ISSN 1004-4965

CN 44-1326/P

用微信扫描二维码

分享至好友和朋友圈

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于数值模式的月尺度近地层气象要素预报技术研究

陈浩 何晓凤

陈浩, 何晓凤. 基于数值模式的月尺度近地层气象要素预报技术研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(1): 74-83. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.01.008
引用本文: 陈浩, 何晓凤. 基于数值模式的月尺度近地层气象要素预报技术研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(1): 74-83. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.01.008
Hao CHEN, Xiao-feng HE. A STUDY ON A MONTHLY FORECASTING METHOD OF METEOROLOGICAL ELEMENTS NEAR SURFACE BASED ON NUMERICAL MODEL[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(1): 74-83. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.01.008
Citation: Hao CHEN, Xiao-feng HE. A STUDY ON A MONTHLY FORECASTING METHOD OF METEOROLOGICAL ELEMENTS NEAR SURFACE BASED ON NUMERICAL MODEL[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(1): 74-83. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.01.008

基于数值模式的月尺度近地层气象要素预报技术研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.01.008
基金项目: 

国家自然科学基金 41305008

气象关键技术集成与应用项目 CMAGJ2015Z13

详细信息
    通讯作者:

    陈浩,女,云南省人,工程师,主要从事风能太阳能资源数值预报和检验。E-mail:chenhao1016512@126.com

  • 中图分类号: P435

A STUDY ON A MONTHLY FORECASTING METHOD OF METEOROLOGICAL ELEMENTS NEAR SURFACE BASED ON NUMERICAL MODEL

  • 摘要: 利用WRF模式对美国NCEP发布的CFS气候预测业务产品在中国区域内进行动力降尺度预报,可得到预报时效为45天的逐6小时、30 km分辨率基础气象要素预测产品。再利用全国气象站观测资料和3个风电场70 m高度风速、温度观测资料对2015年冬季预测结果进行检验评估和分析,最后通过线性方法对地面要素预测结果和70 m高度风速、温度预测结果进行统计订正。结果表明:(1)2 m温度和相对湿度的全国预报平均绝对误差分别为4.71 ℃和18.81%,在华东、华中和华南地区误差较小;(2)10 m风速预报平均绝对误差为2.42 m/s,在东北、华北和西北地区误差较小;(3)线性订正后,2 m气温、相对湿度和10 m风速的预报绝对误差分别减小1.05 ℃、5.29%和1.47 m/s,并且订正后误差随时间变化更平稳;(4)订正后70 m高度风速和温度的预报绝对误差均减小,风速平均误差减小最大可达1.29 m/s(B塔),气温平均绝对误差减小最大可达3 ℃(C塔)。研究结果表明,基于CFS产品和WRF模式的、与月尺度风电预报关系密切的气象要素预报性能较好,未来可将该方法尝试于风电场的月尺度功率预测产品研发。

     

  • 图  1  误差检验的区域分布及3个测风塔分布

    图  2  预报时效内2 m温度绝对误差的变化

    图  3  预报时效内2 m相对湿度绝对误差的变化

    图  4  预报时效内10 m风速绝对误差的变化

    图  5  2 m温度不同等级绝对误差百分比分布

    图  6  2 m相对湿度不同等级绝对误差百分比分布

    图  7  10 m风速不同等级绝对误差百分比分布

    图  8  订正前后预报时效内绝对误差变化a. 2 m温度;b. 2 m相对湿度,c. 10 m风速。

    图  9  测风塔预报订正前后预报时效内温度绝对误差的变化

    图  10  测风塔预报系统偏差a.温度;b.风速。

    图  11  测风塔风速预报订正前后预报时效内绝对误差的变化

    表  1  全国和不同区域地表要素绝对误差

    地表要素 全国 华东 华中 华北 东北 西北 华南 西南 青藏
    2 m温度/℃ 4.57 3.58 3.85 4.32 5.65 4.89 3.92 5.37 7.51
    2 m相对湿度/% 18.69 14.94 16.36 21.17 20.09 18.50 14.57 20.60 36.10
    10 m风速/(m/s) 2.48 2.80 2.55 2.26 2.27 1.96 2.95 2.79 3.08
    下载: 导出CSV
  • [1] 任俊龙.区域中长期风电发电量概率预测方法[D].大连:大连理工大学, 2014: 1-3. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10141-1015560936.htm
    [2] 常蕊, 朱蓉, 柳艳香, 等.基于均生函数的风电场风速短临预报模型[J].气象, 2013, 39(2): 226-233. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXX201302013.htm
    [3] 孙川永.风电场风电功率短期预报技术研究[D].兰州:兰州大学, 2009: 5-9. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10730-2009180586.htm
    [4] 刘永前, 韩爽, 胡永生.风电场出力短期预报研究综述[J].现代电力, 2007, 24(5): 6-11. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDDL200705001.htm
    [5] 韩爽.风电场功率短期预测方法研究[D].北京:华北电力大学, 2008: 3-4. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-11412-2008151279.htm
    [6] 孟祥星, 田成微, 冬雷, 等.灰色理论用于风力发电容量中长期预测的研究[J].电力系统保护与控制, 2011, 39(21): 81-85. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JDQW201121017.htm
    [7] 田武文, 吴素良, 王娜.月尺度降水的客观预测方法研究[J].高原气象, 2010, 29(4): 1 072-1 077. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX201004029.htm
    [8] 王慧娟, 吴洪星, 仵建勋.降尺度方法在月预报中的应用研究[J].气象水文海洋仪器, 2011(1): 27-31. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXSW201101006.htm
    [9] 王冀, 宋瑞艳, 郭文利.统计降尺度方法在北京月尺度预测中的应用[J].气象, 2011, 37(6): 693-700. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXX201106007.htm
    [10] 金荣花, 马杰, 毕宝贵. 10~30d延伸期预报研究进展和业务现状[J].沙漠与绿洲气象, 2010, 4(2): 1-5. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XJQX201002003.htm
    [11] 康志明, 鲍媛媛, 周宁芳.我国中期和延伸期预报业务现状以及发展趋势[J].气象科技进展, 2013, 3(1): 18-24. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXKZ201301008.htm
    [12] MURPHY J. An evaluation of statistical and dynamical techniques for downscaling local climate[J]. J Clim, 12(8): 2 256-2 284. doi: 10.1175/1520-0442(1999)012<2256:AEOSAD>2.0.CO;2
    [13] BOE J, L. TERRAY L, HABETS F, et al. Statistical and dynamical downscaling of the Seine basin climate for hydro-meteorological studies[J]. Int J Climatol, 2007, 27(12): 1 643-1 655. doi: 10.1002/(ISSN)1097-0088
    [14] WANG X L, SWAIL V R, COX A. Dynamical versus statistical downscaling methods for ocean waveheights[J]. Int J Climatol, 2010, 30(3): 317-332. https://www.researchgate.net/profile/Xiaolan_Wang/publication/230502343_Dynamical_versus_statistical_downscaling_methods_for_ocean_wave_heights/links/554b89780cf29f836c96c2d1.pdf?disableCoverPage=true
    [15] SALATHE E P, STEED R, MASS C F, et al. A high-resolution climate model for the U.S. Pacific Northwest: Mesoscale feedbacks and local responses to climate change[J]. J Clim, 2008, 21(21): 5 708-5 726. doi: 10.1175/2008JCLI2090.1
    [16] WANG W, C B, MICHAEL D, et al. ARW Users Guide V3-20130107[Z].http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/docs/user_guide_V3.4/ARWUsersGuideV3.pdf, 2012, 5.1-5.3.
    [17] 肖玉华, 康岚, 徐琳娜, 等.西南区域中尺度数值模式预报性能及其与天气过程关系初探[J].气象, 2013, 39(10):1 258-1 264. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXX201310003.htm
    [18] YUAN X, LIANG X Z, WOOD E F. WRF ensemble downscaling seasonal forecasts of China winter precipitation during 1982—2008[J]. Clim Dyn, 2011, 39(7): 2 041-2 058. http://d.scholar.cnki.net/detail/SSJD_U/SSJD121022008821
    [19] SAHA S, MOORTHI S, WU X R, et al. The NCEP climate forecast system version 2[J]. J Clim, 2014, 27(6): 2 185-2 208. doi: 10.1175/JCLI-D-12-00823.1
    [20] LUO L, TANG W, LIN Z, et al. Evaluation of summer temperature and precipitation predictions from NCEP CFSv2 retrospective forecast over China[J]. Clim Dyn, 2013, 41(7-8): 2 213-2 230. doi: 10.1007/s00382-013-1927-1
    [21] LANG Y, YE A, GONG W, et al. Evaluating skill of seasonal precipitation and temperature predictions of NCEP CFSv2 forecasts over 17 hydroclimatic regions in China[J]. J Hydrometeorology, 2014, 15(4): 1 546-1 559. doi: 10.1175/JHM-D-13-0208.1
    [22] 乐群, 曹俊武, 林振山, 等.中国月平均温度的气候噪声和潜在可预报性[J].气象学报, 1999, 57(5): 604-612. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB199905009.htm
    [23] 孙逸涵, 何晓凤, 周荣卫.不同背景场近地层风速的预报效果检验[J].资源科学, 2013, 35(12): 2 481-2 490. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZRZY201312020.htm
    [24] 王婧, 徐枝芳, 范广洲, 等. GRAPES_RAFS系统2m温度偏差订正方法研究[J].气象, 2015, 41(6): 719-726. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXX201506006.htm
    [25] 何晓凤, 周荣卫, 孙逸涵. 3个全球模式对近地层风场预报能力的对比检验[J].高原气象, 2014, 33(5): 1 316-1 322. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX201405016.htm
  • 加载中
图(11) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  757
  • HTML全文浏览量:  4
  • PDF下载量:  463
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-12
  • 修回日期:  2016-12-08
  • 刊出日期:  2017-02-01

目录

    /

    返回文章
    返回