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第二节 短期气候预测

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短期气候预测(原称为长期天气预报)就是预测月、季、年气温和降水偏离常年平均值的程度,常年值采用近30年的气候平均值。省气象台负责全省短期气候预测业务,市气象台和县(市、区)气象站负责解释应用。
一、预测方法
1986年,短期气候预测的技术方法主要有天气气候学方法和统计分析方法。其中,统计分析方法可分为时间序列分析和相关分析两大类。时间序列分析方法主要有曲线分析、变化阶段分析、方差分析等,相关分析方法主要有点聚图分析、逐步回归等。选取的相关因子考虑到太阳活动对地球大气的影响、海洋和大气的相互作用、陆地和大气的相互作用等方面,主要有太阳黑子年平均值、北太平洋表层海温、北半球500百帕月平均高度和环流特征量等。
1986—1987年,增加北半球500百帕候平均高度及其环流指数等预报因子,用于预报各候气温和降水量、麦收期和秋收期连阴雨、黄河凌汛期气温异常等。这是国内首次开展此类预报试验,取得了较好的预报效果。1989年,引入并改进灰色系统模型,制作春秋季干旱预报。1990年,研制基于最优分割的分类筛选方法在长期预报中的应用,并制作夏季及其各月的降水长期预报。
20世纪90年代前期,引入经验正交函数分解迭代、均生函数等方法,应用于月气温和降水的预测试验。2000年,利用经验正交函数分解和典型相关分析两种方法,建立EOF—CCA统计预测模型,先后利用500百帕月平均高度场、热带太平洋和印度洋向外长波辐射资料作为预测因子,应用于季节降水预测。至2005年,短期气候预测方法包括经验统计分析、数理统计分析和物理统计分析等。
2005年下半年,在国家气候中心的指导下,利用国家气候中心第一代动力气候模式预测系统的产品,开展动力气候模式产品解释应用方法的研究。
二、预测业务系统
20世纪90年代,省气象台启动省级短期气候预测业务系统的开发研制。1992年上半年制订工作方案,同年底建立山东省短期气候预测历史资料库。1993—1995年,为业务系统的开发研制阶段,初步建成DOS下图形界面的山东省短期气候预测人机交互业务系统并投入业务应用。1995—1996年,开发完成山东省长期天气预报的客观集成预报方法模块,通过集成分析作出综合预报。1998—2000年,开发研制Windows环境下的山东省短期气候预测业务系统。
2002年8月至2005年12月,山东省短期气候预测业务系统得到逐步改进与完善,使用的预测因子主要有北太平洋月平均海温场、北半球100百帕、500百帕月平均高度场、环流特征量,预测方法主要有逐步回归、逐步判别、方差周期分析、正交化均生函数模型、差分均生函数模型、最优子集回归和BP人工神经元网络等。该业务系统采用C++面向对象语言编程,由历史资料库、预报因子库、预报方法库、集成预报库、帮助信息库5个库和资料处理模块、资料查询模块、图形显示模块、预报结果模块4个模块组成,操作方便、功能齐全、性能和安全保密性较好,基本满足了业务工作需要。
三、预测产品制作
(一)预测产品内容
省级短期气候预测产品主要有月、季、年气候趋势预测三类。月气候趋势预测产品,包括月和各旬的降水、气温趋势及主要天气过程。季气候趋势预测产品,包括季和各月的降水、气温趋势。其中,春季预测还含春播期日平均气温稳定通过12℃和15℃的初日,春季干旱的程度、有无倒春寒、干热风等内容;夏季预测还包括麦收期有无连阴雨,雨季开始、结束日期,汛期旱涝、降水的时空分布特点和影响山东的热带气旋个数等;秋季预测包括日平均气温稳定通过18℃终日和初霜冻日期。年度气候趋势预测产品,包括冬季、春季、夏季的降水和气温趋势预测。
(二)预测会商
省气象台发布短期气候预测前,均与市气象台、相关的省(市)气象台和国家气候中心进行预测会商。会商主要有以下形式:(1)每月底与省内各市气象台进行会商,参加全国短期气候预测会商。(2)在冬春季、春播和夏季3个关键季节前,召开省内预测会商会。(3)参加上级和有关业务部门组织召开的预测会商会,主要有华东区域汛期和下年度预测会商会、全国汛期预测会商会、黄河流域和海河流域汛期预测会商会等。