[01414081]延伸期天气过程预报技术研发与应用

①课题来源与背景： 近年来持续性强降水、极端气温、登陆台风频发,致灾严重,迫切需要提高灾害天气过程的预报准确率和预报时效。然而,介于短期天气预报和气候预测之间的10-30天“延伸期”天气预报一直是当今气象学界和预报业务的一大难题,南京信息工程大学与国家气候中心、福建气候中心联合攻关,结合了预报理论研究、预报方法研发、业务转化应用、业务反馈的改进优化等过程,在973等四个项目的支持下,完成了“延伸期天气预报技术研发与应用”的气象科学技术目标,为我国灾害天气的延伸期预报业务发展提供了有力的技术支撑。 ②技术原理及性能指标; 过去研究认为大气季节内振荡是延伸期天气预报的可预报性来源之一,了解大气季节内振荡有多大程度、通过哪些物理过程影响我国灾害天气的发生是建立我国延伸期天气预报方法的科学基础（Hsu et al. 2015; Hsu et al. 2016）。基于以上研究成果,结合预报因子（大尺度季节内振荡信号）和预报量（例如：强降水指数）的时间-空间演化耦合信息,利用SVD方法,研发了时空投影技术（Spatial Temporal Projection Method,STPM）,并将其应用在灾害天气的延伸期预报中。为了实时提取预报因子,研发团队提出一个非带通滤波提取大气低频信号的方法（Hsu et al. 2015）,通过非带通滤波技术得到的季节内尺度分量与带通滤波高度一致,以福建强降水指数为例,相关系数达到0.83。证实研发的非带通滤波提取技术能有效获取预报因子的低频分量,应用于实时预报的效果良好。 基于STPM预报模型,成功把热带对流异常分布的延伸期预报时效延长至25-30天（Zhu et al., 2015）,并提前25天成功地预报出中国南方强降水的发生（Hsu et al. 2015）。过去对于季风爆发的预报多基于月平均数据,预报季风爆发日期有难度,从延伸期预报角度出发,创新性地将STPM应用在延伸期预报南海地区纬向风指数 （Zhu and Li, 2017a）,继而判定南海季风爆发日期。 针对中国大陆地区夏季降水异常、地表气温及极端事件等预报对象作了全面细致的统计诊断分析（Zhu and Li 2017c;Zhu and Li 2018）;分别建立并优化了具有针对性的STPM,独立预报试验取得了理想的预报效果,已成为国家气候中心、福建气候中心业务系统之一,产品可实时提供会商参考。2018年汛期全国十个子区域降水异常的时间相关检验表明,在长江流域以及江南地区的预报技巧最高,预报的时间相关系数均值可达到0.3以上。2018年5月初,该方法预报出6月1-10日青岛上合组织峰会期间的降水负异常。 利用STPM对台风群发指数进行提前10-30天的预报,实时预报出2016年超强台风“莫兰蒂”和“马勒卡”一周内相继登陆和影响福建,以此搭建了集资料采集更新、图表自动生成、产品制作分发为一体的台风活跃期的延伸期预报业务服务系统,实现了台风从短临天气预报到气候预测的无缝隙预测预报服务。 ③技术的创造性与先进性; 明确了大气季节内振荡对我国强降水的调制作用,研发了非带通滤波提取低频信号技术及基于时空投影方法的延伸期预报模型。 发现了热带低频对流、中国南方强降水和南海季风爆发日期的延伸期可预报性来源,大幅提高其延伸期预报技巧。 创建了全国范围的降水、气温、高温和低温事件的延伸期预报模式,成为国家气候中心、福建气候中心延伸期业务预报的技术支撑系统,为防灾减灾提供服务。 研发了西北太平洋台风群发个数和路径的延伸期预报方法和技术,填补了延伸期尺度台风预报业务的长期空白。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性; 本项目研发的延伸期预报方法和技术于国家气候中心、福建省气象局推广应用。在国家气候中心月会商和汛期会商中,皆参考本科技成果的产品,提升了我国延伸期预报业务能力和预测水平,最大限度减轻了气象灾害损失,取得巨大的社会效益和经济效益。 ⑤应用情况及存在的问题; 通过近五年的研发和建设,本成果“延伸期天气预报技术研发与应用”的一系列预报方法和技术,已在国家及省级业务机构提供全国降水、气温和西北太平洋台风群发的延伸期实时预报产品,成效良好。然而,在日益精进的延伸期预报技术发展中,当今仍面临以下几方面的局限,有待进一步突破。（1）极端天气过程的延伸期预报理论较为缺乏;（2）纯统计模型对极端天气强度预报能力较低;（3）缺乏延伸期动力模式的集合预报技术。 ⑥历年获奖情况; 李天明：江苏省“双创团队”领军人才（2014） 徐邦琪：十佳全国优秀青年气象科技工作者（2014）、江苏省特聘教授（2014） 高建芸：全国气象科技先进工作者（2006）、福建省自然科学优秀论文一等奖（2018） 陈丽娟：人力资源社会保障部2014年 “全国气象工作先进工作者”称号。 朱志伟：中国科协第四届青年人才托举工程入选者（2018） 游立军：福建省科学技术奖三等奖（2016）,排名第二。 池艳珍：中国气象局2009年及2016年“优秀值班预报员” 温珍治：2007年获福建省政府颁发的“福建省科学技术二等奖”（排名第4）