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云底高预报研究概述

叶平  白洁  王洪芳  
【摘要】:云底高度作为重要的云物理特征参量,对包括空气质量、酸雨、日照率、农业干旱、边界层湍流都有着重要的影响。云底高的准确预报与航空安全和航空公司的运营成本密切相关,是航空气象保障业务的重要关注对象,也是仅仅依靠数值预报无法解决的难点问题,加强数值预报产品的解释和运用无疑成为航空气象中解决云底高预报问题的重要手段。自上世纪70年代MOS方法的引入以来,机场云底高的预报得到了长足的发展和进步,其预报方法也不断得到改进和完善,MOS方法也是当前国外业务应用较为普遍的预报技术。而国内的机场云高预报只是以经验目视判断,根据天气图和卫星云图进行简单的外推定性预报,尚无法达到定量计算准确预报的水平。最早开展的MOS方法开创性的将数值预报产品用于建立云底高预报统计模型,并逐渐延伸至其他要素的解释预报中,该方法随着数值模式的发展得到了广泛的运用,目前已成为主流的气象要素预报方法。但由于该方法高度依赖于数值预报模式,灵活性受到一定的限制,另外,线性预报模型在描述大气非线性运动特点方面也显得无能为力。为解决这一问题,人工神经网络方法和模糊逻辑方法逐渐引入气象要素的预报研究中,气象要素的预报技巧因此得到了长足的发展。但是两种非线性方法在大量的实际问题应用中,也存在不少亟待解决的问题。如何提高网络的收敛性,防止出现振荡和过拟合现象等都需要进一步深入研究。数值模式诊断预报方法通过建立云底高度与水汽含量、消光系数等微观物理量的经验关系,揭示了云块生成消散的本质特征。因此,该方法具有较强的发展前景,但也应看到,数值模式无法反映云底高等气象要素的局地快速变化,模式的垂直分辨率也严重制约着预报结果的准确率。本文在介绍云底高预报的研究进展的基础上,分析各种方法的特点,并对未来的发展提出了几点看法。

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