集合预报应用指导手册

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三亚离海边最近的酒店有哪些集合预报应用指导手册世界气象组织,2012
WMO—No.1091
2013年5月
世界气象组织2012年8月正式发布了集合预报应用指导手册。为推进我国集合预报业务应用发展,中国气象局预报与网络司组织国家气象中心集合预报应用团队对该指导手册进行了编译。手册的翻译工作主要由陈良吕、陈静牵头完成,陈静、邓国对手册中文翻译稿进行了校对。手册英文版可查阅
www.wmo.int/pages/prog/www/Documents/1091_en.pdf。
目录
1.引言 (1)
2.为什么需要集合预报 (1)
3 集合预报种类 (2)城隍庙的由来
3.1全球集合预报系统(Global EPS) (2)
3.2 区域集合预报系统(Regional EPS) (2)
3.3 对流尺度集合预报(Convective-scale EPS) (3)
4. 标准集合预报产品 (3)
4.1 模式直接输出产品 (4)
4.1.1 集合平均(Ensemble  mean) (4)
4.1.2 集合离散度(Ensemble spread) (4)
4.1.3 天气要素概率图(Basic probability ) (4)
4.1.4 分位数(Quantil es ) (5)
黄山十大奇石4.1.5面条图(Spaghetti maps) (6)
4.1.6邮票图(Postage stamp maps) (6)
4.1.7单站集合预报(Site-specific meteograms) (7)
5.集合预报系统应用建议 (7)
6. 应用集合预报系统制作确定性天气预报 (8)
6.1 通过确定性预报做决策 (10)
7.描述可能出现的情况 (10)
8.全概率预报(Full probabilistic forecast) (11)
9. 后处理(Post-processing) (12)
9.1 统计后处理(Statistical post-processing) (12)
9.1.1 概率分布函数(probability distribution function)的一阶距偏差订正 (13)
9.1.2概率分布函数的二阶距偏差订正 (14)
9.2 降尺度技术(Downscaling ) (14)
9.2.1 动力降尺度技术(Dynamical d ownscaling) (14)
9.2.2 地形降尺度技术(Topographic d ownscaling using simple physical models)
(15)
9.2.3 站点数据提取(Site-specific extractions) (15)
9.2.4 统计降尺度技术(Statistical d ownscaling) (15)
9.2.5 高影响天气诊断方法(High-impact weather diagnostics) (16)
9.2.6 结合低分辨率集合预报系统和高分辨率控制预报的降尺度技术 (16)
9.3 聚类分析技术(Clustering techniques) (16)
9.4 再预报方法(Use of reforecasts) (17)
9.4.1 极端天气预报指数(Extreme  Forecast  Ind ex) (17)
9.4.2 分位数匹配法(Quantile–quantile matching) (18)
9.5 特征跟踪(Feature tracking) (18)
自驾青海湖旅游攻略及花费10. 集合预报系统在灾害性天气预报和预警发布中的应用 (18)
11. 灾害性天气影响模型 (21)
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12. 集合预报系统检验 (21)
13. 预报员训练 (23)
1.引言
集合预报系统不仅给出单一的最佳可能预报,还定量地估计天气预报的不确定性。确定性预报只进行一次数值积分,而集合预报系统用不同的初始场进行多次数值积分。通常在集合预报系统中也会对模式的物理过程进行扰动,一些系统采用多个模式进行集合(多模式集合预报系统),一些系统采用相同的模式但是对模式的物理过程进行不同的组合而进行集合(多物理过程集合预报系统)。由于多次运行模式需要耗费较高的计算成本,集合预报系统成员的水平分辨率通常是相应的确定性预报模式一半左右。集合预报系统通常包括一个与集合预报成员具有相同分辨率,但是没有进行初始扰动和模式扰动的控制预报,也有个别的集合预报系统完全由集合成员组成。集合预报成员得到的多个数值预报结果使得我们可以去估计天气预报的不确定性,同时还可以使我们对确定性预报更有信心。天气预报的不确定性会随着天气形势不同而逐日变化,集合预报提供了对这种逐日变化的不确定性的估计。集
合预报系统可以用来取样调查天气预报结果的概率分布函数,而且通常用来产生概率预报——用来评估某一结果发生的可能性。
中山市旅游景点一览表这本参考手册的设计目的,是为了给天气预报员和模式开发者提出一些关于集合预报系统的有效应用、集合预报可以做什么、不能做什么等方面的建议,关于集合预报的基本原理和应用的全部基础知识在本书中均有谈到。欧洲中期天气预报中心提供了包括集合预报详细应用建议在内的全面的欧洲中心集合预报系统运用指导
(wf.int/product/forecast/guide),还有一些通俗易懂的集合预报系统运用训练材料(d.ucar.edu/training_detail.php?orderBy=&topic=15)。
总的来说,我们强烈建议不确定性应该作为天气预报的一部分而表达出来,世界气象组织在《表达预报不确定性应用指南》这本书中(PWS-18,WMO/TD-No.1422),介绍了一些具体的表示方法。
本手册中大部分例子取自英国气象局全球/区域集合预报系统,或者欧洲中期天气预报中心的集合预报系统,但是描述的原理适用于所有的集合预报系统。
2.为什么需要集合预报
最新的数值预报系统可以很有效地帮助预报员做天气预报。许多模式现在可以提供足够好的天气图像,
因此可以通过模式直接输出来提供一些自动天气预报,虽然总体来说有必要做一些后处理来校正自动天气预报。模式直接输出有时能够更好表示一些气象要素,例如地表温度(至少在非陡峭地形处),而降水通常则不那么容易。
然而,众所周知,虽然有这么多的优点,即使采用全球最好的数值模式,也经常会做出很糟糕的预报。这在中短期预报中最为明显,主要还是由于大气的混沌特性。在进行数值预报时,首先会对来自世界各地的最新观测资料进行分析并估计出当前的大气状态,然后模式开始计算大气状态会如何随着时间从初始状态进行演变。混沌理论表明大气状态的演变对于
初始场的微小误差非常敏感,因此初始场极小的误差(通常非常小到预报员几乎无法注意到)会在预报中逐渐变大。即使拥有最好的观测值,我们也永远无法做出完美数值预报,也不可能做出完美的天气预报,这就是我们要做集合预报的原因。
在集合预报中,我们对初始场加入一些小扰动,然后再用这些扰动初始场进行数值积分。如果不同的集合成员做出的预报非常相似,那么我们就会对预报更有信心。如果它们都向不同方向发展,例如一些发展成了强风暴而另一些发展成了弱低压,那我们就会对预报不太有把握。然而,通过观察分析集合成员中预报出风暴的比例,我们可以估计风暴发生的可能性。
当我们留意1-2天的短期天气预报时,整体的天气形势通常具有较高的可预报性。然而,当我们留意一
些也许会对气象用户非常重要的局地预报细节时,仍然可以发现,集合成员之间具有一些重要差别。同时,在短期预报中,大尺度形势演变偶尔也会具有不确定性——这最有可能在强风暴的发展阶段出现,因此即使在短期天气预报中也需要考虑使用集合预报。
3. 集合预报种类
天气预报中应用的集合预报系统主要有三种——全球集合预报、区域集合预报和对流尺度集合预报——通常还包括确定性预报模式,它们重点解决不同时间尺度的预报问题。以下会对它们进行简单的概述。相同种类的集合预报系统也会有很多的差别,比如扰动的形成方法、模式中使用的物理过程等。然而,集合预报的使用原理始终是一致的,这些细节在这里不会涉及到。(需要注意的是,集合预报在长期天气预报和气候预测中也有应用,原理非常相似,但这些在这本参考书中不会涉及到,它们主要着眼于15天以上的预报)。
3.1全球集合预报系统(Global EPS)
全球集合预报系统通常设计用于3-15天的中期天气预报。通常采用低分辨率的全球模式,格点长度介于30到70公里之间。虽然全球集合预报系统主要设计用于中期天气预报,但是由于范围覆盖全球,它们也可以为那些没有集合预报系统的国家提供短期集合预报。与此同时,它们被广泛地用于支持WMO灾害性天气预报示范项目(SWFDP)。
预报员在使用全球集合预报系统时,需要始终记住全球模式的低分辨率会限制他们获得所希望的预报细节。全球集合预报系统通常不能分辨一些细节,例如风暴中的风速强度。
3.2 区域集合预报系统(Regional EPS)
区域集合预报系统运用覆盖小范围区域的区域模式制成,主要着眼于1-3天的短期天气预报,具有较全球模式更高的分辨率,通常在7-30公里之间,因此可以用于预报天气系统中的一些局部细节,还能够更好的判断一些强天气系统。不过,预报员还是应该记住分辨率带来的限制,例如,区域集合预报系统不可能预测像龙卷一样的小尺度天气系统。
区域集合预报系统不得不从全球集合预报系统中获得侧边界条件(天气系统从有限区域范围以外移入有限区域内的边界)。一些区域集合预报系统使用高分辨率的分析场,并由此

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