李伟[1]2001年在《湖南省有限区域数值天气预报系统研究与初步实现》文中指出近年来，随着气象学、物理学、计算机和计算数学等学科的迅速发展，数值天气预报技术取得了巨大的成功。数值预报的准确率稳步上升，短期预报已明显优于主观预报，可用形势预报的时限已达7天，预报内容也从单纯的形势预报发展到各种气象要素和天气现象的预报。作为定时、定点、定量预报最根本的方法，数值天气预报已成为制作中、短期天气预报的主要技术手段。 本文在研究国内外数值天气预报最新成果的基础上，紧密结合实际应用和具体的计算资源和环境，对建立湖南省有限区域数值天气预报系统进行了初步探索，具体工作包括： 提出了由通信、中期数值预报、有限区域预报、中尺度数值预报数据库、数值预报产品图形图像处理、预报产品释用和统计检验六个分系统组成湖南省数值天气预报系统的总体设计方案。该方案实现了中期数值预报模式T106与中尺度数值预报模式MM5的异模式嵌套，能每隔3小时置换中尺度模式的侧边界，并且在现有通信条件下，能确保数值天气预报的实时性要求。 有限区域模式设计为两部分，低分辨率全球模式和高分辨率区域模式。这两部分采用相同的垂直结构和物理过程，都用球谐函数作为水平基本函数。区域部分的预报偏差来自全球模式部分的预报，在区域范围内，半隐式时间格式、时间滤波、初始化和水平扩散的应用都与偏差有关。 对中期数值天气预报模式、全球气象资料客观分析和四维同化方案，以及MM5模式的双向嵌套方案进行了详细设计。采用初步建立的湖南省有限区域数值天气预报系统，我们对1999年的几次重点过程做了试报，预报效果良好，表明湖南省数值天气预报系统的设计是科学、合理的。
戴泽军[2]2003年在《湖南省有限区域数值天气预报系统的实现和初步数值模拟试验》文中进行了进一步梳理湖南省有限区域数值天气预报系统是以PSU/NCAR的MM5V3.4(第五代中尺度模式版本3.4)非静力中尺度模式为基础，与国家气象中心T213模式输出场资料连接，并应用最临近常规高空、地面观测资料做初始场及参数修订，在银河机群服务器系统YH/CS16并行运算环境下运行的中尺度数值模式。沿用MM5V3.4的模式设计，湖南省有限区域数值天气预报系统在垂直方向上是23层完全的σ坐标，水平方向上是三重嵌套网格，分辨率分别为135km、45km和15km。在YH/CS16系统中运行该预报系统作48小时预报，所需机时为50分钟，满足实时业务需要。该系统于2002年5月起进行实时运行试验，可提供湖南范围每3小时多种气象要素预报。试验结果表明，系统具有较强的稳定性和实用性，降水的时空分布的预报效果较好。数值模拟试验结果还显示，模拟降水预报对积云参数化方案、边界层参数化方案、辐射参数化方案等比较敏感；在网格比较小时，Grell积云参数化方案优于本文试验的另外叁种积云参数化方案。此外，有无边界层参数化方案对降水预报结果影响很大。通过对MM5模式、T213模式和HLAFS模式的降水预报的结果对比分析，可以看出HLAFS模式的降水预报的效果还需改进。本文对控制试验模拟结果的部分物理量场也进行了诊断分析。
吴亚丽[3]2015年在《地面稠密降水观测资料在GRAPES_Meso模式系统中的应用》文中研究说明随着数值天气预报模式分辨率不断提高,常规观测资料的同化应用难以满足高分辨率数值模式初值需要包含更多中尺度环流信息的要求,大量雷达与近地面观测资料的同化应用是可以满足这一需求的重要途径,其中也包括稠密的自动站地面降水资料。我国现有的地面自动站观测网每天可提供大量高时空分辨率的稠密降水资料,这些资料尚未在数值天气预报模式中得到定量化应用。因此,本文尝试分析研究的问题是如何应用这些稠密降水资料,改进目前高分辨率数值模式的初值质量,以提高短时定量降水预报水平。本文基于我国Global/Regional Assimilation PrEdiction System(GRAPES)高分辨率(3km)区域数值预报模式,从多方面改进了“潜热加热纳近”(LHN)方法在同化地面稠密降水观测资料方面的应用。研究方法包括:(1)提出“暖-潜热加热纳近”同化,以缩短模式的spin-up时间;(2)提出多尺度初始化分析,以延长初始信息的影响时效;(3)采用概率匹配(PM,Probability Matching)集成法,以进一步提高短时定量降水预报技巧。首先,针对中尺度数值预报模式中预报雨带形成滞后问题,设计了一组潜热加热纳近同化试验,分别研究了冷、暖“潜热加热纳近”方法在高分辨率模式中的应用效果。初步试验结果表明:(1)通过调整模式潜热加热廓线融合地面稠密降水资料,能够改进初始场的温度、湿度、风等要素的合理分布,增加降水区的对流不稳定性;(2)与冷“潜热加热纳近”相比,暖“潜热加热纳近”方法在纳近初始阶段的模式降水与观测降水匹配更合理,两者的初始温湿廓线在大气中低层差异明显,且暖“潜热加热纳近”的偏暖偏湿特性更有利于降水的产生;(3)暖“潜热加热纳近”试验对降水落区和强度的预报优于冷“潜热加热纳近”,缺点是强降水略偏强,TS值略低;(4)长、短时效的暖“潜热加热纳近”试验结果相比,积分预热12小时的LHN试验对大雨、暴雨、大暴雨预报范围过大,强度过强,而积分预热6小时的LHN试验对整个区域的预报结果更接近实况。但是,仅仅同化降水资料对提高短时定量降水预报的影响时效有限,基本在6小时以内。在此基础上,考虑初始对流激发的不确定性以及短时定量降水预报对模式初值的敏感性,根据LHN与叁维变分同化(3DVAR)的不同耦合方法,设计了五组不同尺度的初始化试验,包括:仅同化传统常规资料的3DVAR试验(VAR)、传统的LHN试验(VAR0LHN3)、循环同化试验(CYCLING)、9点空间滤波试验(SS)以及时间滤波试验(DFI)。进一步的试验结果表明:(1)同化降水资料能够增加初始场中的中小尺度特征,产生有利于降水的扰动不稳定性;(2)不同化降水资料的控制试验,无初始降水信息加入,初始场水汽不足,spin-up滞后问题最明显;非尺度滤波的CYCLING试验,0~6小时降水很快被启动,但积分时间稍长后,模式进入调整,使降水减弱;(3)6~12小时预报期内,相对于CYCLING试验,DFI试验的优势开始体现,降水增加区域水汽增加,冷、暖空气辐合增强,降水强度与实况更为接近。因此,对于不同预报时效不同空间位置,上述五组试验的预报结果各有优缺点。为了综合考虑上述五组试验各自的优点,提供更加稳定可靠的短时定量降水预报,本文采用概率匹配集成法,对上述五组确定性预报结果进行集成,即以概率分布函数确定预报降水的分布,把降水强度依大至小分级排序,然后将降水分布与降水强度按分级排序进行“匹配”(matching)。月平均的降水预报结果表明,控制试验的月平均6h降水与实况偏差较大,强度偏弱,落区也不够准确;而采用PM概率匹配方法的月平均6h降水与实况非常吻合,缺点是略有过度预报;降水预报技巧上,五个单一成员在降水落区和强度预报上各有优势和不足,但概率匹配集成预报能够提供比单一成员都要好的预报效果,各个量级降水的预报技巧明显提高。因此,为了减小初值不确定性带来的短时降水预报的不确定性,考虑不同尺度扰动初值对降水预报的影响,并采用概率匹配法构造高分辨率集成预报系统是可行的。且本文试验提出的小样本短时定量降水集成预报方法,由于集合预报成员只有5个,所需计算时间少,易于满足实际业务应用的需求。
唐杰, 周慧, 刘炼烨, 曾欣, 何正阳[4]2013年在《湖南省叁级天气预报会商辅助系统的设计与实现》文中进行了进一步梳理针对天气预报会商业务,基于VB、Fortran90、Perl、C#、Bash shell综合编程技术和Curl、NCL、Surfer外部程序包,设计和开发了湖南省叁级天气预报会商辅助系统,从技术上实现了天气预报会商气象信息产品的优化,和湖南各级会商发言PPT制作与传输的快速化、自动化;为增强湖南天气预报技术、思路交流,和提高全省各级天气会商质量和预报质量,提供了有效的业务技术支持。
陈悦丽[5]2015年在《降雨型滑坡动力数值预报模式GRAPES-LFM的研究》文中指出我国属于降雨型滑坡地质灾害多发的国家之一,对降雨型滑坡进行准确的预警预报是十分重要的。开展降雨型滑坡预警预报研究,可以为全国的滑坡地质灾害气象预警预报工作提供科技支撑,具有十分重要的实际意义。本文在分析我国降雨型滑坡的时空分布特征的基础上,改进了区域降雨型滑坡的危险性评价模型,确定了激发降雨型滑坡的降雨阈值,初步建立了基于气象数值预报模式GRAPES (Global/Regional Assimilation and PrEdiction System)和降雨型滑坡预报模式TRIGRS (Transient Rainfall Infiltration and Grid-based Regional Slope-Stability Model)的降雨型滑坡数值预报模式GRAPES-LFM (GRAPES:Global/Regional Assimilation and PrEdiction System; LFM:Landslide Forecast Model).主要的研究内容、方法和结论如下：(1)每年的5月至9月为我国滑坡的高发期,占全年滑坡总数的90%以上。从空间分布上看,我国的滑坡灾害具有明显的分布不均匀性,存在明显的区域性差异,特别是四川和重庆等地,由于多山、多雨,滑坡灾害发生频繁。以2013年7月强降水在四川诱发的大量灾害为例进行研究,结果显示强降水的时空分布与滑坡灾害的时空分布具有较好的一致性。(2)利用SHALSTAB (SHAllow Landslide STABility model)模型计算激发滑坡的降雨阈值,并结合GRAPES的预报定量降水预测滑坡的发生区域。以2013年台风西马仑在闽南地区引发的大量滑坡灾害为例,进行预报试验。假设土壤处于饱和状态,计算激发滑坡的降雨阈值。结果表明,降雨阈值较滑坡发生时的观测降雨量偏小,预报的滑坡区域较实际滑坡发生区域偏大。(3)为了进一步提高降雨型滑坡的预报准确率,利用数值天气预报模式GRAPES的定量降水数据驱动滑坡预测模型TRIGRS,建立了滑坡的可实时预报模式GRAPES-LFM。初步的预报试验结果表明本文建立的GRAPES-LFM模式所预测的滑坡频发区与观测区域有很好的吻合度。(4)为了减少单一预报的不确定性,进一步研究建立了GRAPES-En-LFM降雨性滑坡集合预报模式。首先利用Monte Carlo方法,根据凝聚力和内摩擦角的分布特征,进行参数扰动,减少非均匀分布的参数的不确定性。同时采用集合预报的方法进行降水预报,减少单一预报引起的降水落区和强度的不确定性。GRAPES-En-LFM集合预报模式的建立使得滑坡的预报方法由确定性预报,改进为概率预报。初步研究结果表明,本文建立的GRAPES-En-LFM滑坡集合预报模式所预测的滑坡频发区与目前的滑坡业务预报结果相比有明显改进,落区更精细化。(5)本文在考虑岩土参数具有空间分布不均的基础上,提出了降雨型滑坡危险性评价的可能性模型——Monte Carlo-SHALSTAB模型和Monte Carlo-TRIGRS模型。在福建省德化县初步应用的结果表明,利用本文提出的降雨型滑坡危险性评价的可能性模型进行滑坡危险性评价的结果更为精细。这一结果表明利用GRAPES-LFM模式产品,结合Monte Carlo-SHALSTAB模型可开展更精细化的区域性滑坡危险性评价。
佚名[6]2010年在《气象局关于印发现代天气业务发展指导意见的通知》文中提出气发[2010]1号各省、自治区、直辖市气象局,各直属单位,各内设机构:《现代天气业务发展指导意见》已经中国气象局局长办公会议审议通过。现印发给你们,请认真贯彻
张洪刚[7]2005年在《贝叶斯概率水文预报系统及其应用研究》文中进行了进一步梳理论文结合国家“973”和国家自然科学基金资助项目,在详尽综述国内外流域水文模型、洪水预报系统以及水文预报不确定性研究进展的基础上,着重研究并探讨了概念性流域水文模型参数优选技术以及贝叶斯概率水文预报系统的建模与应用。论文主要结论和创新点如下: (1) 综述了国内外概念性流域水文模型参数优选技术的研究现状,介绍并比较了常用的参数优选方法;着重探讨了目标函数及其组合求解技术,深入研究了多目标参数自动优选问题的参数解空间。实例研究结果表明:多目标参数自动优选方法能综合考虑水文过程的各要素,优于传统的单目标参数优选结果。 (2) 介绍了贝叶斯预报处理器(BPF)和水文不确定性处理器(HUP),分别对其进行了实例研究。引入平稳序列的线性AR模型与线性扰动模型(LPM)对HUP的先验分布与似然函数作了改进。改进的HUP结构简单,避免了正态分位数转化,降低了由于选取、优选各变量边缘分布函数而产生的误差,并且较HUP的预报精度有一定提高。 (3) 综述了国内外定量降水预报方法的研究进展及其与水文模型的耦合途径,分析研究了一个定量降水预报不确定性处理器(PUP)。在此基础上,提出并建立了叁峡水库区间流域随机降水模型,选用最近邻相似法模拟降水量的时段分配系数。将所建随机降水模型与区间洪水预报模型相耦合,分析得到区间流域定量降水预报不确定性的解析解。实例研究结果表明,耦合模型可提高叁峡水库区间流域的洪水预报精度,并提供了待预报流量的区间估计。 (4) 比较分析了基于预见期降水信息的水文不确定性处理器(PD-HUP)。建立了贝叶斯概率水文预报系统以分析水文预报不确定性对预报结果的影响,利用全概率公式将PD-HUP与所建叁峡水库区间流域随机降水模型耦合起来,得到水文预报不确定性的解析解。选取叁峡水库区间流域的水文、气象资料对所建系统进行检验与探讨,结果表明贝叶斯概率水文预报系统可显着提高预报精度,并提供了待预报流量的分布函数和区间估计。 (5) 提出了一个基于贝叶斯方法的实时洪水预报模型。该模型采用ARMA模型描述实测流量的先验分布,采用AR模型模拟预报残差的似然函数,并假定先验分布和似然函数均服从正态分布。根据贝叶斯公式综合得到后验分布函数,以其均值作为最终校正结果以发布洪水警报和防洪调度决策。实例研究结果表明:所建模型可显着提高预报精度,优于AR模型和递推最小二乘法(RLS),并提供了预报值的后验密度函数、区间估计等信息,实现了预报、校正与决策的有机耦合。
夏正龙[8]2008年在《湖南省气象灾害自动监测站网应用系统设计与实现》文中研究说明随着全球气候条件的变化,中小尺度灾害性天气给国家和人民的生命财产带来的损失越来越受到重视。但我省原有与行政体系相结合的气象观测体系,因其自身的时空密度严重不够,代表性差,无法对中小尺度灾害性天气进行有效可靠的监测,因此建立高时空密度的气象灾害自动监测站网应用系统成了迫切需要解决的问题。本文在详细介绍了课题中使用的GPRS组网、数据库存储、MapXTreme2004地理信息系统叁种关键技术的基础上对系统需求和实现的功能模块等部分进行了深入的分析和详细的介绍。首先对湖南省气象灾害自动监测站网的整体需求和功能进行了详细的分析,明确了从资料的处理入库、查询统计分析和自动报警叁方面的主要功能需求,并接着以GPRS组网的常用方案设计了本系统的组网结构和系统的总体结构框架。其次根据本系统数据库的设计思路,详细地设计了数据库的表结构和数据库在索引和存储过程方面所做的优化,并实现了ADO.NET环境下如何对数据库进行存储访问。然后介绍了主要组成部分——WEB应用系统的设计和实现,详细设计了WEB应用系统的体系结构,并详细介绍了WEB部分实现难点和代表功能“雨量分区图”、“多普勒雷达图”,并实现了利用区域自动监测站网探测资料和变分法校正雷达定量估算降水算法,最后对主要业务功能模块进行了简单展示。本文最后从该系统在气象灾害监测能力提高、气象灾害预警的针对性和准确性提高、为其他气象业务服务提供的重要基础依据功能等方面介绍该系统在业务使用中的应用效果。
李兴良[9]2007年在《球面阴阳网格与新型多离散矩有限体积方法的应用研究》文中研究表明现有的全球大气环流模式大多采用普通经纬度球面网格，该网格设计简单，并且有很好的正交性，因而得到广泛应用。然而这种网格也有不足之处，即存在坐标两极为奇异点和极区附近格点辐合的数值计算问题。事实上，坐标奇异点并不是真实的奇异点，即在极点的物理量是有意义的。相对而言，极地附近格点辐合显得更为严重，特别是在高分辨率情况下，不仅原有的数值计算问题显得棘手，而且出现了物理本质性的新问题：赤道与极区网格尺度所描述的不是同一物理属性的流体运动问题。本论文尝试采用所谓的“阴阳网格”来处理上述的传统经纬度网格系统在极区存在的数值计算问题。所谓阴阳网格由两个完全相同的分量经纬度网格相互“扣接”在一起覆盖整个球面，该网格本质上仍然是经纬度网格，但是已完全避免了普通经纬度球面网格存在的极区计算问题。在成功解决阴阳网格边界数据交换基础上，论文首次在球面阴阳网格上实现了半拉格朗日平流计算，数值试验表明阴阳网格并不损失传统经纬度网格下的数值计算精度。然而不足的是，阴阳网格在边界交迭处会带来额外的数值计算问题。为此，论文在国际上首先引用了高精度、守恒的数值计算新方法—多离散矩有限体积方法，以便较好地解决阴阳网格中的计算精度和守恒性问题。与传统有限体积方法不同，该数值方法在单网格内构造高阶空间近似，计算经济，一维、二维平流与浅水数值试验表明多离散矩有限体积方法是一个高精度、经济的守恒数值算法；同时，高精度、计算经济的多离散矩有限体积方法与半拉格朗日方法相结合能够使得阴阳网格交迭处面积最小。严格保证阴或阳分量网格数值守恒的情况下，在球面阴阳网格上实施了浅水模式标准数值试验，结果表明该方法具有很好的数值准确性和计算效率，至少对于中期天气预报或短期气候预报来说总质量的守恒性是充分满足要求的。尽管对于阴阳网格边界的数值守恒需要进一步探索，然而论文陈述的数值技术构建了一个令人鼓舞的、实用的球面大气或海洋数值框架。
张红萍[10]2013年在《山区小流域洪水风险评估与预警技术研究》文中研究表明我国位于欧亚大陆东南部,是世界着名的东亚季风气候区,夏季暴雨频发生。我国又是一个多山的国家,山区面积约占全国陆地面积的叁分之二,远高于世界平均水平。我国也是一个人口大国,山丘区人口广布,约占全国总人口的叁分之一,山丘区的社会经济是我国社会经济的重要组成部分。我国东亚季风气候区暴雨特性、复杂的山丘区地形和地质条件,以及山区社会经济的发展现状,导致我国山洪地质灾害发生频繁。山洪灾害不仅对我国山丘区的基础设施造成毁灭性破坏,而且对人民群众的生命安全构成极大的损害和威胁,已经成为山丘区经济社会可持续发展的重要制约因素之一洪水风险管理,是20世纪中期以后提出的新的防洪和治水理念。20世纪中期以来,世界上大多数受洪水灾害威胁的国家,纷纷实施了洪水风险管理战略。我国在1998年遭受洪水灾害以后,也开始了从“控制洪水”到“洪水管理”的战略转变。然而,当前我国洪水风险管理措施的实施,以及相关技术的研究,大多是针对大江大河及其中下游平原洪泛区的,针对山区小流域洪水风险管理的研究还比较少。山区小流域洪水具有与江河洪水显着不同的特性,在洪水风险分析、监测预警等技术方面也存在显着不同,因此,加强山区小流域洪水风险管理及相关技术研究,对于提高我国山区小流域洪水风险管理水平、切实减轻山洪灾害造成的人员伤亡和经济损失、提高山区社会的防洪安全保障,具有十分重要的现实意义。本文从我国山洪灾害防治工作现状出发,分析了我国山洪灾害防治面临的问题,提出了山区小流域洪水风险管理研究的必要性,综述了洪水风险管理实践和研究进展,分析了山区小流域洪水风险特性,并针对山区小流域洪水风险评估技术和监测预警技术进行了重点研究,并取得了如下创新性的成果：(1)剖析了我国山区小流域洪水风险特性。山区小流域洪水大多是由中小尺度强降雨引起的,具有突发性和暴涨暴落的特性,在时间和空间上均属于小尺度事件,与江河洪水具有显着不同的特征。山区社会经济具有人口分散、通达性差、发展落后等特征,而且,我国山区社会经济正处于“新农村”建设、城镇化、工业化等快速变革的时期。正是由于上述山区小流域洪水特性及山区社会经济特征,使得山区小流域洪水风险管理存在诸多难点,具体表现为,工程措施实施困难、防洪组织体系建设任重道远、缺乏相关的技术支撑等等。(2)研究了基于GIS的山区小流域及特征提取技术。小流域是山洪爆发的场所,是洪水风险分析和管理的基本单元。本文提出了基于固定出口和考虑防洪工程影响的小流域提取思路,基于GIS技术,采用高精度地形数据,考虑防洪工程的影响,提取防洪保护对象的汇流区域,为洪水风险评估以及预警技术的研究奠定基础。(3)研究了山区小流域洪水风险评估技术,建立了一套完整的山区小流域洪水风险评估与区划的技术和方法,编制了山区小流域洪水风险图,为我国今后山区小流域洪水风险图编制工作提供了实用可行的技术路线,为山区小流域土地利用规划、山洪防御措施制定等洪水风险管理措施的实施提供了技术支持手段。(4)分析了暴雨山洪监测预警技术难点和现状,提出了无资料地区设计暴雨洪水法推求暴雨山洪预警指标的方法。暴雨山洪在时间和空间上都属于小尺度事件,传统的水文气象观测和预报预警技术,在暴雨山洪监测预警中仍然存在较大的技术难度和不确定性。针对无资料地区山洪预警指标研究现状,采用设计暴雨洪水的方法,提出了由水位推求临界雨量的基本方法。(5)研究并提出了事件驱动的县级山洪监测预警应用系统设计思路。县级防汛指挥部门在山洪灾害防御中的重要责任,建立县级山洪监测预警应用系统,提高县级防汛指挥部门信息化水平,具有十分重要的作用。本文针对当前我国县级防汛指挥部门技术现状和我国防汛决策支持系统应用设计现状,提出了事件驱动的山洪监测预警应用设计思路,并开发了河南省栾川县山洪监测预警应用系统。与现有的按照信息内容分类组织的防汛信息服务系统不同,事件驱动的山洪监测预警应用系统,是以山洪告警事件为驱动源,针对告警事件提供与事件相关的雨情、水情、工情、社会经济等多方面的决策所需的综合信息,从而实现主动的、智能化的决策支持,不仅对我国县级山洪监测预警系统建设具有示范作用,对我国其它防汛应急指挥决策支持系统也具有重要的指导意义。
参考文献：
[1]. 湖南省有限区域数值天气预报系统研究与初步实现[D]. 李伟. 国防科学技术大学. 2001
[2]. 湖南省有限区域数值天气预报系统的实现和初步数值模拟试验[D]. 戴泽军. 南京气象学院. 2003
[3]. 地面稠密降水观测资料在GRAPES_Meso模式系统中的应用[D]. 吴亚丽. 中国气象科学研究院. 2015
[4]. 湖南省叁级天气预报会商辅助系统的设计与实现[J]. 唐杰, 周慧, 刘炼烨, 曾欣, 何正阳. 气象研究与应用. 2013
[5]. 降雨型滑坡动力数值预报模式GRAPES-LFM的研究[D]. 陈悦丽. 南京信息工程大学. 2015
[6]. 气象局关于印发现代天气业务发展指导意见的通知[J]. 佚名. 海南省人民政府公报. 2010
[7]. 贝叶斯概率水文预报系统及其应用研究[D]. 张洪刚. 武汉大学. 2005
[8]. 湖南省气象灾害自动监测站网应用系统设计与实现[D]. 夏正龙. 国防科学技术大学. 2008
[9]. 球面阴阳网格与新型多离散矩有限体积方法的应用研究[D]. 李兴良. 南京信息工程大学. 2007
[10]. 山区小流域洪水风险评估与预警技术研究[D]. 张红萍. 中国水利水电科学研究院. 2013
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