数值预报产品在航空气象预报中的应用研究

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数值模式产品在民航气象预报中的应用

数值模式产品在民航气象预报中的应用

数值模式产品在民航气象预报中的应用Abstract: In recent years, China's society has made continuous progress and the demand for civil aviation has been strong. However, due to insufficient security capabilities and other reasons,regulatory measures have to be taken to limit a portion of the traffic. But in the long run, building a strong civil aviation country, promoting high-quality development of civil aviation, and meeting market demand are inevitable directions. To this end, we need to effectively utilize advanced technology, improve operationalefficiency, service quality, and improve economic efficiency. Abnormal flight conditions are mainly caused by weather, so in recent years,the demand for accuracy, spatiotemporal accuracy, and lead time of meteorological forecasting services in civil aviation hassignificantly improved. The rapid development of numerical models has played an increasingly important role in modern weather forecasting, often serving as the primary reference for forecasters when producing forecast products.Keywords: numerical mode; Civil aviation meteorological forecast;applicationintroductionSince the 21st century, with the continuous deepening of the strategy of building a strong civil aviation and meteorological power, the strong demand for civil aviation transportation in China has been combined with the endogenous driving force of meteorological business development, and the civil aviation meteorological industry has made significant progress. Civil aviationmeteorology has shifted from empirical forecasting to a comprehensive technical route that combines data assimilation, numerical forecasting, statisticalforecasting, ensemble forecasting, artificial intelligence and other technical means, The objectivity and precision of civil aviation meteorological forecasting have achieved a historic leap. Under the existing aviation operation system, the flight density of some busy hub airports and main routes in China has long been saturated, and the airspace capacity restricts the growth offlight volume. The social and economic value of civil aviation meteorological services is increasingly prominent. Civil aviation meteorology actively innovates and explores, improves technical levels, updates service concepts, achieves the integration of meteorological information and air traffic control operations, evaluates the expected impact of weather changes on airspace capacity, and makes important contributions to systematically improving the safety, normalcy, and efficiency of aviation flight.1. Progress in Civil Aviation Meteorological Business 1.1 Objectives and Responsibilities of Civil Aviation MeteorologyThe "China Civil Aviation Meteorological Work Rules" stipulate that civil aviation meteorology should comprehensively and systematically improve weather observation and forecasting levels, greatly reduce the impact of weather on flight, and contribute to the safety, normalcy, and efficiency of aviation flight. By detecting, collecting, analyzing, and processing meteorological data, the civil aviation meteorological department produces and releases aviation meteorological products, providing timely and accurate meteorological services for airlines, air traffic management departments, airports, and other aviation users. It is committed to improving flight safety, improving airspace operational efficiency, improving airport operating standards, reducing operating costs, promoting energy conservation and emission reduction, and has significant social and economic benefits. The business of civil aviation meteorology mainly includes observation, forecasting, aviation climate, space weather, exchange of flight meteorological information, and operation and maintenance of facilities and equipment. Among them, civil aviation meteorological forecasting is a group of airlines and air traffic control units The important basis for organizing and managing flight activities mainly includes airport weather forecasts, route weather forecasts, regional weather forecasts, aviation weather alerts, important meteorological intelligence, etc.,which are often published in formats such as message codes, plaintext codes, and graphics. Taking airport weather forecast as an example, predict the wind direction, wind speed, visibility, temperature, cloud cover, cloud shape, cloud base height, weather phenomena, etc. within the airport area. The civil aviation meteorological service agency compiles and publishes airport weather forecasts in accordance with the international civil aviation code coding rules, exchanges them within the civil aviation meteorological system, and exchangesinternational meteorological information through channels such as the international aviation fixed telecommunications network to serve civil aviation operations.1.2 Progress in Civil Aviation Meteorological Forecasting Technology Civil aviation meteorological forecasting has the characteristics of fixed point,fixed time, and quantitative refined forecasting. In airport weather forecasts, the turning point changes of meteorological elements must be accurate to the hour or minute level. It has been proven that the level of aviation meteorological services is one of the important factors that affect and constrain the level of aviation operation and management. The early aviation meteorological business did not have the support of numerical forecasting technology, relying on the experience of forecasters to produce and publish airport weather forecasts, route weather forecasts, and other products in formats such as messages and graphics. With the rapid development of theaviation industry, these basic forecasting products can no longer meet the needs of airlines and air traffic control units for meteorological services, and are digital, easy to interpret Datasets that facilitate fusion computing are increasingly becoming the basic way of producing forecasting products and outputting services, and the mature development of numerical forecasting technology provides the basic conditions for this. In order to meet the high requirements of high-density flight operations for meteorological forecasting, the timeliness of civil aviation meteorological forecasting has shifted from short-term forecasting to both short-term and short-term forecasting, with a balance between hourly and daily forecasting and weekly and monthly weather outlook. A civil aviation meteorological forecasting technology route based on numerical forecasting technology, comprehensive application of statistical forecasting, ensemble forecasting, machine learning, fusion of multi-source dataand artificial intelligence technology has been formed. In response to the needs of the coordination and decision-making mechanism for civil aviation operations, while developing forecasting technology, it is necessary to actively update service concepts, strive to achieve efficient integration of meteorological information and user operation information, and gradually shift from forecasting weather to predicting the impact of weather changes on aviation operations. This is the current focus of civil aviation meteorology and the development trend of international aviation meteorology. 2.Analysis of Current Problems in Meteorological Forecasting 2.1 Meteorological complexity and variabilityMeteorology can have a direct impact on civil aviation aircraft. If the refined weather forecast results show poor weather conditions in the future that are not conducive to flight, the flight needs to be immediately cancelled and a flight plan needs to be formulated after the weather improves; According to the formulated flight plan and based on the refined meteorological forecast results, the flight is carried out. However, the weather is complex and variable, and multiple factors need to be comprehensively considered to obtain more accurate prediction results. However, the prediction results cannot guarantee 100% accuracy, but are based on the summary of objective laws to predict future meteorological changes in a certain area, However, if there are special circumstances, the meteorological situation in the area will change, resulting in differences from the predicted results. This is the main challenge faced by current refined meteorological forecasting, and more influencing factors need to be combined in the refinement of meteorological forecasting. 2.2 Technical influencing factors From its essence, meteorological forecasting is a summary of the objective changes in meteorological conditions, predicting possible future situations with probability. It requires the use of a large number of professional prediction techniques to obtain the current meteorological conditions of a certain region and make predictions based on meteorological information. So, professional technology will have a direct impact on the accuracy of refined weather forecasting. If there are problems with the collection technology of meteorological data, it may lead to inaccurate and incomplete collected meteorological data, and the accuracy of predictions based on this meteorological information cannot be guaranteed. Although the professional ability of forecasters is strong, the basic information is notcomprehensive enough, and accurate meteorological forecast results cannot be obtained. There are still some problems with the current technology used in refined meteorological forecasting, especially in the collection ofmeteorological data. The efficiency and comprehensiveness of data collectionstill have certain limitations, which are the main challenges faced by refined meteorological forecasting work. 3.Strengthening the Work of Aviation Meteorological Forecast Service 3.1 Standardized operation, reflecting strong service efficiency In the process of continuously increasing customer demands,it is necessary to analyze the problems that exist in the work process in conjunction with existing work and regulations. Highlight the concept of service, based on customer needs, formulate corresponding regulations and measures. Onthe basis of persification, reasonably plan and establish multi-channel demand analysis measures. That is to say, it is necessary to continuously maintain the foresight of aviation meteorological forecasting service work, establish a reasonable learning technology foundation, and stabilize ideas, increase service concepts, maintain scientific development concepts, and increase institutional construction. In addition, it is necessary to increase emergency support capabilities, analyze road conditions reasonably based on unexpected times, and provide useful services to maintain the quality of services. Finally, it is necessary to increase training efforts for personnel involved in aviation meteorological forecasting services, establish a talent ladder system, and increase the degree of application to reasonably improve their literacy level.3.2 Strengthen communication, provide precise services, and enhance collaboration Civil aviation meteorology needs to be based on refined forecasting, reasonably analyze the existing problems according to customer needs, and take specific measures to extend towards personalized service development. At this point, it is not only necessary to pay attention to the weather conditions during the landing and alternate landing, but also to pay attention to whether the tower's demand for meteorological services meets the current development standards. When conducting regional surveys, it is also necessary to pay attention to actual needs, analyze the actual situation on site, increase the guarantee construction of institutional measures, reasonablyanalyze the direction of services, customize different service measures, and establish a point-to-point service concept. Relevant personnel can increasecoordination and research efforts through visits or symposiums, and form good interactive relationships. In addition, it is necessary to refine serviceproducts in mutual communication to maintain a sustainable development path. Itis possible to conduct a review based on the actual weather conditions, analyze potential problems during operation, and conduct predictive capacity building. These measures can not only improve the guarantee construction of air traffic control, but also meet the needs of customers and develop and extend towards refinement. Finally, relevant personnel and departments are needed to leveragethe advantages of MDRS collaboration to maximize air traffic control Systematic collaborative development efforts, reducing the intensity of meteorological services, improving product service and guidance capabilities, and maintaining a sustainable development path.epilogueCivil aviation meteorology is a fundamental and technological enterprisethat serves the civil aviation industry. It is an important component ofnational meteorology and civil aviation industry, and an important force for the safe and efficient development of civil aviation. Civil aviation meteorology has formed a transformation from weather forecasting to predicting the impact of weather changes on aviation operations, based on numerical forecasting technology, driven by technology, and driven by demand. Continuously improvingthe capability of meteorological services throughout the entire aviationoperation process, greatly reducing the impact of weather on flight, and contributing to the safety, normalcy, and efficiency of aviation flight.References[1] Wang Nan, Zhu Lei, Zhou Jianjun, and others used EC fine grid productsfor low visibility prediction at Urumqi Airport [J] Desert and Oasis Meteorology, 2020,14 (2): 81-89 [2] Chen Yao, Wang Fengwei. Performance Test and Analysis of High Performance Cluster Platform for Civil Aviation Meteorological Numerical Forecasting System [J]. Information and Computer Science, 2019,31 (17): 23-24 [3] Zhang Xiangrong, Jordan Yang, Lin Yujie, et al. Ideas and Design for Building an Aviation Meteorological Test Flight Support Service Platform [J]. Shaanxi Meteorological, 2019 (6): 53-55。

浅谈数值预报产品在航空气象预报中的应用

浅谈数值预报产品在航空气象预报中的应用

浅谈数值预报产品在航空气象预报中的应用摘要:近年来,随着计算机信息技术以及气象事业不断发展进步,数值预报模式愈来愈完善,预报精确性也在逐渐提升,数据预报产品在航空气象预报中所发挥的作用也越来越显著。

本文主要根据数值预报产品运用实际,首先阐述了数值预报格点资料类别,接着重点探讨了数值预报产品在雷暴、飞机积冰、飞机颠簸预报等方面的气象预报的应用,以供相关部门参考借鉴。

关键词:数值预报产品;航空气象预报;应用引言数值天气预报是指结合大气实际情况,在一定的初值以及边值条件下,借助于大型计算机作数值计算,求解描写天气演变过程的流体力学和热力学的方程组,预测未来一定时段的大气运动状态以及天气现象的方法。

目前,全世界已有三十多个国家和地区把数值天气预报作为制作日常天气预报的主要方法。

数值预报模式日臻完善,预报精确性也在不断提升,数据预报产品在航空气象预报中所发挥的作用也愈来愈突出。

探讨数值预报产品在航空气象预报中的应用,对提升雷暴、颠簸、积冰等航空危险性预报的正确性,制作科学有用的数值预报产品,能够为航班安全、有序运行提供可靠的气象服务保障。

1.数值预报格点资料类别由于航空飞机飞行极易受天气因素影响,所以航空气象预报特别重要。

一般而言,航空气象预报包括:雷暴对流、飞机颠簸、飞机积冰等方面的内容。

以往很长一个时期内,中国的航空气象预报通常是利用气象图以及传真内容接收气象中心所发布的天气信息内容。

然而,尽管天气预报员收到了气象信息,但他们只能依靠自身主观经验来来判断天气状况出现的时间,物理量以及位置的变化。

如今,随着通信技术的迅速发展,计算机成本大幅度降低,因此预报员能够通过更充足的数值预报相关产品对气象条件进行预测。

中国当前WAFS数值预报NWP格点资料涵盖6~36h,每隔6h对亚洲地区的150、250、400、600等不同层次的风场、温度等格点场加以预报。

另外,对流顶层、风速最大层高度格点资料具有400~900hpa的垂直速度和相对湿度类型,以及200~900hpa的高度场类型。

数值预报产品在航空气象预报中的应用研究

数值预报产品在航空气象预报中的应用研究

数值预报产品在航空气象预报中的应用研究[摘要]本文主要分析WAFS中的图形产品以及格点资料在我国航空气象预报中的应用。

并希望我国的相关气象部门能够在这一基础上,充分发挥航空气象资料的优势,提高包括颠簸、积冰、雷暴等在内的对飞行影响较大的气象预报正确性,并制作出更为丰富的预报产品,从而符合航空用户的要求,使气象服务的效益更高。

【关键词】数值预报产品;航空;气象预报1.前言目前我国在航空气象预报中所应用的数值预报主要是通过质量控制、气象预报模式、四维同化、资料的采集、统计的解释、动力的诊断等步骤后,来实现由天气形势转变为天气要素的气象数值预报。

伴随着科技的发展,计算机技术的不断提高以及互联网的全面普及,在气象观测方便,其观测技术也得到了一定的改进,气象数值预报的正确率更高[1]。

除此之外,因为数值预报模式的客观时效性与定量化,数值天气预报产品在现代航空天气预报中的应用更为重要。

2.格点资料的种类航空天气预报的重点主要是由飞机飞行的特定要求来决定,也就是航空天气预报的内容主要有:飞机颠簸、积冰、风切、云高、雷暴、能见度等与飞机飞行有关的气象。

长期以来,我国航空天气预报主要采用一般的气象图以及用传真机来接受由气象中心所发布的部分信息,而天气预报员只能猜测上述气象出现的时间与其物理量,及其空间的变化。

但随着如今通信技术的快速发展以及计算机网络的普及,使得天气预报工作人员能够运用到更多的数值产品,从而优化天气预报的制作,提高预报的准确性。

值班预报员通过发挥本度网络与计算机的作用,来获取数值天气预报产品。

在我国目前WAFS中的NWP格点资料有在6h~36h 之间,每隔6h对亚洲区150、250、400、600、700等不同层次与风场以及温度等格点场进行预报,对流顶层、风速最大层的高度格点资料,400、600、800、900hPa的垂速度与相对湿度的格点资料,300、450、550、600、700、900hPa 的格点资料。

数值模式产品在民航气象预报中的应用

数值模式产品在民航气象预报中的应用

数值模式产品在民航气象预报中的应用摘要:近年来,我国社会不断进步,民航需求旺盛,但由于保障能力不够强等原因,不得不采取调控措施限制一部分流量。

但从长期来看,建设民航强国,推动民航高质量发展,满足市场需求是必然方向。

为此,我们需要有效利用先进技术,提升运行效率、服务品质,提高经济效益。

航班不正常情况主要由天气造成,所以近年来民航对于气象预报服务的准确度、时空精度和提前量的需求有了明显提升。

数值模式的快速发展,让其在现代气象预报中扮演越来越重要的角色,很多时候是预报员制作预报产品时的最主要参考资料。

关键词:数值模式;民航气象预报;应用引言21世纪以来,随着民航强国、气象强国战略的不断深化推进,我国民用航空运输的强劲需求与气象业务发展的内生动力相结合,民航气象事业取得了长足发展,民航气象从经验性预报全面转向以资料同化、数值预报、统计预报、集合预报、人工智能等技术手段相结合的技术路线,民航气象预报的客观程度、精细程度实现了历史性的跨越。

在现有航空运行体系下,国内一些繁忙枢纽机场、主干航路的航班密度早已饱和,空域容量制约着航班量增长,民航气象服务的社会价值与经济价值日益凸显。

民航气象积极创新探索,提高技术水平,更新服务理念,实现气象信息与空管运行融合,评估天气变化对空域容量的预期影响,为系统性提升航空飞行的安全、正常和效率做出了重要贡献。

1民航气象业务进展1.1民航气象的目标与职责《中国民用航空气象工作规则》规定,民航气象应全面、系统地提高天气观测和预报水平,大大减少天气对飞行的影响,为航空飞行的安全、正常和效率作贡献。

通过探测、收集、分析、处理气象资料,民航气象部门制作发布航空气象产品,为航空公司、空中交通管理部门、机场及其它航空用户及时准确地提供气象服务,致力提升飞行安全性,提高空域运行效率,提高机场运行标准,降低运行成本,促进节能减排,具有显著的社会效益、经济效益。

民航气象的业务主要有观测、预报、航空气候、空间天气、飞行气象情报交换、设施设备运行维护等,其中,民航气象预报是航空公司、空管单位组织实施和管理飞行活动的重要依据,主要包括:机场天气预报、航线天气预报、区域天气预报、航空天气警报、重要气象情报等,多以报文编码、明语简码、图形等格式进行发布。

数值预报产品在航空气象预报中的应用

数值预报产品在航空气象预报中的应用
计的极限 , 那就会造成较为严重 的后果 。 此外 , 飞机 的翅膀的流线是 [ 3 ] 谭健, 黄红. 数值预报环流形势场在一次强 降水天气过程 中的应用 严格 按照流体力学进行设计 的, 但是积冰的出现会导致其外表的线 [ J ] . 贵州气象, 2 0 0 3 ( 0 1 ) : l 1 5 —1 1 6 . 形发生改变 , 会使飞机在飞行的过程 中出现上升 或者沉降功能丧失 [ 4 ] 孙忠欣。 侯淑梅 . 数值预报产 品在 山东“ 4 ・ l 8 ” 暴雨预报 中的应用 的情 况。 积冰产生的影响 因素主要是: 雨滴尺寸 以及周围的温度等 。 [ J ] . 安徽农学通报( 上半月刊) , 2 0 0 9 ( 0 5 ) : 1 1 6 — 1 1 8 . 数据表明 , 当飞机在0 -1 4  ̄ C的范 围时 , 如果 出现颗粒较大的雨滴 , 积 [ 5 ] 王艳兰. 数值预报产 品和卫星云 图在“ 9 8 . 6 ” 暴 雨过程 中的应 用 冰的情 况就很 可能会发生 。 在WA F S 的辅助下 , 根据测算 出的相对 [ J ] . 广 西 气象 . 2 0 0 2 ( 0 1 ) : l 5 6 — 1 5 9 . 湿度格点数据 , 可视实现对积冰参数的测算 。 一般的运算 公式是积 [ 6 ] 鬻春蓉, 冯汉 中. 基于卡尔曼滤波方法的M O S -  ̄P P 法在德阳温度预 冰参数: ( ( R H 一 5 O ) × 2 ) X ( T×( T + 1 4 / - 4 9 y 6 ] 。 在上述 式子中, R H代 报 中的效果评价[ J ] . 四川气象。 2 0 0 5 ( 0 3 ) : 1 6 9 - 1 7 0 . 表的是参照湿度 , T 则代表温度 。 这个参数在数值上表现为正数 , 数 [ 7 ] 段修荣. E c m w f 数值预报产 品变量的计算和应用[ J ] . 四川气象, 2 0 0 3 值最高限度可 以达 到1 0 0 。 在飞机进行飞行的过程 中 , 对于积冰的信

基于大数据的航空气象预测与应用研究

基于大数据的航空气象预测与应用研究

基于大数据的航空气象预测与应用研究随着科技的发展和数据采集技术的进步,大数据已经逐渐渗透到我们生活的方方面面。

在航空领域,大数据被广泛应用于航空气象预测与应用研究。

本文将从大数据的特点和航空气象预测的需求出发,探讨基于大数据的航空气象预测与应用研究的相关内容。

航空气象预测是航空行业中至关重要的一环。

良好的天气预测能够提前预知气象变化,帮助航空公司合理安排航班计划,减少航班延误和取消的可能性,提高运行效率。

同时,航空气象预测也对飞行安全至关重要,它可以预测风暴、积冰等恶劣天气的出现,帮助飞行员避免潜在的危险,保障飞行的安全。

大数据的应用对航空气象预测带来了巨大的改变。

传统的气象预测主要依赖气象观测站点和气象卫星的数据,关注较为局部的气象现象。

而大数据的应用则可以整合全球范围内的气象数据,并利用机器学习和数据挖掘等技术进行分析,实现更准确的天气预测。

首先,大数据可以实现对气象数据的全面整合和分析。

航空气象预测需要各种气象数据,包括温度、湿度、风速、云量等多种指标。

传统的气象数据收集方式是通过气象观测站点和气象卫星进行观测和采集,数据相对有限。

而大数据技术可以将各种来源的气象数据整合起来,包括气象观测站点、气象卫星、飞机自身传感器等多种途径采集的数据,使得航空气象预测的数据来源更加全面。

其次,大数据的应用可以提高航空气象预测的准确性。

通过机器学习和数据挖掘等技术,大数据可以分析历史数据和实时数据,挖掘出隐藏在数据中的规律和趋势。

航空气象预测需要精确地预测未来一段时间内的天气变化,传统的基于经验和模型的方法往往存在一定的误差。

而大数据的应用可以利用历史数据和实时数据进行训练和模型优化,使得预测结果更加准确。

另外,大数据的应用还可以实现对航空气象预测的实时监控和调整。

航空气象预测是一个动态的过程,天气变化随时都可能发生。

通过大数据的应用,航空公司可以实时监控天气变化,根据预测结果调整航班计划和飞行路线,尽量避免受到天气影响而导致的延误和取消。

数值预报产品在气象预报中的应用

数值预报产品在气象预报中的应用

数值预报产品在气象预报中的应用作者:李帮英来源:《农业与技术》2018年第04期摘要:随着我国计算机技术的发展,气象观测能力与气象预报模式不断完善,数值预报在航空气象预报的优势日益凸显出来。

基于以上认识,本文通过分析数值预报格点资料类别,在雷暴对流产生原因的判断及预报、飞机积冰产生原因的判断及预报、飞机颠簸预报、航天预报中WAFS产品的应用等方面对数值预报格点资料在气象预报中的应用进行探讨,以供参考。

关键词:数值预报产品;气象预报;数值预报格点资料中图分类号:S165 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20180233215现代数值预报是通过气象相关信息的采集、监测、模式输出等相应流程后,制出一定天气要素的预报方式。

数值预报产品在气象预报中的应用的探究,对提高雷暴、积冰等气象预报的正确性,提高气象服务水平,保障航空客户的生命财产安全有重要意义。

1 数值预报格点资料类别飞机飞行的特定要求决定了航空天气预报的重点,一般来说,航空预报包括:飞机颠簸情况、雷暴对流、飞机积冰、云高、能见度等内容。

在过去的几十年,我国航空天气预报主要通过气象图和传真机的内容来实现气象中心发布内容的接收。

但气象预报人员虽然得到信息,但只能靠猜测来得到气象状况发生的时间、物理量和地点的变化。

现阶段,通信技术日益发展,计算机成本降低使得预报人员可以使用更多的数值预报相关产品。

我国现在广播WAFS数值预报NWP格点资料,包括间隔为6h,预报时间6~36h,100~700共7个层次风场U、V分量和温度的亚洲格点场产品。

此外,格点资料有400~900hpa垂速度与相对湿度的类型,200~900hpa的高度场类型等。

2 数值预报格点资料在气象预报中的应用2.1 对雷暴对流产生原因的判断及预报NWP系统参数不是固定的,比如:如果预报时间段为10h的WAFS预报资料,预测人员可以将水汽运动散度在800hpa情况时的数据计算出来,然后在一张较为详尽的地形图纸上进行叠加。

数值天气预报模型的优化与应用

数值天气预报模型的优化与应用

数值天气预报模型的优化与应用天气预报对于我们的日常生活、农业生产、交通运输以及许多其他领域都具有极其重要的意义。

随着科技的不断进步,数值天气预报模型已成为现代天气预报的重要工具。

数值天气预报模型是基于物理定律和数学方程,通过对大气状态的模拟和计算来预测未来天气的变化。

然而,要想获得更准确、更可靠的天气预报,就需要不断对数值天气预报模型进行优化,并拓展其在各个领域的应用。

数值天气预报模型的核心是一组描述大气运动、热力学和水汽变化等物理过程的数学方程。

这些方程通常非常复杂,需要借助高性能计算机进行求解。

在模型的建立过程中,需要对大气进行离散化处理,即将大气划分为一个个小的网格单元,并在每个网格单元上计算物理量的变化。

网格的分辨率越高,模型对大气细节的描述就越精确,但同时计算量也会大大增加。

为了提高数值天气预报模型的准确性,优化工作主要集中在以下几个方面。

首先是数据同化。

数据同化是将各种观测数据(如地面观测站、气象卫星、雷达等获取的数据)与模型的初始场进行融合,以得到更准确的初始状态。

通过数据同化技术,可以有效地减少模型初始误差对预报结果的影响。

例如,利用卡尔曼滤波、集合卡尔曼滤波等方法,能够将观测数据与模型模拟结果进行最优组合,从而提高初始场的质量。

其次是物理过程参数化。

大气中的许多物理过程(如云的形成、降水过程、辐射传输等)由于其复杂性和尺度较小,无法在模型中直接求解,需要进行参数化处理。

不断改进和完善这些参数化方案,使其更准确地反映实际的物理过程,是提高模型预报能力的关键。

例如,对于云的参数化,新的研究成果能够更好地考虑云的微物理过程和垂直结构,从而提高对降水和能量收支的模拟精度。

再者是模型分辨率的提高。

随着计算机技术的飞速发展,数值天气预报模型的分辨率不断提高。

更高的分辨率能够捕捉到更小尺度的天气系统和地形影响,从而提高对局部天气现象的预报能力。

例如,在城市天气预报中,高分辨率模型能够更好地模拟城市热岛效应和复杂的地形对气流的影响,为城市规划和应对极端天气提供更有针对性的建议。

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数值预报产品在航空气象预报中的应用研究[摘要]本文主要分析WAFS中的图形产品以及格点资料在我国航空气象预报
中的应用。

并希望我国的相关气象部门能够在这一基础上,充分发挥航空气象资料的优势,提高包括颠簸、积冰、雷暴等在内的对飞行影响较大的气象预报正确性,并制作出更为丰富的预报产品,从而符合航空用户的要求,使气象服务的效益更高。

【关键词】数值预报产品;航空;气象预报
1.前言
目前我国在航空气象预报中所应用的数值预报主要是通过质量控制、气象预报模式、四维同化、资料的采集、统计的解释、动力的诊断等步骤后,来实现由天气形势转变为天气要素的气象数值预报。

伴随着科技的发展,计算机技术的不断提高以及互联网的全面普及,在气象观测方便,其观测技术也得到了一定的改进,气象数值预报的正确率更高[1]。

除此之外,因为数值预报模式的客观时效性与定量化,数值天气预报产品在现代航空天气预报中的应用更为重要。

2.格点资料的种类
航空天气预报的重点主要是由飞机飞行的特定要求来决定,也就是航空天气预报的内容主要有:飞机颠簸、积冰、风切、云高、雷暴、能见度等与飞机飞行有关的气象。

长期以来,我国航空天气预报主要采用一般的气象图以及用传真机来接受由气象中心所发布的部分信息,而天气预报员只能猜测上述气象出现的时间与其物理量,及其空间的变化。

但随着如今通信技术的快速发展以及计算机网络的普及,使得天气预报工作人员能够运用到更多的数值产品,从而优化天气预报的制作,提高预报的准确性。

值班预报员通过发挥本度网络与计算机的作用,来获取数值天气预报产品。

在我国目前WAFS中的NWP格点资料有在6h~36h 之间,每隔6h对亚洲区150、250、400、600、700等不同层次与风场以及温度等格点场进行预报,对流顶层、风速最大层的高度格点资料,400、600、800、900hPa的垂速度与相对湿度的格点资料,300、450、550、600、700、900hPa 的格点资料。

3.格点资料在预报判断中的运用
3.1判断雷暴对流产生的原因及其预报
NWP系统所呈现的参数不断变化的,例如在预报时间段为10小时的WAFS 预报资料中,我们可以运算出800hPa条件下的水汽运动散度,并设置一张详细的地形图纸。

水汽运动散度的运算,只要是为了测量低层水汽的聚集凝结的速度,而低层水汽的聚集凝结对雷暴对流起着重要的作用,可以对雷暴产生时间和地点做出判断[2]。

又例如运算800hPa提高至250hPa中的环境以及气块的温差,就可以获取该层上升气块所承受的浮力,对雷暴产生高度和强度的判断提供重要依据。

雷暴对流判断的两个要素:其一,当低层产生温度差以及水汽层发生变化时,表示白天雷暴对流稳定度较差。

其二,当海陆温度不均匀时,海陆风对白天的低层水汽运动散度造成影响,为雷暴对流起到水汽传输的作用。

同时上升气块所承受的浮力,可以清楚呈现出雷暴对流的变化情况,了解雷暴对流产生的高度。

3.2判断飞机积冰产生因素及其预报
飞机积冰就会对飞机飞行性能造成很大的破坏,一方面增加了飞机的重量,导致飞机承载超限;另一方面,改变了飞机机翼的流体力学,导致飞机上升能力
下降或者失去上升功能,对飞机飞行造成很大的影响。

导致飞机积冰的原因主要包括:雨滴大小、运行情况及环境温度等。

根据有关研究资料表明,飞机处于0℃至-14℃环境温度下,如果遇到较大且较冷的雨滴是极易积冰的,而飞机处于-5℃至-9℃的环境温度时,飞机积冰的强度是最大的。

根据WAFS呈现出的相对湿度格点预报信息,可以预算出飞机积冰的指数。

其运算公式为:飞机积冰指数=((RH-50)×2)×(T×(T+14/-49)。

其中RH表示相对湿度,T表示环境温度。

飞机积冰指数为正值,表示可能出现积冰的位置和潜在积冰位置,其指数最大值可为100。

为了更加清楚的掌握飞机积冰可能出现的位置、高度以及航线,我们可以利用航线剖面图来分析,并在每条航线上设置积冰预报产品,显示积冰预报信息。

飞机垂直上升也是导致飞机积冰的因素之一,特别是当飞机从高度的上升运动转变为强度较弱的垂直运动时,飞机积冰概率是很高的。

飞机垂直上升导致飞机上的较冷雨滴增加,并在飞机垂直运行较弱以及环境温度较低情况下积冰悬浮。

将飞机垂直运行图与上诉参数进行结合,完善了飞机积冰指数剖面图,对飞机积冰判断提供了重要的依据。

3.3判断飞机颠簸产生原因及预报
3.3.1晴空环境下飞机颠簸的预报方法。

飞机颠簸产生概率运算公式为:Ri=(g/θ)(αθ/αz)/|αv/αz|2。

公式中(g/θ)(αθ/αz)表示气层大气的稳定度,|αv/αz|2表示大气垂直风速切变的平方值。

Ri表示气层大气处于垂直风速切变上升情况下,且大气稳定度较差时,飞机就会出现颠簸现象。

按照上述运算原理,气层之间产生的风速切变是存在极小值和极大值的,当气层风速切变处于极限值的时候,气层之间就会产生垂直翻转的情况,以降低垂直风速切变的数值。

当飞机处于急流周围时,如果飞机垂直风速切变值较大,飞机就可能出现晴空颠簸现象或者当接近低层位置存在大风且气层最低处出现不稳定情况时,其边界层也可能因为受热而出现飞机颠簸现象。

有关研究表明,运用预报公式计算出来的Ri值为5或者比5小一些,但是其极限值却低于1。

这是由于飞机颠簸出现在较小的范围内,且产生时间较短,导致NWP预报出来的数值不符合上述理论的极限值。

导致这种现象的原因主要有:NWP系统无法详细呈现出较社区域气象变化情况;一般情况下,NWP只能预报某个时刻区域气象的平均值,不能对及极限值进行预报;系统没有增加参数化方式,导致系统动力出现不稳定现象[3]。

3.3.2其余环境下飞机颠簸的预报方法。

当山脉的背风坡出现破碎时,会产生巨大的重力波,对飞机上升高度和下降高度造成很大的影响,特别是对位于山谷地区机场中的航空设备造成很大的破坏。

这种飞机颠簸情况发生于较为稳定的气层周围,从急流气层中的高速度气流一直延伸至山顶上,从而形成了较大的重力波。

但是现阶段的NWP系统无法准确的预报出重力波,但是可以为重力波提供判断的依据,并显示可能出现重力波的位置。

还有一种情况时,主要是发生在雷暴对流区域,因此可以通过预报雷暴对流来飞、判断飞机颠簸的区域。

4.我国的航空天气预报中WAFS数值产品的应用
在我国的航空天气预报中WAFS数值产品的应用最为广泛的是温度以及高空风的预告图。

WAFS数值产品能够适用于全球范围内,其垂直分层相对较多,并含有温度与高空风的预报图,航空公司金额以根据自身的实际情况,来制定任意那一个区域内的高空风/温度气象预报图,另外还可以制作对流顶层与急流轴的预报图。

WAFS数值产品资料在航站天气预报中主要用于制作需要层次内的湿度场、降水场、形势场、垂直速度、温度平流的预报图。

除此之外,还能够运用
温度与高空风的预告场来制作航线的剖面分析图。

将WAFS所提供的相对湿度以及温度格点资料来预测飞机的积冰指数,分析积冰指数最高的区域以及有可能出现积冰隐患的地点。

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