动和气旋性辐合增强,致使降水持续时间长、效率高。而低涡自身发展又反馈于急流强度变化,好成员组较准确地刻画了增强的低涡环流反馈导致急流小范围加速的耦合特征。其他成员组预报的低涡和(超)低空急流的耦合位置偏东、偏南,辐合强度偏弱,导致降水强度或落区出现偏差。此外,强降水致使冷池形成,并增强激烈的冷、暖气团对峙(水平温度梯度达0.23—0.76℃/km),有利于中尺度辐合线维持,加强对流后向传播并产生极端降水量。但CMA-TRAMS(EPS)两组成员在预报中尺度系统的组织性和传播特征方面均存在明显不足,限制了集合预报系统对极端降水的预报能力。 展开更多
关键词 集合预报 热带中尺度集合预报系统 极端降水 可预报性
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基于背景场奇异向量的CMA全球集合预报试验 被引量:8
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作者 霍振华 李晓莉 +1 位作者 陈静 刘永柱 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期655-667,共13页
目前中国气象局全球集合预报系统(China Meteorological Administration Global Ensemble Prediction System,CMA-GEPS)利用CMA全球数值预报系统分析场计算奇异向量(ANSV),欧洲中期天气预报中心采用同化背景场计算奇异向量(FCSV),在业... 目前中国气象局全球集合预报系统(China Meteorological Administration Global Ensemble Prediction System,CMA-GEPS)利用CMA全球数值预报系统分析场计算奇异向量(ANSV),欧洲中期天气预报中心采用同化背景场计算奇异向量(FCSV),在业务流程上先于计算ANSV,可优化集合预报系统运行时间。为此,在CMA-GEPS中探索采用FCSV进行集合预报的可行性,分析ANSV和FCSV的空间分布及相似指数,进而针对夏秋季节10个个例开展采用ANSV和FCSV的全球集合预报试验,从等压面要素集合预报技巧、中国地区24 h累积降水概率预报技巧、台风路径集合预报技巧、台风中心最低海平面气压预报技巧等方面对比二者结果。结果表明:ANSV和FCSV的主要结构特征相似,两组集合预报结果相当,表明在CMA-GEPS中使用FCSV可行,可作为未来高分辨率CMA-GEPS业务系统建设的选项。 展开更多
关键词 奇异向量 cma全球数值预报系统 集合预报
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基于CMA区域集合预报的海河流域面雨量预报评估与应用 被引量:2
6
作者 王静 陈宏 +2 位作者 徐威 颜京辉 徐姝 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期653-668,共16页
面雨量是流域防汛抗洪调度的重要依据,单模式的确定性预报无法反映面雨量的多种可能性,为了解决面雨量预报存在不确定性的问题,本文基于中国气象局区域集合预报系统(China Meteorological Administration-Regional Ensemble Prediction ... 面雨量是流域防汛抗洪调度的重要依据,单模式的确定性预报无法反映面雨量的多种可能性,为了解决面雨量预报存在不确定性的问题,本文基于中国气象局区域集合预报系统(China Meteorological Administration-Regional Ensemble Prediction System, CMA-REPS)降水结果对海河流域集合预报面雨量开展了适用性评估和分析,结合高分辨率格点实况资料对其2020—2022年5—8月面雨量进行检验,并依检验结果开展了集合预报面雨量产品及跨度预报产品研发。检验表明CMA-REPS集合预报对海河流域面雨量预报有改进:1)海河流域集合平均面雨量预报的绝对误差明显优于控制预报,在空间分布上表现为南部河系预报误差较大,中部次之,北部最小。2)模糊评分表明小雨和中雨量级集合平均预报更贴近实况,而暴雨量级则需进一步参考集合成员的极端性。3)TS及Bias评分表明集合平均在小雨量级预报效果较好,中雨及以上量级在预报后期改进更加明显。4)概率预报评分发现CMA-REPS对海河流域中部河系中雨以下面雨量有较好的表现,而南部河系的评分则低于中部河系。开发集合预报面雨量产品并对海河流域两次致洪暴雨过程检验发现:1)集合成员对24 h大暴雨等级面雨量的预报有较高的概率,与实况量级相当,对极端降水有较好的提示。2)24 h内集合平均具有较好的评分,而24~48 h, 75%分位数产品对于强降水过程预报效果更好;本文依据检验结果开发的集合预报混合百分位产品及跨度预报产品对于强降水有较好的参考性。3)依据概率预报随时间的变化曲线对面雨量进行平滑拟合,可以得到更贴近于实况的逐小时面雨量预报产品。 展开更多
关键词 集合预报 海河流域 面雨量 cma-REPS
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基于CMA-GEPS的延伸期预报能力评估
7
作者 齐倩倩 朱跃建 +3 位作者 陈静 李晓莉 田华 汪叶 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期557-572,共16页
基于CMA-GEPS系统开展1~35天的延伸期集合预报,并对该系统的延伸期尺度天气进行预报能力评估。结果表明:关于500 hPa位势高度,以距平相关系数(ACC)为表征的集合预报有效天数在北半球和南半球分别为9天和8.7天,且在北半球呈现季节循环特... 基于CMA-GEPS系统开展1~35天的延伸期集合预报,并对该系统的延伸期尺度天气进行预报能力评估。结果表明:关于500 hPa位势高度,以距平相关系数(ACC)为表征的集合预报有效天数在北半球和南半球分别为9天和8.7天,且在北半球呈现季节循环特征,即冬(夏)季值高(低),为大气内在性质的表现;定量分析离散度-均方根误差关系表明,集合预报系统比确定性预报在延伸期尺度上可预报性更高,且北半球及南半球的潜在可预报天数分别为18天和16天。关于2 m温度,CMA-GEPS在延伸期尺度上可较好地描述温度场的空间分布特征,其较大的系统偏差主要位于热力强迫显著的高原或沙漠地区。关于MJO,CMA-GEPS对MJO的有效预报技巧达到15天,优于一般的大气模式,说明CMA-GEPS有潜力进一步发展延伸期天气预报。进一步诊断分析表明:CMA-GEPS对MJO预报的强度偏弱,这与CMA-GEPS描述的热带对流系统偏弱有关;传播速度前8天略偏快,8天之后偏慢;CMA-GEPS可较好地预报出MJO东传及北传运动;比较发现,CMA-GEPS对环流信号传播特征的预报优于对流信号,且描述的MJO东传优于北传特征。 展开更多
关键词 cma-GEPS 延伸期天气 集合预报 MJO 预报能力评估
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基于CMA-REPS格点预报数据的深度学习风速订正方法 被引量:1
8
作者 毛波 杨昊 +2 位作者 周世杰 杨康权 陈敏 《成都信息工程大学学报》 2023年第3期264-270,共7页
准确的风速预测对风能资源的充分利用和风电场的经济效益提升具有显著的意义。为提高集合数值预报的风速预报能力,弥补现有深度学习集合预报订正模型对格点预报数据时间特征提取的不足,引入ConvLSTM深度学习模型,对CMA-REPS(中国气象局... 准确的风速预测对风能资源的充分利用和风电场的经济效益提升具有显著的意义。为提高集合数值预报的风速预报能力,弥补现有深度学习集合预报订正模型对格点预报数据时间特征提取的不足,引入ConvLSTM深度学习模型,对CMA-REPS(中国气象局区域集合预报模式)预测的华北地区近地面10 m风速格点数据进行偏差订正实验,以均方根误差(RMSE)作为评分标准将订正结果与CMA-REPS原始预报数据和Unet深度学习模型方法得到的订正结果进行对比。结果表明,ConvLSTM模型的订正效果相比Unet模型有进一步的提升,经ConvLSTM模型订正后的近地面10 m风速预报数据整体上更趋近于实况数据。 展开更多
关键词 cma-REPS 集合预报 偏差订正 深度学习 风速
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CMA-REPS系统的降水邻域集合概率预报方法研究
9
作者 刘志丽 陈静 +1 位作者 陈法敬 王婧卓 《暴雨灾害》 2023年第4期406-414,共9页
基于CMA-REPS V3.1区域集合预报系统,在降水邻域集合概率法的基础上对其算法进行优化,发展了一种优化的邻域集合概率方法。选取该系统2021年5—7月逐日24 h累积降水资料计算降水邻域概率。采用国家气象信息中心开发的三源融合格点降水... 基于CMA-REPS V3.1区域集合预报系统,在降水邻域集合概率法的基础上对其算法进行优化,发展了一种优化的邻域集合概率方法。选取该系统2021年5—7月逐日24 h累积降水资料计算降水邻域概率。采用国家气象信息中心开发的三源融合格点降水产品作为观测降水,用相对作用特征曲线面积评分法对降水邻域概率预报结果进行检验,并与邻域集合概率法和集合平均邻域概率法的评分结果对比,结合典型降水个例,评估三种方法的降水概率预报效果,结果表明优化的邻域集合概率法的评分最高,其反映的降水信息与观测更一致。利用这三种方法的降水邻域概率计算集合降水的分数技巧评分(Fractions Skill Score,FSS),结果显示基于优化的邻域集合概率法的FSS评分高于集合平均邻域概率法,且与邻域集合概率法的FSS评分各有优势,前者对小量级降水,尤其是小雨和中雨的评分最高,后者对大量级降水,尤其是暴雨的评分最高;基于优化的邻域集合概率法的FSS评分相对更客观。 展开更多
关键词 区域集合预报系统 邻域集合概率法 集合平均邻域概率法 FSS评分 曲线面积评分
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Scientific Advances and Weather Services of the China Meteorological Administration’s National Forecasting Systems during the Beijing 2022 Winter Olympics
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作者 Guo DENG Xueshun SHEN +23 位作者 Jun DU Jiandong GONG Hua TONG Liantang DENG Zhifang XU Jing CHEN Jian SUN Yong WANG Jiangkai HU Jianjie WANG Mingxuan CHEN Huiling YUAN Yutao ZHANG Hongqi LI Yuanzhe WANG Li GAO Li SHENG Da LI Li LI Hao WANG Ying ZHAO Yinglin LI Zhili LIU Wenhua GUO 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2024年第5期767-776,共10页
Since the Beijing 2022 Winter Olympics was the first Winter Olympics in history held in continental winter monsoon climate conditions across complex terrain areas,there is a deficiency of relevant research,operational... Since the Beijing 2022 Winter Olympics was the first Winter Olympics in history held in continental winter monsoon climate conditions across complex terrain areas,there is a deficiency of relevant research,operational techniques,and experience.This made providing meteorological services for this event particularly challenging.The China Meteorological Administration(CMA)Earth System Modeling and Prediction Centre,achieved breakthroughs in research on short-and medium-term deterministic and ensemble numerical predictions.Several key technologies crucial for precise winter weather services during the Winter Olympics were developed.A comprehensive framework,known as the Operational System for High-Precision Weather Forecasting for the Winter Olympics,was established.Some of these advancements represent the highest level of capabilities currently available in China.The meteorological service provided to the Beijing 2022 Games also exceeded previous Winter Olympic Games in both variety and quality.This included achievements such as the“100-meter level,minute level”downscaled spatiotemporal resolution and forecasts spanning 1 to 15 days.Around 30 new technologies and over 60 kinds of products that align with the requirements of the Winter Olympics Organizing Committee were developed,and many of these techniques have since been integrated into the CMA’s operational national forecasting systems.These accomplishments were facilitated by a dedicated weather forecasting and research initiative,in conjunction with the preexisting real-time operational forecasting systems of the CMA.This program represents one of the five subprograms of the WMO’s high-impact weather forecasting demonstration project(SMART2022),and continues to play an important role in their Regional Association(RA)II Research Development Project(Hangzhou RDP).Therefore,the research accomplishments and meteorological service experiences from this program will be carried forward into forthcoming highimpact weather forecasting activities.This article provides an overview and assessment of this program and the operational national forecasting systems. 展开更多
关键词 Beijing Winter Olympic Games cma national forecasting system data assimilation ensemble forecast bias correction and downscaling machine learning-based fusion methods
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集合预报进展、挑战及展望 被引量:1
11
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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不同分辨率和云微物理方案对四川盆地一次暴雨过程模拟的影响分析 被引量:1
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作者 马怡轩 徐国强 《大气科学》 北大核心 2025年第1期185-196,共12页
本文以美国国家环境预报中心(NCEP,National Centers for Environmental Prediction)的GFS(Global Forecast System)全球数值天气预报产品作为模式预报初始场,利用区域中尺度预报系统CMA-MESO(China Meteorological Administration Meso... 本文以美国国家环境预报中心(NCEP,National Centers for Environmental Prediction)的GFS(Global Forecast System)全球数值天气预报产品作为模式预报初始场,利用区域中尺度预报系统CMA-MESO(China Meteorological Administration Mesoscale Model)(原GRAPES_MESO)5.1版本对2021年9月3~5日发生在四川盆地的一次暴雨过程,采用3种不同分辨率(1 km、3 km、10 km)和2种云微物理参数化方案(WSM6、Thompson)设计5组试验进行数值模拟研究,结果表明:(1)试验模拟雨带与实况基本一致,但强降水时间、降水落区和降水强度与实况存在差异。随着降水阈值的提高,TS评分下降同时Bias变幅增大,空报率和漏报率也随之增加。(2)同分辨率是否采用积云参数化方案与同分辨率采用不同微物理方案对水汽通量模拟结果差异不大;5组试验在各自模拟的暴雨区均对应强烈的上升气流,且模拟强度均随分辨率提高而增大。(3)1 km分辨率下采用不同云微物理方案模拟液态粒子结果差异不大,但固态粒子明显不同。(4)3 km分辨率下加入积云参数化方案后,对于强降水中心的模拟结果存在较大偏差。整体而言,针对此次降水过程的各个试验模拟结果表明,在高分辨率条件下,Thompson方案饱和调整方案效果略好于WSM6方案,1 km_thompson方案对雨带刻画更精准,降水模拟最优。 展开更多
关键词 cma-MESO(China Meteorological administration Mesoscale Model) 云微物理 分辨率 暴雨
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尺度适应积云对流参数化方案对台风“暹芭”的数值模拟
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作者 马怡轩 徐国强 于翡 《海洋气象学报》 2025年第1期34-44,共11页
传统的积云对流参数化方案难以较好地适用于高水平分辨率,特别是10 km以下水平分辨率的降水数值模拟,尺度适应(scale-aware)积云对流参数化方案是对此进行改进的有效方法。在中国气象局中尺度模式(China Meteorological Administration ... 传统的积云对流参数化方案难以较好地适用于高水平分辨率,特别是10 km以下水平分辨率的降水数值模拟,尺度适应(scale-aware)积云对流参数化方案是对此进行改进的有效方法。在中国气象局中尺度模式(China Meteorological Administration MESOscale model,CMA-MESO)中应用尺度适应KFeta(Kain-Fritsch eta)积云对流参数化方案对台风“暹芭”进行800 m、1 km、3 km、10 km和20 km这5种水平分辨率的数值模拟试验。结果表明:(1)随着水平分辨率的提高,尺度适应KFeta积云对流参数化方案模拟的降水强度和落区更接近实况,显著减少了由积云引起的虚假性降水,提高了网格降水量。(2)随着对流强度减弱,尺度适应KFeta积云对流参数化方案TS(threat score)评分优势逐渐凸显,空报率和漏报率明显改善。(3)在降水最大时刻的强对流区域,尺度适应KFeta积云对流参数化方案雷达组合反射率因子的模拟结果更优。整体来看,尺度适应KFeta积云对流参数化方案在对流强度较弱的条件下表现更出色,为改进现行数值模式强降水预报提供了参考。 展开更多
关键词 cma-MESO模式 KFeta方案 积云对流参数化方案 台风“暹芭”
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内蒙古一次大暴雨过程的对流尺度集合预报试验
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作者 计燕霞 孙鑫 +4 位作者 姚晓娟 刘林春 朱峰 刘珂 王雪严 《干旱气象》 2025年第5期723-732,共10页
针对2021年7月发生在内蒙古地区的一次显著性大暴雨过程,开展了一组对流尺度集合预报(Convection-Allowing Ensemble Prediction,CAEP)试验,以评估其对强降水过程的预报能力,并与欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium range... 针对2021年7月发生在内蒙古地区的一次显著性大暴雨过程,开展了一组对流尺度集合预报(Convection-Allowing Ensemble Prediction,CAEP)试验,以评估其对强降水过程的预报能力,并与欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium range Weather Forecasts,ECMWF)全球集合预报、美国国家环境预报中心全球集合预报(National Centers for Environmental Prediction Global Ensemble Prediction System,NCEP-GEFS)以及中国气象局区域集合预报(China Meteorological Administration Regional Ensemble Prediction System,CMA-REPS)进行对比分析。结果表明,全球集合预报的集合平均对强降水中心的强度预报偏弱,其中ECMWF对强降水中心位置预报较准确;CMA-REPS和CAEP预报的降水强度与实况接近,但存在一定位置偏差;NCEP-GEFS在降水中心及强度的预报中均表现较差。概率匹配集合平均可有效改善集合平均的降水强度预报,TS评分较传统集合平均明显提高,其中ECMWF和CAEP的提升最为显著。CAEP在单站降水量级及其发展趋势的预报中优于全球及区域集合预报。客观检验结果显示,ECMWF、CMA-REPS和CAEP集合成员对25 mm·(6 h)^(-1)降水具有一定预报能力,而NCEP-GEFS表现较差;对于60 mm·(6 h)^(-1)降水,CAEP集合成员的TS评分最高,概率预报的Brier评分最低且可辨识度最高,表明CAEP在内蒙古地区强降水过程的预报中具有显著优势。 展开更多
关键词 集合预报 内蒙古 暴雨 cma-REPS 对流尺度集合预报
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中国气象局数值天气集合预报统一后处理系统的研发与应用 被引量:5
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作者 高丽 郑嘉雯 +3 位作者 招佐森 罗月琳 任鹏飞 姚国华 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1211-1222,共12页
集合预报是数值天气预报中发展最快的方向之一,已成为当前预报预测业务准确率和产品丰富性的重要保障。过去30年间,伴随着国际上集合数值预报科学研究的快速发展,业务集合预报技术和系统取得了长足进步。作为集合预报链条中面向下游用... 集合预报是数值天气预报中发展最快的方向之一,已成为当前预报预测业务准确率和产品丰富性的重要保障。过去30年间,伴随着国际上集合数值预报科学研究的快速发展,业务集合预报技术和系统取得了长足进步。作为集合预报链条中面向下游用户的信息输出端,后处理系统已经成为大规模数据生成和产品制作功能一体化、多层次预报分析方法和技术高度集约化的综合平台,在发挥集合预报优势方面扮演着关键角色。首先回顾了国内外集合预报后处理系统发展历程以及后处理技术发展趋势和走向,归纳并阐述了集合预报后处理系统的主要功能。进一步详细介绍了中国气象局全球/区域集合预报业务系统的集合预报统一后处理系统针对上述各方面主要功能的设计思路、结构框架、关键技术和常规产品等研发进展情况,并重点阐释了如何充分利用该集合预报业务系统实时大样本集合预报数据信息开发的极端预报指数、热带大气季节内振荡、西北太平洋副热带高压和南亚高压等多样化新产品及其在业务中的实际应用。总体来看,集合预报后处理将成为充分发挥集合预报准确度高、信息量大以及社会效益显著等优势的研发新方向。 展开更多
关键词 cma-GEPS/REPS 集合预报 统一后处理 业务系统 预报产品
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天山北坡次季节-季节尺度降水集合预测 被引量:3
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作者 李海燕 颉卫华 +7 位作者 吴统文 李巧萍 梁萧云 姚隽琛 刘向文 路屹雄 杨涛 柳春 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期39-51,共13页
在新疆天山大地形背景下,实现了中国气象局研发的高分辨率气候业务预测系统CMA-CPSv3(China Meteorological Administration-Climate Prediction System version 3)在天山北坡经济带的本地化应用,分别评估控制预报、传统集合平均预报以... 在新疆天山大地形背景下,实现了中国气象局研发的高分辨率气候业务预测系统CMA-CPSv3(China Meteorological Administration-Climate Prediction System version 3)在天山北坡经济带的本地化应用,分别评估控制预报、传统集合平均预报以及改进后的最优概率阈值集合方法(deterministic ensemble forecast using a probabilistic threshold,DEFPT)对该区域次季节-季节降水的预测水平。评估结果表明:基于CMA-CPSv3预测系统的DEFPT方法可以提升天山北坡次季节-季节尺度1~5 mm阈值降水落区以及持续性的预测效果,优于传统集合平均预报和控制预报。从2016年7月29日—8月2日、2017年6月7—12日以及2020年7月8—12日时段发生在天山北坡的降水事件个例分析结果看,不论从降水落区、降水异常还是降水持续性,DEFPT集合预报在天山北坡西部和南部均有更好的效果,但在天山北坡东部和北部预测能力相对略低,这与该区域水汽的预报偏差增大有关。 展开更多
关键词 cma-CPSv3 次季节-季节尺度(S2S) 降水集合预测 天山北坡经济带
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广州“5.7”暴雨预报的模式不确定性研究 被引量:4
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作者 陈黛雅 沈学顺 霍振华 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期58-78,共21页
2017年5月7日,在弱天气尺度强迫下,广州发生了暖区特大暴雨,局地发展迅速,降水强度极端,多家业务模式出现了漏报情况。为了探究此次降水过程模式预报的不确定性,采用条件非线性最优参数扰动(Conditional Nonlinear Optimal Perturbation... 2017年5月7日,在弱天气尺度强迫下,广州发生了暖区特大暴雨,局地发展迅速,降水强度极端,多家业务模式出现了漏报情况。为了探究此次降水过程模式预报的不确定性,采用条件非线性最优参数扰动(Conditional Nonlinear Optimal Perturbation related to Parameters,CNOP-P)方法筛选出最能体现中小尺度系统非线性误差增长特征的关键物理参数,以此构造CNOP-P-RP模式扰动方案,并基于CMA-Meso模式进行对流尺度集合预报试验,最后探究了CNOP-P关键参数影响局地对流发生、发展不同阶段的物理机理。结果显示,不同降水阶段的CNOP-P敏感参数主要与垂直扩散、云雨自动转换或其他水成物向雨滴的转换有关。与业务上常用的随机物理倾向扰动(Stochastically Perturbed Parameterization Tendencies,SPPT)方案相比,在本次降水过程中,基于CNOP-P-RP方案构造的集合预报试验具有更高的降水和地面要素的概率预报技巧,集合预报系统可靠性也占优。进一步分析发现,垂直扩散不确定性导致的山前温度梯度和地面冷池的变化在对流触发和暴雨发展中起重要作用。7日00—04时(北京时,下同),花都强降水中心附近垂直扩散的增强使热量、动量和水汽的垂直输送加强,由此造成的雪、霰粒子融化增多是降水量增大的主要原因,说明该阶段雨滴的形成虽以云水的凝结碰并为主,但冰相粒子的作用不容忽视;7日04—08时,随着水汽输送和上升运动增强,更活跃的暖雨过程主导了增城强降水中心降水量的增大。该研究初步证明CNOP-P-RP方案在刻画对流尺度模式不确定性方面的可行性,可为华南暖区暴雨预报的改进提供一定参考。 展开更多
关键词 条件非线性最优参数扰动 模式不确定性 cma模式 对流尺度集合预报
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基于TIGGE多模式的6 h降雨预报精度对比分析
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作者 王昊 江文员 +2 位作者 刘益民 李淑贤 刁艳芳 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期31-39,共9页
降雨数值预报是预防极端天气导致灾害事件的重要手段,其预报精度是预报产品是否被采用的依据。以跋山水库流域为研究对象,选取了TIGGE系统中的ECMWF、NCEP、CMA、JMA、UKMO共5个预报模式的控制预报与集合预报,分别从降雨分级预报检验和... 降雨数值预报是预防极端天气导致灾害事件的重要手段,其预报精度是预报产品是否被采用的依据。以跋山水库流域为研究对象,选取了TIGGE系统中的ECMWF、NCEP、CMA、JMA、UKMO共5个预报模式的控制预报与集合预报,分别从降雨分级预报检验和降雨量预报检验两个角度,利用Brier评分和Talagrand分布图,分析了2007—2019年5—9月控制预报和集合预报降雨数据的精度。结果表明:(1)就降雨分级预报而言,对于无雨、小雨和中雨量级,5个预报模式控制预报和集合平均预报效果相差不大;对于大雨量级,JMA和NCEP的控制预报效果最佳,JMA和UKMO的集合平均预报效果最佳;对于暴雨及以上量级,NCEP的控制预报和集合平均预报均效果最佳;(2)针对降雨量预报,UKMO控制预报和集合平均预报效果最佳;(3)无雨等级的Brier评分最高,且Brier评分随着降雨等级的提升而降低,表明大量级降雨时Brier评分较好;CMA的评分在无雨、小雨、中雨、大雨4个等级表现最好;(4)5个模式Talagrand分布形态均呈粗略的“U”字型,表明5个预报模式集合成员的分散不够。综合来看,UKMO和NCEP的预报效果最佳。据此研究可选出高精度的降雨预报产品。 展开更多
关键词 降雨集合预报 TIGGE cma BS评分 TS评分 跋山水库
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A Recombination Clustering Technique for Forecasting of Tropical Cyclone Tracks Based on the CMA-TRAMS Ensemble Prediction System
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作者 Jinqing LIU Xubin ZHANG +2 位作者 Zejun DAI Hui ZHOU Zhaoli YANG 《Journal of Meteorological Research》 SCIE CSCD 2023年第6期812-828,共17页
Despite marked improvements in tropical cyclone(TC) track ensemble forecasting,forecasters still have difficulty in making quick decisions when facing multiple potential predictions,so it is demanding to develop post-... Despite marked improvements in tropical cyclone(TC) track ensemble forecasting,forecasters still have difficulty in making quick decisions when facing multiple potential predictions,so it is demanding to develop post-processing techniques reducing the uncertainty in TC track forecasts,and one of such techniques is the cluster-based methods.To improve the effect and efficiency of the previous cluster-based methods,this study adopts recombination clustering(RC) by optimizing the use of limited TC variables and constructing better features that can accurately capture the good TC track forecasts from the ensemble prediction system(EPS) of the China Meteorological Administration Tropical Regional Atmosphere Model for the South China Sea(CMA-TRAMS).The RC technique is further optimized by constraining the number of clusters using the absolute track bias between the ensemble mean(EM) and ensemble spread(ES).Finally,the RC-based deterministic and weighted probabilistic forecasts are compared with the TC track forecasts from traditional methods.It is found that(1) for deterministic TC track forecasts,the RC-based TC track forecasts outperform all other methods at 12–72-h lead times;compared with the skillful EM(118.6 km),the improvements introduced by the use of RC reach up to 10.8%(8.1 km),10.2%(13.7 km),and 8.7%(20.5 km) at forecast times of 24,48,and 72 h,respectively.(2) For probabilistic TC track forecasts,RC yields significantly more accurate and discriminative forecasts than traditional equal-weight track forecasts,by increasing the weight of the best cluster,with a decrease of 4.1% in brier score(BS) and an increase of 1.4% in area under the relative operating characteristic curve(AUC).(3) In particular,for cases with recurved tracks,such as typhoons Saudel(2017) and Bavi(2008),RC significantly reduces track errors relative to EM by 56.0%(125.5 km) and 77.7%(192.2 km),respectively.Our results demonstrate that the RC technique not only improves TC track forecasts but also helps to unravel skillful ensemble members,and is likely useful for feature construction in machine learning. 展开更多
关键词 tropical cyclone recombination clustering cluster number probability ensemble prediction system(EPS) China Meteorological administration Tropical Regional Atmosphere Model for the South China Sea(cma-TRAMS)
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A Review on Development,Challenges,and Future Perspectives of Ensemble Forecast
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作者 Jing CHEN Yuejian ZHU +11 位作者 Wansuo DUAN Xiefei ZHI Jinzhong MIN Xiaoli LI Guo DENG Huiling YUAN Jie FENG Jun DU Qiaoping LI Jiandong GONG Xueshun SHEN Mu MU 《Journal of Meteorological Research》 2025年第3期534-558,共25页
This paper reviews the development of ensemble weather forecast and the primary techniques employed in the main ensemble prediction systems(EPSs)designed by China and other countries.Here,the emphasis is placed on the... This paper reviews the development of ensemble weather forecast and the primary techniques employed in the main ensemble prediction systems(EPSs)designed by China and other countries.Here,the emphasis is placed on the advancements in the China Meteorological Administration(CMA)global and regional ensemble prediction systems(i.e.,CMA-GEPS and CMA-REPS),with particular attention to operational technologies such as initial and model perturbation methods and the applications of ensemble forecast.Through comparative verification with EPSs from other leading international numerical weather prediction(NWP)centers,CMA’s EPSs demonstrate forecast skills comparable to its global counterparts.As EPSs progress to convective scales and coupled systems between sea,land,air,and ice,the paper addresses some key challenges in ensemble forecast technologies across the aspects of operation,science,integration of artificial intelligence(AI),merging of weather and climate models,and challenging user requirements.Finally,a summary of conclusions and future perspectives on ensemble forecast are provided. 展开更多
关键词 ensemble forecast METHOD China Meteorological administration(cma)ensemble forecast REVIEW
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