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GRAPES全球模式预报检验评估--2016年夏季四川地面要素 被引量:14
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作者 王佳津 王春学 +2 位作者 曹萍萍 陈琳 冯汉中 《高原山地气象研究》 2017年第1期33-40,96,共9页
本文使用2016年6~8月GRAPES全球模式2m温度和10m风场24、48、72h时效预报场和同期四川省156个国家气象站逐日地面温度和风场资料,选取预报准确率、平均误差、平均绝对误差、均方根误差和Alpha Index5个统计量对2016年夏季四川3个区域(... 本文使用2016年6~8月GRAPES全球模式2m温度和10m风场24、48、72h时效预报场和同期四川省156个国家气象站逐日地面温度和风场资料,选取预报准确率、平均误差、平均绝对误差、均方根误差和Alpha Index5个统计量对2016年夏季四川3个区域(盆地区、过渡区和高原区)2m温度和10m风场进行了较为详细的检验评估。研究结果表明:模式对10m最大风速的预报效果较好,准确率较高,最高可达80.64%。模式对过渡区温度预报效果较差,准确率基本低于10%,但是对盆地区温度的预报有一定可信度。模式对10m最大风速的风向预报效果不如最大风速值。全省各区各要素的AI值都在0.7左右变化,表明模式预报的随机误差大,预报和观测吻合较差。本研究还发现,整体来看模式对盆地各要素预报效果较好,对于地形复杂地区(高原区、过渡区)预报效果较差。此外,模式存在一定的系统误差,2m温度的系统误差盆地区约为-2.3^-1.7℃,过渡区约为-8.3^-6.0℃,高原区约为-7.3^-5.0℃;10m最大风速值的系统误差盆地区约为-1.3^-0.6m/s,过渡区约为-2.3^-1.3m/s,高原区约为-2.7^-1.1m/s。 展开更多
关键词 grapes全球模式 检验评估 四川 2m温度 10m风场
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GRAPES-GFS模式2m温度预报的最优时窗滑动订正方法 被引量:7
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作者 何珊珊 蓝盈 戚云枫 《气象科技》 2021年第5期746-753,共8页
利用2017—2018年GRAPES-GFS模式预报资料和广西区域自动站逐时气温观测资料,分析模式预报偏差特征,发现GRAPES-GFS模式对广西区域2m温度的预报系统性偏低,随着预报时效增加,预报偏差增大,系统性偏差主要出现在桂北山区、左右江河谷及沿... 利用2017—2018年GRAPES-GFS模式预报资料和广西区域自动站逐时气温观测资料,分析模式预报偏差特征,发现GRAPES-GFS模式对广西区域2m温度的预报系统性偏低,随着预报时效增加,预报偏差增大,系统性偏差主要出现在桂北山区、左右江河谷及沿海;春夏秋三季的午后气温预报偏差有明显的系统性,冬季午后气温和四季凌晨气温预报偏差的随机性较大。为了确定滑动订正的最优时窗,通过活动时窗长度的方法,设计不同的滑动订正方案,制定最优时窗滑动订正方案,并进一步利用2020年最优时窗滑动订正业务试验产品,对比验证了该方案的订正效果。结果表明:分别采用固定时窗、季节最优时窗、月份最优时窗等滑动平均订正方案进行订正,春夏秋3季的订正效果明显好于冬季、午后订正技巧高于夜间,其中固定时窗滑动平均方案中的长时窗(15~60d)订正、季节最优时窗滑动订正以及月份最优时窗滑动订正这几种方式订正效果最优;所制定的最优时窗滑动平均订正方案,可以在不同滑动方案的基础上稳定地提高预报准确率,达到最优时窗滑动的目的。 展开更多
关键词 grapes-gfs 气温预报 时窗 滑动平均订正法
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An Online Model Correction Method Based on an Inverse Problem:Part I—Model Error Estimation by Iteration 被引量:2
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作者 XUE Haile SHEN Xueshun CHOU Jifan 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2015年第10期1329-1340,共12页
Errors inevitably exist in numerical weather prediction (NWP) due to imperfect numeric and physical parameterizations. To eliminate these errors, by considering NWP as an inverse problem, an unknown term in the pred... Errors inevitably exist in numerical weather prediction (NWP) due to imperfect numeric and physical parameterizations. To eliminate these errors, by considering NWP as an inverse problem, an unknown term in the prediction equations can be estimated inversely by using the past data, which are presumed to represent the imperfection of the NWP model (model error, denoted as ME). In this first paper of a two-part series, an iteration method for obtaining the MEs in past intervals is presented, and the results from testing its convergence in idealized experiments are reported. Moreover, two batches of iteration tests were applied in the global forecast system of the Global and Regional Assimilation and Prediction System (GRAPES-GFS) for July-August 2009 and January-February 2010. The datasets associated with the initial conditions and sea surface temperature (SST) were both based on NCEP (National Centers for Environmental Prediction) FNL (final) data. The results showed that 6th h forecast errors were reduced to 10% of their original value after a 20-step iteration. Then, off-line forecast error corrections were estimated linearly based on the 2-month mean MEs and compared with forecast errors. The estimated error corrections agreed well with the forecast errors, but the linear growth rate of the estimation was steeper than the forecast error. The advantage of this iteration method is that the MEs can provide the foundation for online correction. A larger proportion of the forecast errors can be expected to be canceled out by properly introducing the model error correction into GRAPES-GFS. 展开更多
关键词 model error past data inverse problem error estimation model correction grapes-gfs
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Assimilation of Ocean Surface Wind Data by the HY-2B Satellite in GRAPES: Impacts on Analyses and Forecasts
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作者 Jincheng WANG Xingwei JIANG +4 位作者 Xueshun SHEN Youguang ZHANG Xiaomin WAN Wei HAN Dan WANG 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2023年第1期44-61,共18页
The ocean surface wind(OSW)data retrieved from microwave scatterometers have high spatial accuracy and represent the only wind data assimilated by global numerical models on the ocean surface,thus playing an important... The ocean surface wind(OSW)data retrieved from microwave scatterometers have high spatial accuracy and represent the only wind data assimilated by global numerical models on the ocean surface,thus playing an important role in improving the forecast skills of global medium-range weather prediction models.To improve the forecast skills of the Global/Regional Assimilation and Prediction System Global Forecast System(GRAPES_GFS),the HY-2B OSW data is assimilated into the GRAPES_GFS four-dimensional variational assimilation(4DVAR)system.Then,the impacts of the HY-2B OSW data assimilation on the analyses and forecasts of GRAPES_GFS are analyzed based on one-month assimilation cycle experiments.The results show that after assimilating the HY-2B OSW data,the analysis errors of the wind fields in the lower-middle troposphere(1000-600 hPa)of the tropics and the southern hemisphere(SH)are significantly reduced by an average rate of about 5%.The impacts of the HY-2B OSW data assimilation on the analysis fields of wind,geopotential height,and temperature are not solely limited to the boundary layer but also extend throughout the entire troposphere after about two days of cycling assimilation.Furthermore,assimilating the HY-2B OSW data can significantly improve the forecast skill of wind,geopotential height,and temperature in the troposphere of the tropics and SH. 展开更多
关键词 HY-2B ocean surface wind 4DVAR grapes-gfs medium-range weather forecast
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An Online Model Correction Method Based on an Inverse Problem:PartⅡ——Systematic Model Error Correction
5
作者 XUE Haile SHEN Xueshun CHOU Jifan 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2015年第11期1493-1503,共11页
An online systematic error correction is presented and examined as a technique to improve the accuracy of real-time numerical weather prediction, based on the dataset of model errors (MEs) in past intervals. Given t... An online systematic error correction is presented and examined as a technique to improve the accuracy of real-time numerical weather prediction, based on the dataset of model errors (MEs) in past intervals. Given the analyses, the ME in each interval (6 h) between two analyses can be iteratively obtained by introducing an unknown tendency term into the prediction equation, shown in Part I of this two-paper series. In this part, after analyzing the 5-year (2001-2005) GRAPES- GFS (Global Forecast System of the Global and Regional Assimilation and Prediction System) error patterns and evolution, a systematic model error correction is given based on the least-squares approach by firstly using the past MEs. To test the correction, we applied the approach in GRAPES-GFS for July 2009 and January 2010. The datasets associated with the initial condition and SST used in this study were based on NCEP (National Centers for Environmental Prediction) FNL (final) data. The results indicated that the Northern Hemispheric systematically underestimated equator-to-pole geopotential gradient and westerly wind of GRAPES-GFS were largely enhanced, and the biases of temperature and wind in the tropics were strongly reduced. Therefore, the correction results in a more skillful forecast with lower mean bias and root-mean-square error and higher anomaly correlation coefficient. 展开更多
关键词 model error past data inverse problem error estimation model correction grapes-gfs
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一次那曲东南部强降水的诊断分析
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作者 德吉白珍 次仁拉姆 +2 位作者 卓玛 奚凤 旦增冉珍 《西藏科技》 2021年第3期19-21,27,共4页
文章利用常规观测资料、中国第一代全球大气/路面再分析产品、卫星云图资料以及两家模式对比,对2020年6月16日夜间西藏那曲东部发生的强降水天气过程进行了综合分析。结果表明:此次强降水天气过程是在500hpa欧亚中高纬为两槽一脊的大背... 文章利用常规观测资料、中国第一代全球大气/路面再分析产品、卫星云图资料以及两家模式对比,对2020年6月16日夜间西藏那曲东部发生的强降水天气过程进行了综合分析。结果表明:此次强降水天气过程是在500hpa欧亚中高纬为两槽一脊的大背景下发生,那曲东部受高原切变影响,出现风速上的辐合,并拥有良好的水汽条件,配合西南风输送的源源不断的水汽,是出现此次强降水的主要原因;此外还发现那曲东部拥有高空辐散低空辐合的高低层良好配置,物理量配合较好,有利于降水的出现;另外青海沱沱河站的西北风向的转变使那曲东部降水更为明显;还从检验预报可知,对于此次降水,GRAPES-GFS模式降水预报比EC模式降水预报更有可信度。 展开更多
关键词 强对流 那曲东部 grapes-gfs
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GRAPES_GFS全球中期预报系统的研发和业务化 被引量:74
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作者 沈学顺 苏勇 +19 位作者 胡江林 王金成 孙健 薛纪善 韩威 张红亮 陆慧娟 张华 陈起英 刘艳 刘奇俊 马占山 金之雁 李兴良 刘琨 赵滨 周斌 龚建东 陈德辉 王建捷 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期1-10,共10页
该文回顾了中国气象局全球中期数值天气预报系统GRAPES_GFS的研发历程,重点介绍了近年来在GRAPES_GFS研发过程中的重要进展,概要阐述了这些进展对GRAPES_GFS业务化的贡献。动力框架方面的改进主要包括位温垂直平流的算法、极区滤波方案... 该文回顾了中国气象局全球中期数值天气预报系统GRAPES_GFS的研发历程,重点介绍了近年来在GRAPES_GFS研发过程中的重要进展,概要阐述了这些进展对GRAPES_GFS业务化的贡献。动力框架方面的改进主要包括位温垂直平流的算法、极区滤波方案、标量平流方案、垂直速度衰减(damping)算法、提高模式分辨率等,改善了模式框架的稳定性、计算精度以及质量守恒性。物理过程方面的改进主要包括RRTMG辐射方案、CoLM陆面过程方案、积云对流、边界层过程、双参数云物理方案,以及物理过程的调用计算等,全面提升了模式物理过程的预报能力。全球三维变分同化方面,研发了模式空间三维变分(3DVar)系统、资料质量控制和偏差订正技术、卫星资料同化方面的相关技术等。同时,对目前GRAPES_GFS2.0的预报能力进行了评估,总体来说.该系统各项预报指标全面超越GRAPES_GFS1.0,与T639相比等压面要素预报在对流层也有明显优势,降水、2 m温度等预报也优势明显。 展开更多
关键词 grapes_gfs 动力框架 物理过程 三维变分同化
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GRAPES-GFS模式暴雨预报天气学检验特征 被引量:39
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作者 宫宇 代刊 +6 位作者 徐珺 杨舒楠 唐健 张芳 胡宁 张夕迪 沈晓琳 《气象》 CSCD 北大核心 2018年第9期1148-1159,共12页
本文采用天气学检验方法,对2016年度国家气象中心GRAPES全球数值预报系统(GRAPES-GFS)业务预报暴雨过程及2013-2015年部分回算个例进行了检验,并结合对比欧洲中期天气预报中心确定性预报模式(EC模式)和国家气象中心全球谱模式T639L60(T... 本文采用天气学检验方法,对2016年度国家气象中心GRAPES全球数值预报系统(GRAPES-GFS)业务预报暴雨过程及2013-2015年部分回算个例进行了检验,并结合对比欧洲中期天气预报中心确定性预报模式(EC模式)和国家气象中心全球谱模式T639L60(T639模式)降水预报,梳理总结业务GRAPES-GFS模式预报性能优势和系统性偏差特征。被检验暴雨过程共38次,其中南方暴雨过程20次,北方暴雨过程6次,热带扰动或台风降水过程12次。依靠预报员主观天气学检验分析,从降水预报效果检验出发,结合主要影响天气系统和示踪物理量检验,梳理总结模式预报系统性偏差,以期全面发掘该业务预报模式性能。结果表明对短期时效内的降水预报,GRAPES-GFS模式预报稳定性较好,整体明显优于T639模式。但还存在诸如对对流性降水预报较实况偏北或对主雨带南侧暖区降水预报不足的偏差特征;另对弱高空波动背景下的对流性降水预报偏弱;而在降水预报强度大致正确的情况下,对降水系统南侧偏南气流控制区域预报湿度偏大,对副热带地区的低涡系统预报偏强。 展开更多
关键词 grapes-gfs模式 模式天气学检验 暴雨
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GRAPES_GFS中三维参考大气的研究:理论设计和理想试验 被引量:19
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作者 苏勇 沈学顺 +1 位作者 陈子通 张红亮 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期241-254,共14页
参考大气的选取对于半隐式半拉格朗日(Semi-Implicit Semi-Lagrangian,简称SISL)模式动力框架的计算精度至关重要。中国气象局数值预报中心自主研发的GRAPES_GFS(Global Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast S... 参考大气的选取对于半隐式半拉格朗日(Semi-Implicit Semi-Lagrangian,简称SISL)模式动力框架的计算精度至关重要。中国气象局数值预报中心自主研发的GRAPES_GFS(Global Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)采用基于等温大气构造的一维参考大气,该方法求解简单、易于实现,但无量纲气压和位势温度扰动量的数量级较大,降低空间计算精度的同时,由于非线性项较大,使得时间计算精度较低。借鉴近年来世界上各主要业务中心的数值模式框架搭建方法,拟在GRAPES_GFS的动力框架中引入不随时间变化且满足静力平衡的三维参考大气,使得积分过程中参考大气可以尽量地靠近模式大气,提高空间计算精度的同时,减小非线性项的数量级,进而提高时间积分的计算精度。本研究重新推导了引入三维参考大气之后模式动力学方程组的求解过程,通过若干个理想试验验证了理论方法以及代码实现的正确性,说明新的三维参考大气可以有效地提高模式动力框架的计算精度。 展开更多
关键词 grapes_gfs 参考大气 预估-修正 半隐式半拉格朗日 线性化
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中央气象台全球中期数值预报业务系统的发展 被引量:14
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作者 沈学顺 陈起英 +4 位作者 孙健 韩威 龚建东 李泽椿 王建捷 《气象》 CSCD 北大核心 2021年第6期645-654,共10页
回顾中央气象台全球中期数值天气预报业务系统的发展历程,重点回顾和综述中央气象台建立全球预报业务以来的科学技术进步,概括了引进的谱模式系列在本地化、业务应用及发展过程中取得的成就,着重介绍在自主发展GRAPES_GFS全球中期预报... 回顾中央气象台全球中期数值天气预报业务系统的发展历程,重点回顾和综述中央气象台建立全球预报业务以来的科学技术进步,概括了引进的谱模式系列在本地化、业务应用及发展过程中取得的成就,着重介绍在自主发展GRAPES_GFS全球中期预报系统的不同阶段取得的科技成果。 展开更多
关键词 谱模式 grapes_gfs 动力框架 物理过程 四维变分同化
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GRAPES_GFS 2.0模式系统误差评估 被引量:13
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作者 张萌 于海鹏 +4 位作者 黄建平 沈学顺 苏勇 薛海乐 杨志坚 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期571-583,共13页
通过选取2014年1月、4月、7月、10月的GRAPES_GFS 2.0预报产品和NCEP FNL分析资料进行对比分析,发现GRAPES_GFS 2.0的系统误差具有以下特性:位势高度场误差的空间分布具有纬向条带状或波列状特征,误差大值集中在中高纬度地区,低纬度地... 通过选取2014年1月、4月、7月、10月的GRAPES_GFS 2.0预报产品和NCEP FNL分析资料进行对比分析,发现GRAPES_GFS 2.0的系统误差具有以下特性:位势高度场误差的空间分布具有纬向条带状或波列状特征,误差大值集中在中高纬度地区,低纬度地区误差较小。误差在南北半球各自的冬季最大、夏季最小,并呈现明显的季节变化特征。误差随预报时效的增速略低于线性增速且不同预报时效下误差随高度变化的曲线趋势相似。温度场误差的空间分布相对均匀,误差大值位于30°S~30°N附近地区。纬向风场误差没有十分明显的分布规律,与纬度变化、海陆分布和地形的关系均不密切,西风误差和东风误差交替出现。结果表明:模式对冬季中高纬度地区和边界层及对流层顶的模拟技巧尚需提高。明确GRAPES_GFS 2.0的系统误差分布特性,有助于有针对性地进行模式订正,改善误差大值区域的模式预报方法。 展开更多
关键词 grapes_gfs 2.0 系统误差 空间分布 时间演变
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GRAPES_GFS 2.0模式非系统误差评估 被引量:12
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作者 张萌 于海鹏 +4 位作者 黄建平 沈学顺 苏勇 薛海乐 窦宝成 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期332-344,共13页
选取2014年1月、4月、7月、10月的GRAPES_GFS 2. 0预报产品和对应时刻的NCEP FNL分析资料进行对比。从时间演变看,南、北半球的非系统误差均在各自冬季达到极盛,误差呈现周期性变化规律。位势高度场的非系统误差随时间演变先呈指数增长... 选取2014年1月、4月、7月、10月的GRAPES_GFS 2. 0预报产品和对应时刻的NCEP FNL分析资料进行对比。从时间演变看,南、北半球的非系统误差均在各自冬季达到极盛,误差呈现周期性变化规律。位势高度场的非系统误差随时间演变先呈指数增长,后呈线性增长,温度场和纬向风场的误差则近似于线性增长。从空间分布看,GRAPES_GFS 2.0的非系统误差大值主要分布在中高纬度地区,呈条带状分布,误差大值区域基本不随预报时效的变化而发生变化;位势高度场和纬向风场的误差大值区出现在对流层顶附近,而温度场的误差大值区则出现在边界层顶附近。将误差增长曲线参数化拟合后发现,南半球的初始场误差、可预报上限和初始场误差占比均高于北半球,随离地高度增加初始场误差占比逐渐减小。 展开更多
关键词 grapes_gfs 2.0 非系统误差 空间分布 时间演变
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GRAPES全球三维变分同化中卫星微波温度计亮温的背景误差及在质量控制中的应用 被引量:11
13
作者 王金成 龚建东 王瑞春 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期397-409,共13页
模式变量背景误差在观测空间的投影,也即观测变量的背景误差包含了变分同化系统的重要信息,其在诊断和分析变分同化系统中资料的影响等方面具有重要作用,特别是在背景场检查质量控制中。在GRAPES全球三维变分同化(3DVar)系统中仅给定了... 模式变量背景误差在观测空间的投影,也即观测变量的背景误差包含了变分同化系统的重要信息,其在诊断和分析变分同化系统中资料的影响等方面具有重要作用,特别是在背景场检查质量控制中。在GRAPES全球三维变分同化(3DVar)系统中仅给定了控制变量的背景误差,并未直接给定观测变量的背景误差。为了能够对GRAPES全球3DVar进行全面的诊断和分析,改进卫星微波温度计资料的质量控制,推导出GRAPES全球3DVar同化系统控制变量随机扰动方法估计观测变量的背景误差的公式,为分析和改进GRAPES全球3DVar提供了一个有力工具,并进而估计了AMSU-A亮温的背景误差,分析了AMSU-A不同通道亮温的背景误差特征,将其应用于GRAPES全球3DVar的AMSU-A亮温的背景场检查质量控制中。结果表明,控制变量随机扰动方法估计的GRAPES全球3DVar同化系统AMSU-A亮温的背景误差正确合理。同化循环预报试验结果表明,亮温的背景误差在背景场检查中的应用显著提高了GRAPES全球3DVar同化的亮温资料的数量,显著提高了GRAPES南半球对流层中高层位势高度场的预报技巧。在GRAPES全球3DVar同化系统中推导和实现的控制变量扰动方法为诊断和分析GRAPES全球3DVar观测资料同化效果提供了有力工具。 展开更多
关键词 观测变量的背景误差 亮温 质量控制 grapes全球3DVar
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不同初始场条件对新疆区域数值模式预报性能的影响 被引量:1
14
作者 琚陈相 李曼 +4 位作者 艾力亚尔·艾海提 李火青 刘建军 张海亮 马玉芬 《沙漠与绿洲气象》 2023年第5期38-46,共9页
基于GRAPES_GFS和NCEP_GFS两种初始场,详细比较了两者之间的差异,分别利用两种初始场驱动新疆区域数值模式(RMAPS-CA V1.0),对2021年4月的数值预报结果以及2021年4月21日一次暴雨过程模拟结果进行MET(Model Evaluation Tools)对比检验... 基于GRAPES_GFS和NCEP_GFS两种初始场,详细比较了两者之间的差异,分别利用两种初始场驱动新疆区域数值模式(RMAPS-CA V1.0),对2021年4月的数值预报结果以及2021年4月21日一次暴雨过程模拟结果进行MET(Model Evaluation Tools)对比检验。结果表明:(1)两种资料的位势高度扰动场、温度扰动场、湿度扰动场存在明显差异,其相关系数分别为0.26~0.60、0.05~0.24和0.01~0.12,导致在次天气尺度上存在着较大差异,并由此造成了模拟结果之间的差异,反映了区域模式对初始场和边界条件的敏感性;(2)从高空位势高度、风速、温度的预报结果看,NCEP_GFS初始场在新疆区域模式中高空要素的预报效果均要优于GRAPES_GFS初始场,均方根误差分别降低35.5%~37.2%、7.6%~12.6%和6.0%~17.2%。从地面常规预报量的检验看,GRAPE_GFS初始场对2 m温度和10 m风速的预报效果优于NCEP_GFS初始场,均方根误差分别降低14.3%和6.8%;(3)从降水检验评分看,两种初始场的降水预报整体为漏报现象,NCEP_GFS初始场针对各降水阈值及不同时效的预报降水评分高于GRAPES_GFS,0.1、6.1和12.1 mm/6 h的TS评分分别提高22.5%、16.1%和150.8%;(4)从一次暴雨过程预报的检验结果看,GRAPES_GFS对于24 h为小量级降水预报效果优于NCEP_GFS,准确率分别为61.4%和40.0%;而NCEP_GFS对于大量级的降水预报则优于GRAPES_GFS,准确率分别为66.7%和33.3%。两种初始场对降水个例检验的偏差以空报现象为主,NCEP_GFS的TS评分整体高于GRAPES_GFS。 展开更多
关键词 数值模式 grapes_gfs NCEP_gfs 初始场 新疆
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多模式预报产品对长江中下游地区早稻高温热害识别能力的比较
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作者 林志坚 姚俊萌 +2 位作者 李春晖 张瑛 蔡哲 《中国农业气象》 CSCD 2024年第9期1027-1040,共14页
利用CLDAS实况融合产品,比较分析欧洲中心高分辨率模式(ECMWF_HR)、GRAPES全球模式(GRAPES_GFS)以及中央气象台指导预报(SCMOC)3种模式预报产品对2021-2023年长江中下游地区早稻孕穗-成熟期提前1~3d、1~5d、1~7d条件下高温热害发生与强... 利用CLDAS实况融合产品,比较分析欧洲中心高分辨率模式(ECMWF_HR)、GRAPES全球模式(GRAPES_GFS)以及中央气象台指导预报(SCMOC)3种模式预报产品对2021-2023年长江中下游地区早稻孕穗-成熟期提前1~3d、1~5d、1~7d条件下高温热害发生与强度的识别能力。结果表明:(1)针对高温热害的发生预报,SCMOC产品识别效果最优,各预报时段命中率(Probability of detection,POD)均大于0.6,TS(Threat score)评分在0.49~0.59;GRAPES_GFS产品的POD同样大于0.6,但误报率(False alarm ratio,FAR)大于0.3,TS评分为0.45~0.52;ECWMF_HR产品的识别效果最差,POD小于0.4,TS评分小于0.3。(2)对于高温热害强度识别,SCMOC产品与CLDAS产品的危害热积温数值最为接近,相关系数(Cor)大于0.6,均方根误差(RMSE)随预报时段增加分别为1.57℃·d、2.57℃·d、3.43℃·d;GRAPES_GFS产品对湖北大部和江西北部的预报偏强,对湖南南部预报明显偏弱,且与CLDAS产品的Cor较SCMOC产品偏低约0.06,RMSE偏高约0.4℃·d;ECMWF_HR产品与CLDAS产品的Cor在各预报时段均小于0.4,RMSE较SCMOC产品偏高0.5~1.0℃·d。(3)针对不同年份的高温热害,SCMOC与GRAPES_GFS产品对研究区域早稻高温热害影响较重的2022年和2023年识别效果较好,但前者对高温热害影响较弱的2021年识别效果更优;ECMWF_HR产品对2021-2023年研究区域高温热害的发生与强度均呈显著偏弱预报。综上所述,SCMOC预报产品对长江中下游早稻高温热害的识别效果较优,能为早稻高温热害防灾减灾工作提供参考。 展开更多
关键词 ECMWF_HR模式 grapes_gfs模式 SCMOC模式 早稻高温热害 预报评估
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质量守恒的订正算法在GRAPES_GFS中的应用 被引量:5
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作者 苏勇 沈学顺 张倩 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期666-675,共10页
如何在长时间积分的过程中保证模式大气的质量守恒是数值模式动力框架面临的基本问题之一,对于半拉格朗日动力框架来说,在理论上要满足质量守恒面临着诸多的困难,质量订正方案不失为一种简单可行的选择。中国气象局数值预报中心的GRAPES... 如何在长时间积分的过程中保证模式大气的质量守恒是数值模式动力框架面临的基本问题之一,对于半拉格朗日动力框架来说,在理论上要满足质量守恒面临着诸多的困难,质量订正方案不失为一种简单可行的选择。中国气象局数值预报中心的GRAPES_GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)在长时间积分过程中质量损失问题较为明显,该研究工作借鉴C^CAM(Climate-CommunityAtmosphere Model)中对地面气压进行订正控制模式质量守恒的思路,在GRAPES_GFS中开发了一种对每个网格内的质量按照不同权重系数进行调整、控制模式大气总质量守恒的算法。经过一系列的试验,验证了该方法在GRAPES_GFS中的可行性,在保证模式质量守恒的情况下可有效减小高度场的预报偏差,缓解模式预报结果中天气系统偏弱的问题,在实际业务预报中有一定应用价值。 展开更多
关键词 grapes_gfs 质量守恒 半拉格朗日
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GRAPES_GFS模式全球降水预报的主要偏差特征 被引量:4
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作者 刘帅 王建捷 +1 位作者 陈起英 孙健 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期255-281,共27页
利用2017年1、4、7、10月“全球降水观测(global precipitation measurement,GPM)计划”每日08时(北京时)的24 h累计降水量和逐30 min降水量观测产品,从降水量和频率等角度,对同期GRAPES全球模式(GRAPES_GFS)第1(D1)、3(D3)、5天(D5)的... 利用2017年1、4、7、10月“全球降水观测(global precipitation measurement,GPM)计划”每日08时(北京时)的24 h累计降水量和逐30 min降水量观测产品,从降水量和频率等角度,对同期GRAPES全球模式(GRAPES_GFS)第1(D1)、3(D3)、5天(D5)的全球降水预报性能和偏差特征进行细致评估与分析,且对低纬度暖池和北半球中纬度风暴路径区进行了重点观察,初步探讨了降水预报偏差特征在低纬度和中纬度明显不同的可能原因。结果显示:(1)GRAPES_GFS的D1—D5预报对全球日降水(量和频率)分布描述合理,能准确再现纬向平均降水(量和频率)的典型特征—降水“双峰”极大位于南北纬20°之间,次极大位于南北纬40°—50°地区的特征,以及关键区日降水时、空演变和降水日循环逐日演变的主要趋势特征。(2)低纬度的纬向平均湿日(≥0.1 mm/d)频率预报正偏差很小,但日降水量和强降水日(>25 mm/d)频率预报的正偏差明显、偏差极大值“双峰”位置恰是相应观测极大值所在处(南北纬5°—10°);中纬度的纬向平均日降水量预报基本无偏,但明显的湿日降水频率预报正偏差(20%—30%)和强降水日频率负偏差出现在南北纬40°—60°。降水偏差正、负分布特征随季节和预报时效基本保持不变,预报均方根误差数倍于平均误差,暗示模式降水预报偏差有系统性且性能表现波动较大。(3)日循环中,模式在暖池的降水量预报正偏差缘于降水强度预报偏强,降水频率预报的弱负偏差主要与降水落区预报偏小有关;而模式在北半球风暴路径区降水频率预报的正偏差则是降水落区预报偏大和空报弱降水事件两方面因素造成。(4)模式降水(量和频率)预报偏差特征在低纬度和中纬度的明显差异与模式次网格尺度和网格尺度降水比例失调有关,改进线索指向模式对流参数化方案中深对流的启动和深对流降水量的处理以及对流参数化方案 展开更多
关键词 grapes_gfs 全球模式 降水预报 偏差特征
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GRAPES_GFS在西南地区的预报稳定性及其误差与地形的关系 被引量:4
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作者 肖玉华 王佳津 +2 位作者 蒋丽娟 师锐 陈莹 《暴雨灾害》 2019年第1期59-65,共7页
根据地形特征,将西南地区划分为高原区、边坡区和盆地区,引入统计学"不稳定度"定量描述模式预报稳定性,对2016年6月—2017年9月全球中期天气预报(GRAPES_GFS)和欧洲中期天气预报中心(EC)在西南地区的高层形势场、主要的天气... 根据地形特征,将西南地区划分为高原区、边坡区和盆地区,引入统计学"不稳定度"定量描述模式预报稳定性,对2016年6月—2017年9月全球中期天气预报(GRAPES_GFS)和欧洲中期天气预报中心(EC)在西南地区的高层形势场、主要的天气影响系统和地面要素预报性能进行了主客观检验,一定程度揭示了GRAPES_GFS和EC在西南地区的预报稳定性、地形的影响以及二模式预报性能的异同。结果显示:GRAPES_GFS高空高度场、温度场预报不稳定度分布呈北高南低型,相对湿度、风速预报不稳定度大值区在高原边缘;各要素预报不稳定度季节性周期最为显著,其位相和振幅因要素不同而有所不同;地形主要影响温度和风向预报误差值,但对相对湿度和风速预报的影响则体现在误差随时效的增长速率差异上;"漏报"是模式对西南地区天气系统的主要预报误差源,"低报"则是模式对西南地区2 m温度预报误差的最大来源;模式对西南地区降水落区预报有效率大约为50%,但强度预报通常偏低。EC与GRAPES_GFS的误差特征没有本质区别,但EC误差更小,稳定性更高。 展开更多
关键词 grapes_gfs 西南地区 稳定性 误差与地形
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基于GRAPES-GFS次季节预报的误差诊断和预报能力分析 被引量:3
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作者 齐倩倩 朱跃建 +2 位作者 陈静 田华 佟华 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第2期327-345,共19页
基于GRAPES(Global and Regional Assimilation Prediction System)全球预报系统(GRAPES-GFS)的2018年9月至2019年8月的分析场和35天预报的试验数据,对该系统延伸期次季节预报进行误差诊断和预报能力分析。结果表明,该系统可描述2018冬... 基于GRAPES(Global and Regional Assimilation Prediction System)全球预报系统(GRAPES-GFS)的2018年9月至2019年8月的分析场和35天预报的试验数据,对该系统延伸期次季节预报进行误差诊断和预报能力分析。结果表明,该系统可描述2018冬季及2019年夏季2 m温度和500 hPa位势高度的空间分布特征,但在热力强迫作用显著的高原沙漠地区,尤其是非洲干旱区,GRAPES-GFS的2 m温度分析场存在较大的系统偏差。GRAPES-GFS模式的2 m温度在超前1~3周预报的均方根误差近似线型增长,最终趋于稳定。海洋区域2 m温度的预报技巧较陆地低,东亚及澳大利亚预报技巧较高。关于500 hPa位势高度,在超前1~3周预报时,东亚中低纬度预报技巧明显高于中高纬度地区,热带地区的远低于其它地区,北半球的高于南半球。关于MJO,GRAPES-GFS可描述高层和低层纬向风场的传播和模态特征,可抓住较强对流活动信号的具体位置,但地球向外长波辐射(OLR)在赤道地区正距平信号偏弱,负距平信号偏强。GRAPES-GFS模式对MJO的距平相关系数(ACC)有效预报技巧达到11天左右,与一般大气模式预报水平接近。对于选取的两次强MJO事件个例,在超前6天的预报上,GRAPES-GFS可准确地描述2次事件的传播过程,但MJO信号在发展和衰亡阶段强度偏强。 展开更多
关键词 2 m温度 500 hPa位势高度 MJO grapes-gfs模式 次季节预报
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GRAPES全球模式云方案的诊断研究 被引量:5
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作者 陈雪娇 刘奇俊 马占山 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期65-78,共14页
在对GRAPES全球预报系统(GRAPES_GFS)云预报性能进行诊断评估的基础上,对凝结(华)和蒸发等物理过程及对流卷出对云的影响过程进行改进和优化,旨在提高GRAPES_GFS云量及其特征量和降水的预报精度。通过研究GRAPES全球模式、欧洲中期天气... 在对GRAPES全球预报系统(GRAPES_GFS)云预报性能进行诊断评估的基础上,对凝结(华)和蒸发等物理过程及对流卷出对云的影响过程进行改进和优化,旨在提高GRAPES_GFS云量及其特征量和降水的预报精度。通过研究GRAPES全球模式、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国环境预报中心(NCEP)全球模式中3种云方案原理上的区别和联系,并将GRAPES_GFS预报结果与ECMWF第5代全球再分析资料(ERA5)做对比,分析云方案改进前后云量、云含水量、柱含水量等云宏观、微观物理量,降水量、向外长波辐射等基本物理量以及物理过程对温度和湿度的反馈倾向的预报性能,在此基础上对GRAPES_GFS原云方案进行改进。结果显示,云方案改进后,GRAPES_GFS在热带地区液水预报增大,云系和水成物垂直分布更合理;云量预报与ERA5预报结果更接近,特别是高云量预报的改进,使得热带向外长波辐射预报略有改进;低纬度地区日平均总降水量略有增大,特别是热带地区格点尺度降水增多较为明显,缓解了热带区域格点尺度降水预报偏小的现象。 展开更多
关键词 grapes 全球预报系统 云方案 诊断 评估
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