基于TIGGE数据的我国寒潮强冷空气自动识别预报方法研究

论文摘要

本文基于TIGGE集合预报资料的中国冬半年典型天气过程预报方法研究,利用了我国中央气象台提供的1951-2006年冷空气过程统计资料,NCEP/NCAR逐日再分析海平面气压资料、500hPa高度场资料和850hPa气温等资料,统计分析我国寒潮强冷空气活动的气候特征,以及寒潮中期过程的物理量场特征,并引入聚类方法划分寒潮典型物理过程。通过客观聚类方法与主观对比分析确定我国寒潮爆发的典型形势场,结合寒潮的特征量阈值,建立针对集合预报产品应用的我国寒潮强冷空气天气自动识别客观预报方法。并利用TIGGE集合预报数据对2008年1月的强冷空气天气过程进行了预报试验。所得的主要结论如下:（1） 1951-2006年我国寒潮强冷空气的年代际和年际活动频次都呈现出明显下降的趋势。功率谱周期分析表明我国强冷空气的活动有年代际以上（14年）的变化周期。冬春和秋冬季节更替的时候,是我国寒潮强冷空气易发生的季节。（2）对我国寒潮天气过程特征物理量的统计分析得到了一些表征我国寒潮天气的特征量阈值。其中寒潮冷高压的分析表明,寒潮天气过程的冷高压强度有较明显的季节性变化特征。寒潮冷空气的源地大多可以追溯到亚欧大陆北端的极地附近,寒潮冷高压由于山脉阻挡,在西伯利亚而增强到一定强度后沿西北路径爆发南下影响我国,是我国寒潮发生最常见的路径特征。（3）对我国寒潮天气过程的演变特征分析表明,乌拉尔山阻塞形势的崩溃与寒潮的爆发密切相关;西风环流指数在寒潮爆发前6日前后至寒潮爆发后2日前后出现明显的下降;寒潮过程初始阶段,北半球高纬度以2波出现峰值为主要特征,在寒潮爆发前,高纬度2波或3波为优势波的概率较大;北半球中纬度在寒潮中期过程以3波的能量变化为其主要特征;北半球极涡面积迅速增大,与东亚“倒Ω流型”的建立密切相关,是寒潮天气过程极地冷空气南下堆积酝酿的重要标志。（4）多种客观聚类结果分析发现,利用500hPa高度距平场进行聚类分析的结果较为理想,距平分析一方面可以消除环流季节特征对划分结果的影响,另一方面也突出了寒潮这种强天气在环流场上异常的扰动表现。高度距平场的聚类划分得到我国寒潮天气的3类典型的距平分布,分别表现了经向上“正-负-正”、纬向上“负-正-负-正”和“正-负-正”距平分布的特征。通过与典型形势和寒潮过程特征物理量的阈值的识别筛选建立我国寒潮强冷空气自动识别预报方法。（5） TIGGE集合预报数据的预报试验表明,寒潮强冷空气自动识别预报方法可以浓缩集合预报产品信息,直接为预报员提供了强天气发生的概率预报,从而在集合预报系统和我国实际灾害性天气之间建立了直接的联系。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究集合预报产品寒潮强冷空气自动识别预报方法的意义
• 1.2 寒潮天气研究现状
• 1.3 集合预报产品释用研究现状
• 1.4 已有研究的一些不足之处
• 1.5 本论文的研究目标与主要研究内容
• 第二章 资料与方法
• 2.1 冷空气过程资料
• 2.2 再分析资料
• 2.3 统计分析方法
• 第三章 我国寒潮强冷空气活动特征分析
• 3.1 我国寒潮强冷空气活动气候特征概况
• 3.2 我国寒潮天气中期过程特征量统计分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 我国寒潮天气典型形势聚类分析及自动识别客观预报方法
• 4.1 环流分型关键区域选择
• 4.2 聚类分析中距离的选择
• 4.3 我国寒潮天气500hPa形势聚类分析
• 4.4 寒潮强冷空气自动识别预报法
• 4.5 本章小结
• 第五章 TIGGE数据寒潮强冷空气自动识别预报试验
• 5.1 预报试验个例概况
• 5.2 集合预报产品寒潮强冷空气自动识别预报实验
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 全文总结
• 6.2 本文的特色与创新点
• 6.3 存在的问题及进一步的研究计划
• 参考文献
• 学习期间研究成果
• 致谢