登陆注册
4309000000017

第17章 认识高温天气(3)

1.定性概念模型

定性概念模型方法是根据经验和气候理论,仅仅定性估计未来是否是高温多发的季节,并不预测高温日出现的程度。

首先依据历史上高温季节出现的高温日数、极端高温值等确定哪些年份属于高温年,哪些年份属于非高温年。确定高温年后,再分析高温年与非高温年的前期特征,揭示高温年和非高温年前期异常征兆。

实际预测时,如前期特征与高温年相似,则预测未来出现高温多。

常用的前期征兆分析有:

(1)环流场特征分析。对划定的高温年和非高温年进行合成分析,分别计算前期(1~4月)500百帕月平均高度场以及与多年平均高度 场的距平值,得到各月高温年和非高温年的合成距平分布图。

(2)海温场特征分析。对划定的高温年和非高温年进行合成分析,分别计算前期(1~4月)全球海温场,特别是热带太平洋月平均海温以及与多年平均海温的距平值,得到各月高温年和非高温年的合成距平分布图。

(3)亚洲季风特征分析。东亚冬季风环流系统低空由蒙古高压和阿留申低压、东亚大陆边缘的强北风组成。这些成员强度和位置以及配置的变化,都会影响季风区内的降水和气温场。夏季风与冬季风有一定的关联,弱冬季风多数对应弱夏季风。一般来说,对长江中下游而言,夏季风偏强的年份,高温过程多,强度大。4月为季节转换期,亚洲夏季风爆发的最早信号是索马里向北越赤道气流的建立,用于分析高温年和非高温年亚洲夏季风爆发特征。

(4)OLR特征分析。射出长波辐射OLR(OutgoingLongwaveRadiation)为卫星观测的地气系统向外长波辐射,物体温度高对应长波辐射大,物体温度低对应长波辐射小。热带OLR低值区一般对应大范围积云对流区(地/海面大部被 积云覆盖,积云顶温度低),高值区一般对应大范围晴空区(热带地区以海面为主,海面温度一般较高)。

对流区对应气流上升区,晴空区对应气流下沉区。即热带OLR低值区和高值区分别对应气流上升和下沉区,因而OLR低值区和高值区的空间分布及变化可较好地表征热带大气环流的异常。高温年1月OLR热带太平洋以正距平为主。

(5)气候特征分析。分析高温年和非高温年前期(1~4月)气候特征,包括平均气温、极端高温、极端低温、冷空气过程、降水等。

2.定量统计方法

定量统计方法依据高温季节某区域出现的高温日数、站数、极端高温值等确定高温指数,用多元分析方法作定量统计。定量分析多点(区域)高温指数与可能因子场(500百帕月平均高度场、全球海温场、海平面气压场等)关联。这是一元分析方法的推广,一元分析也可视为多元分析的特例。

首先,计算单点高温指数与可能因子的相关系数。相关系数可定量度量两者之间关系的密切程度。

挑选相关系数较高的因子,组建预测方程。

在近代气候分析和预测中,其基本对象已由早期的单站要素时间序列分析逐渐向区域、半球,甚至全球要素场时间序列转变,为提取场与场间大尺度相互作用的主要耦合信号,进而利用前期场的主要变化特征预测未来高温指数的变化成为可能。

由区域高温指数与因子场的多元分析,可找到影响区域高温指数的主要物理因子,同时也能提取两个场相互作用的主要耦合信号。借助最优化技术,还可实现用这些主要信号对整个区域高温指数的客观预报。这种分析方法,考虑因子场对高温指数主要的影响关系,重点考虑大尺度变化,滤去小扰动,力图从因子场的大尺度变化对高温指数的变化进行客观、总体的描述。

将当年因子场输入到所建立的预报方程,即可得到高温指数的预测。

另外,常用的时间序列分析方法来建立预报方程,主要有以下几种:

(1)时间序列自回归。将某年 高温指数与前1~3年高温指数组建预测方程,依据前1~3年高温指数的自身变化,预测当年高温指数。

(2)方差分析。将高温指数时间序列进行一定的时间间隔分组,利用分组后的不同数据方差大小进行比较,确定可能存在的周期。最后将确定的周期外推并叠加,预测当年高温指数。

3.定量数值模式方法

定量数值模式方法通过数学物理原理,建立微分方程组来求解。

天气、气候现象是地球大气运动的结果,它们受一定的物理、化学定律支配,这些定律可由微分方程组描述。与天气数值预报不同,气候数值预报除了要全面地考虑各种尺度的大气运动的贡献外,还必须考虑大气与地球其他圈层的相互作用,因而需要将大气环流数值模式与海洋环流模式、陆面过程模式、冰雪圈的模式甚至生物圈的模式,以及大气化学与气溶胶模式耦合在一起,从一定的初始状态出发,在一定的边界条件下求出微分方程组的解,即由积分初始条件,积分至季节末,就可预测未来天气或气候状态。

用降尺度方法,如统计方法、人工智能方法,将气候数值预报得到的网格点预测位势高度值转换为台站气温值。同时订正气候数值模式预测误差、环流场预测气温误差。

依据高温指数与台站值气温的关系,组建预测方程组,预测高温指数。

高温预报方法高温预报方法高温天气预报通常指3天内的高温预报。目前在气象台站常用的高温预报方法有以下几种:经验预报法、统计预报方法、数值预报法和概念模型法等。

(1)经验预报方法。通过分析天气图上的天气系统,依据预报员的经验,判断高温天气是否出现。

这种方法有一定的主观性。

(2)统计预报方法。通过长时间序列的高温个例资料,利用数学统计模型,进行统计相关分析,建立高温预报方程,依据方程作出高温天气预报。在一般日常温度预报中,这种方法效果好。但高温天气预报相对而言是一个小概率事件,所以应用统计预报对这种小概率事件的预报效果相对较差。

(3)数值预报方法。利用数值模式,通过对影响气候的各种物理量计算,作出高温的预报,这种方法较客观,但目前受各种条件限制,其预报结果存在着不稳定因素,常出现较大的振幅。随着计算机技术和气象探测手段的不断发展、大气科学和数学物理的不断进步、数值天气预报模式技术和对物理过程的描述不断改进和完善,数值预报水平得到不断提高。制作某一地区的高温天气预报,常采用多种数值预 报产品,这样可为预报提供较客观的预报依据。如欧洲中心的地面和500百帕的形势预报,从环流形势上为预报高温天气提供依据;日本的高、低空数值预报产品和诊断量为高温天气预报提供了较好的预报和诊断场;当地的中尺度数值预报,能够提供高时空分辨率的实时气象要素预报结果。可对气象要素场的时空分布和变化情况作出更精细的预报,能够刻画某地区中、小尺度天气特点和演变过程。

(4)概念模型法。通过对历史上高温天气个例的普查和分析,从高温的成因入手,并结合前面的一些预报方法,归纳出高温天气出现的阈值,即预报指标,建立预报模型或预报流程。

高温预报如果连续三天温度达到35℃时,会发布高温黄色预警信号,如果当日气温达到37℃时,会发布高温橙色预警信号,如果当日温度达到40℃时,会发布高温红色预警信号。而某日最高气温达到35℃称为高温日。热浪的结果是高温,但高温不都是热浪引起的。

知你道吗

高温预报流程高温预报流程为了作出准确的高温预报,要从高温天气的成因入手。下面介绍几个典型地区针对高温天气特点制作的高温预报流程。

1.北京高温天气预报

北京高温天气的起因之一是由于青藏高原加热作用而在西北地区形成暖气团东移至北京上空形成的。

同类推荐
  • 世界最具幻想性的童话故事(4)

    世界最具幻想性的童话故事(4)

    我的课外第一本书——震撼心灵阅读之旅经典文库,《阅读文库》编委会编。通过各种形式的故事和语言,讲述我们在成长中需要的知识。
  • 自信的树立(优秀人才成长方案)

    自信的树立(优秀人才成长方案)

    此套书撷英采华,精心分类,不但为处于青少年时期的孩子创造了一个欢乐、轻松的成长环境,而且更陶冶了青少年的情操,可以说是一套让青少年全面提高、全面发展的青春励志经典读物。
  • 三百千千:千字文

    三百千千:千字文

    我国传统文化启蒙教育读物,最普及的当属《三字经》、《百家姓》、《千字文》、《千家诗》。这四部书在民间简称“三百千千”,是旧时儿童上学必读之书。
  • 小心孩子这样问你:巧妙回答孩子的260个雷人问题

    小心孩子这样问你:巧妙回答孩子的260个雷人问题

    对于3~6岁的孩子而言,那些看似幼稚、好笑或者令人瞠目结舌的问题恰恰是他们认识世界、表达自己情感的开始,也是他们与父母沟通的重要途径。对此,父母必须给予足够的重视。本书针对孩子最常问的260个问题,首先点出父母最容易做出的错误回答,然后通过对问题进行分析,进而告诉父母该如何巧妙、科学地回答孩子那些令人赧颜的雷人问题,从而保护孩子的好奇心和求知欲,增强亲子关系,为孩子认识世界、发展身心健康、扩大认知能力打下良好基础。
  • 爹的袜子,娘的狗

    爹的袜子,娘的狗

    《爹的袜子娘的狗》精选了作者殷会平近年来刊 发在《读者》、《意林》等杂志的文章若干篇。文字 干净利索,感情纯美真挚,特别适合青少年阅读。热 爱、赞美、怜惜与感恩,是《爹的袜子娘的狗》的几 个关键词。而这些,恰恰又是人类灵魂中向善的最重 要的那一部分,同时也是最有力量的那一部分。女性 天性中的敏感与知性,使得作者更愿意把目光投向温 暖、投向朝阳的那一面,相信读者亦是!
热门推荐
  • 嬗变

    嬗变

    从红庙子炒股到北海淘金,从下海经商热到感情危机,市场经济的狂潮,冲击着所有人的灵魂。小说通过一群中学同学的不同际遇,勾绘出一幅五光十色的社会风情长卷……
  • 古国归墟之西域异闻

    古国归墟之西域异闻

    35年前,一个来自中科院的考古队深入新疆塔克拉玛干沙漠腹地,去寻找在《史记·大宛列传》中曾提及的昙花一现的古国——大宛国。考古队在沙漠中遇到罕见的风暴,慌乱中被一个神秘的人影带到了一座古城之中。队员们在古城里碰到一连串诡异事件,几乎全部身亡,只有周队长被救起,却已精神失常。35年后,周队长的孙子收到一封爷爷的信,周领队早已不知所踪。循着信中的线索,他踏上了寻秘之路,曾经的西域之地竟然隐藏着这么多离奇的事情:沙漠的八卦鬼城,天山的瑶池圣境,昆仑山的死亡之谷……各种诡异的事物接踵而来。探险的过程充满了人性的挣扎,恐怖与可憎的面孔交织,惊悚的场景,支离破碎的线索……原来这一切都只是一场阴谋……
  • 此生缘浅

    此生缘浅

    从前有个爱笑的你,微笑如阳光钻进我心里。从前有个疯狂的你,抛弃所有只为与她在一起。从前有个绝情的你,那晚离去后,再也没了消息。那些个从前的从前,不过是我痴人说梦而已。感谢你这辈子找到了我,下辈子我定翻越千山万水,找到你。
  • 地心修仙

    地心修仙

    玄影,他是一个普通的高中生,一次意外,他坠入了万丈深渊,来到了离地心最近的地方,地心之谷。在这里,他遇到了两个人,一个是苍擎宇,一个是香雪舞,三人情投意合,义结金兰,从此在地心之谷里开始了修炼。
  • 如果鸵鸟有爱情

    如果鸵鸟有爱情

    裴清溪的世界里一直都只有“努力学习,提高成绩,考上大学,找到好工作”这些想法,她每天都在为这些而努力奋斗,几乎不关心别的事。2004年,她收到了生命中第一封情书,她拒绝了那个字写得很漂亮的男生。2018年,在男人的书房里,她竟然看到了很多年以前,自己义正言辞回给某个男生说自己要好好学学天天向上的拒绝信。她才知道,如鸵鸟般的她究竟错过了多少美好!后来,他对她说:“因为那个人是你,所以我不在乎一直等待。”我很高兴,终于等到有你的日子。PS:从2004到2018,14年最无声的等待和暗恋,让我们拭目以待鸵鸟小姐裴清溪和温情暖男傅子恒的暖心恋曲。
  • 掌天御地

    掌天御地

    混沌宇宙,嗸嗸万族,林立宇内,大道三千,衍化群魔,一位来自大罗神界的至高神,被盘古天尊贬下凡尘重生,在这群雄争霸的世界里,演绎着令人向往的传奇,追求着那神之极的混沌路。天庭一统,号令苍生,谁敢不从!证道封仙榜、封神榜之际,天使域伪神宙斯联合妖域群妖反叛,由此,仙神之战,仙妖之战,如翻开浩瀚天书般精彩绝伦的呈现,展开波澜壮阔的血茫茫画面。
  • 战争之地之凡界风云

    战争之地之凡界风云

    一个在战场上牺牲的参谋转生到异界皇家中,他是选择成为一代帝王,拥有后宫佳丽三千;还是成为一个逍遥王爷,天下任我游;亦或是成为兵马大元帅,征战四方。生活多种多样,千姿多彩,那就要看我们自己的选择了。
  • 你的声音

    你的声音

    励志的校园小说~撒浪嘿哟~我的年少有你你的青春有我
  • 隔壁仙界的你等等

    隔壁仙界的你等等

    你以为渡劫飞升之后便会成仙成圣,呼风唤雨吗?那是飞对了才会发生的事情!飞错了只有看火烧柴的份儿!
  • 堀辰雄短篇集

    堀辰雄短篇集

    本书收集堀辰雄四部中短篇作品:《笨拙的天使》《神圣家族》《鲁本斯的伪画》《旷野》。