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1、客观综合预报方法及集合预报简介龚建福2011.5 南京第七章 综合分析与预报7.4 客观综合预报方法多元决策加权法 数学原理 设预报对象 u=（u1，u2，,um） 预报技术方法 v=（v1，v2，,vn） 概率预报集 pi=（ pi 1， pi 2，, pim） （i=1,n） 由n种方法对m个等级的概率预报矩阵：从历史资料统计各种技术方法的预报准确率为Wi0（i=1,n） 有 W=（W1，W2，,Wn）第七章 综合分析与预报7.4 客观综合预报方法经规一化处理，使 应用模糊变换原理，由各单种技术方法预报作出一个综合的概率预报矢量：B=（b1，b2，,bm）=WP其中 就是概率预报的加权平均
2、，权重函数为W取其中极大者bk=maxbj (j=1,2,.,m)所对应的等级k作为最终的决策，即综合预报结果。第七章 综合分析与预报7.4 客观综合预报方法例解：安徽省台暴雨集成预报方法预报对象：暴雨（一个等级），技术方法：4种第七章 综合分析与预报7.4 客观综合预报方法 例解：安徽省台暴雨集成预报方法数值产品释用预报ECMWF 0、24、48小时预报资料，按“距离加权平均法”插值到每个格点上，计算每个格点8项指标，每满足一条指标就累加1/8的几率，得出每个格点的概率预报P1值，绘出第一张概率预报图。第七章 综合分析与预报7.4 客观综合预报方法 例解：安徽省台暴雨集成预报方法物理量诊断分
3、析预报统计出7条指标，每满足一条指标累加1/7几率，得出每个格点的概率预报P2值，绘出第二张概率预报图。第七章 综合分析与预报7.4 客观综合预报方法安徽97年7月2日08时-3日08时的暴雨预报概率图与降水量实况分布a：数值预报产品释用预报 b：物理量诊断分析预报第七章 综合分析与预报7.4 客观综合预报方法例解：安徽省台暴雨集成预报方法 卫星云图定量分析预报 p3=(A0*B0)+(A0*B0-At*Bt)/300 式中：A表示每个格点周围50*50范围内的灰度平均值B表示灰度值大于等于220的格点数A*B表示暴雨的预报因子下标0表示离预报最近的云图时间，下标t表示前t小时云图 预报员经验
4、预报：综上4种方法： 有W=（75%，75%，65%，65%）P=（75P1+75P2+65P3+65P4）/280第七章 综合分析与预报7.4 客观综合预报方法安徽97年7月2日08时-3日08时的暴雨预报概率图与降水量实况分布c：卫星云图定量分析预报 d：预报员经验预报7.4 客观综合预报方法集成预报（图e）根据近年来各种方法的预报准确率情况，将各自预报的准确率换算成权重系数：W=(75%,75%,65%,65%)每个格点的综合预报方程即为：P=(75P1+75P2+65P3+65P4)/280第七章 综合分析与预报第七章 综合分析与预报7.4 客观综合预报方法安徽97年7月2日08时-3
5、日08时的暴雨预报概率图与降水量实况分布e：集成预报 f：实况降水量分布第七章 综合分析与预报降水、暴雨、雨凇的预报 根据影响系统的类型和具体影响部位的分析判断；数值预报 产品对降水的预报及上一级指导预报意见，作出本地区降水量 和降水形式的预计； 本地区具体影响系统及影响部位垂直运动； 预报季节气候; 水汽; 局地不稳定; 判断暴雨的形成条件7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报降水、暴雨、雨凇的预报 根据影响系统的类型和具体影响部位的分析判断；数值预报 产品对降水的预报及上一级指导预报意见，作出本地区降水量 和降水形式的预计； 本地区具体影响系统及影响部位垂直运动； 预报季节气候;
6、水汽; 局地不稳定; 判断暴雨的形成条件7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报降水、暴雨、雨凇的预报 根据影响系统的类型和具体影响部位的分析判断；数值预报 产品对降水的预报及上一级指导预报意见，作出本地区降水量 和降水形式的预计； 本地区具体影响系统及影响部位垂直运动； 预报季节气候; 水汽; 局地不稳定; 判断暴雨的形成条件7.4 客观综合预报方法福建省气候概况春季是我省阴湿多雨的季节，就降水的性质与强度区分，包括两个气候阶 段：34月称春雨期，56月称霉雨期。 34月份还是我省降雹高峰期。夏季79月，常见的天气类型有三种：第一种是副热带高压控制下的晴热 干旱天气。第二种是台风袭击下
7、的狂风暴雨天气。第三种是辐合区制约下 的局部或区域性雷雨天气。秋季1011月，福建秋季既受热带天气系统侵袭，又受到西风带系统影响 ，主要灾害是热带气旋或热带气旋和冷空气共同作用下的天气。9月底10月 初，冷空气南侵的纬度扩展，我省出现寒露风。10月下旬，在强冷空气下 ，闽江西北可能出现初霜。秋季由于南海常有副热带高压单体存在，我省 高空多为偏西北气流所控制，天气易于连晴，所以是一个相对的少雨季节 。冬季12月次年2月，冬季冷空气活动周期，在正常情况下，大约57天。 每次冷空气入侵时，气温连续下降23天，以后又连续回升34天，紧接 着下一次冷空气又来，“三寒四暖”循环不止。每年均有几次强冷空气侵
8、 入，造成较剧烈降温，但达到寒潮标准的，平均每年不过2次。 第七章 综合分析与预报降水、暴雨、雨凇的预报 根据影响系统的类型和具体影响部位的分析判断；数值预报 产品对降水的预报及上一级指导预报意见，作出本地区降水量 和降水形式的预计； 本地区具体影响系统及影响部位垂直运动； 预报季节气候; 水汽; 局地不稳定; 判断暴雨的形成条件7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报降水、暴雨、雨凇的预报 根据影响系统的类型和具体影响部位的分析判断；数值预报 产品对降水的预报及上一级指导预报意见，作出本地区降水量 和降水形式的预计； 本地区具体影响系统及影响部位垂直运动； 预报季节气候; 水汽; 局地
9、不稳定; 判断暴雨的形成条件7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报7.4客观综合预报方法 局地气象条件分析：气团指标（K指数）K=（T850-T500）+Td850-（T-Td）700 T-LnP图对流性不稳定或位势不稳定的判据：对流性不稳定层结 中性层结 对流性稳定层结单站高空风：分析冷暖平流、垂直稳定度等地形影响：迎风坡，背风坡峡谷风，山谷风，海陆风等第七章 综合分析与预报降水、暴雨、雨凇的预报 根据影响系统的类型和具体影响部位的分析判断；数值预报 产品对降水的预报及上一级指导预报意见，作出本地区降水量 和降水形式的预计； 本地区具体影响系统及影响部位垂直运动； 预报季节气候; 水
10、汽; 局地不稳定; 判断暴雨的形成条件7.4 客观综合预报方法1. 卫星云图2. 低空水汽通量辅合区很大；3.相应的天气尺度系统中高空冷平流和低 层冷平流有利于不稳定层结发展和维持；4.天气系统中风的垂直切变较弱；第七章 综合分析与预报降水、暴雨、雨凇的预报判断冰雹的形成条件1。雷达回波云顶高度可达13km以上；2。0C层在4km左右，-20度层约在400hPa，其间厚度不大；3。根据冰雹形成条件，由空气稳定性判断，研究存在以下统计关系：，冰雹直径约3 cm;，冰雹直径约12cm;，可能产生龙卷风； 7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报降水、暴雨、雨凇的预报判断降雪和冻雨的形成条件1
11、。若云中温度和云底以下温度低于0度,将降雪;2。若云体内下半部温度高于0度,而云底以下温度低于0度, 可能降冻雨;7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报降水、暴雨、雨凇的预报雨淞预报雨凇形成的基本条件是：降水云体中在850hPa及其以下有过 冷却雨层（温度略低于0），700hPa及附近有暖的融化层（温 度略高于0），而在500hPa附近为冰晶层（温度约为-10- 14）。其中高空冰晶层在冬季常可出现。我国易形成雨凇的地形背景是西高东低，特别是北、西、南 三面环山，而向东敞口的盆地，这有利于冷空气从东侧低层进 入盆地，构成冷空气垫而暖空气从西南部上空移过。 7.4 客观综合预报方法第七章
12、 综合分析与预报云雾的预报较常见的雾是辐射雾和平流雾两种。辐射雾是由夜间辐射 降温引起近地面气层水汽凝结而成的。平流雾则是因为暖湿空 气平流到较冷的下垫面上，空气变冷水汽凝结成雾。预报雾需 根据当地特点，统计归纳自行的预报指标，一般预报考虑的思 路为： 空气中的水汽含量足够多，一般要求相对湿度大于75%； 降温幅度足够大，夜间无云或少云将会引起大的辐射降温。 或者下垫面空气与移来的空气气团之间的温差足够大； 风速足够小，因风速大会导致空气中能量的迅速传播，气团 之间的性质趋近，不利于雾的形成。 7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报极端气温、霜冻、寒露风及干旱风的预报极端气温平流；辐射
13、；变性；霜冻我国一般把地表最低温度达到零度以下作为霜冻标准。其预报 思路同最低气温的预报，通常以最低温度的预报加上夜间不同天气 条件下地表最低温度与最低气温的差值来预报； 7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报极端气温、霜冻、寒露风及干旱风的预报寒露风的预报； 各地对寒露风成灾的标准划分也因自然背景不同而有差异。一 般指日平均气温20.0（23.0）日数3天的天气过程；或 虽持续时间不到3天，但最低气温15.0，相对湿度30%，最大 风力5级的天气。对寒露风的预报同秋季对冷空气的预报。 干热风的预报 对干热风的预报的一般思路同最高温度预报思路，但在最高温度预 报的基础上需侧重注意以下两
14、点：7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报极端气温、霜冻、寒露风及干旱风的预报 干热风的预报 天气过程的形势演变。一般是在冷空气南下而北方无明显降 水过程之后，北方处在高空槽后高压脊的控制下，并有明显的暖平 流；地面或850 hPa温度场出现北方暖、南方冷的局面，气压场转 为南高北低的形势。暖平流达到一定的强度； 在这种环流背景下，高空暖空气下沉增温，近地面晴空辐射增温， 两者共同作用便形成干热风天气并维持，直到有新的冷空气入侵才 告结束。7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报风的预报按地转风原理和梯度风原理，估计近似值，这一项取决于影响系 统的气压场；考虑下垫面摩擦作用。陆地
15、上风向偏向低压一侧30-45度，风速 约为地转风的一半。海面上风向偏向低压一侧约15度，风速约是地 转风的2/3。考虑变压风影响。变压风沿变压场梯度方向吹，风速与变压梯度 大小成正比。冷锋后的最大风速常常出现在正变压中心附近变压梯 度最大的区域。7.4 客观综合预报方法第七章 综合分析与预报风的预报考虑热力环流的影响，一是迎风坡的强迫抬升、背风坡强迫下沉 作用；二是狭管效应使风向与山谷走向一致，风速明显增大。或者对数值预报产品和上级指导预报，加上考虑当地地形和下 垫面热力差异影响，进行判断和订正。对上述各影响因素的具体估 计，尤其是对于当地大风天气的预报，还需要各地自行统计归纳适 宜的预报指标。7.4 客观综合预报方法集合预报及其应用简介 Ensemble Forecasting(Prediction)； ensemble：n. 全体，剧团，联合演出人员，合奏 曲，系综； 系综：ensemble，在一定的宏观条件下，大量性 质和结构完全相同的、处于各种运动状态的、各 自独立的系统的集合。 集合预报：集成预报、系综预报 Ensemble Prediction System(EPS)：集合预报系统 ； 数值天气预报（NWP）的成功是20世纪最重
