利用历史资料提取稳定分量改进延伸期预报研究

发布时间：2017-12-31 17:12

本文关键词：利用历史资料提取稳定分量改进延伸期预报研究　出处：《兰州大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：10-30天延伸期预报对天气预报的科学研究和工作业务来说都是热点问题,对我国防灾减灾服务、保证国民经济发展和人民生产生活等方面起着重要作用。虽然有关该领域的相关研究仍在稳步推进并取得了丰硕成果,但是至今为止10-30天延伸期预报技巧总体上仍然较低,不足以在极端天气气候事件中为我国防灾减灾工作提供有力保障。如何提取可预报的稳定分量成为10-30天延伸期预报研究的重点。本文提出了一种基于历史资料利用带通滤波和经验正交分解提取10-30天稳定分量的新方法,通过比较实际天气过程与历史大气的相似性进一步将10-30天稳定分量划分为气候态稳定分量和异常型稳定分量,考察了10-30天稳定分量在季节内尺度的变化特征及其与极端天气个例的联系。建立了基于历史资料提取稳定分量改进数值模式延伸期预报方案,对可预报的稳定分量直接使用动力模式预报结果,对不可预报的随机分量则通过历史相似给出统计结果,开展了对ISVHE集合预报热带太平洋地区OLR场的改进预报试验。全文主要结论如下：(1)提出10-30天稳定分量的定义及提取方法。阐述10-30天稳定分量的数学定义和对应的物理意义。分析讨论了利用历史资料提取稳定分量方法与已有关于大气季节内振荡研究内容的区别和联系。从方法上可知通过滤波结合EOF的方法既在时间尺度上保证了大气季节内变量的持续性特征,又通过主分量选取剔除了空间尺度上小尺度的季节内变量,对大气季节内运动做进一步简化。(2)提取10-30天稳定分量个例分析。利用历史资料提取稳定分量的方法,分析了10-30天稳定分量在极端天气个例事件中的变化分布特征,诊断气候态稳定分量和异常型稳定分量对应的大气环流背景和异常关系。气候背景场提供了天气事件发生的气候背景,指示大尺度环流的配置和调整。在气候背景场提供确定的环流大背景下,异常型稳定分量表征了天气系统相对的异常变化。(3)比较稳定分量与实际大气的整体收敛程度。分别比较冬季实况大气与气候背景场变异系数分布结果,发现大气环流可预报性自赤道随纬度增高可预报性降低。通过提取稳定分量合成气候背景场的方法改进预报水平效果明显。500hPa温度场可预报性比高度场可预报性提高更显著,对10-30天延伸期预报有较好的指导意义。(4)分析稳定分量季节内尺度的持续性。基于历史观测资料选取相似典型年EOF,对北半球500 hPa高度场提取10-30天稳定分量计算贡献率进行统计外推检验,发现其对邻近月尺度的大气变化有较好的记忆性,可以表征大气运动的整体趋势。对比不同海温外强迫异常年10-30天稳定分量贡献率变化情况可以看出,大部分时段稳定分量贡献率传递衰减趋势比正常年要弱,持续性更好。说明北半球预报技巧与ENSO位相强度密切相关。(5)评估POEM2模式对热带季节内振荡的模拟能力。POEM2模式整体上可以抓住850 hPa纬向风和OLR的分布形势,但是部分地区模拟方差结果比实际观测更大。对于不同季节而言,夏季模拟降水和MJO北传结果比冬季更好,冬季模拟850 hPa纬向风和MJO东传结果比夏季更好。模式模拟的MJO信号向东传播速度明显比观测实况快1.5-2倍左右。(6)建立基于历史资料提取稳定分量改进动力模式延伸期预报方法。通过改进预报试验可知该方法在月以上季节内尺度预报水平整体改进效果较好,部分年份有明显提高。该方法依赖于数值模式的预报能力,当模式逐渐失去预报技巧后,该方法改进效果开始显现。对比集合模式预报结果可知,在预报技巧较低的7-12候改进后的预报PCC相对多模式技巧更高,总体更稳定,可以作为季节内预报的重要参考。(7)利用历史资料改进预报不准确随机分量来改进模式预报方法。发现改进预报PCC整体趋势与模式预报基本相同,在预报时段后期显示出一定优势。分析Nino3.4指数对应预报技巧发现,当赤道东太平洋SST呈上升(下降)趋势时,模式预报更准确(不准确),对应的动力统计方法预报技巧较差(好)。因此,可以认为赤道东太平洋海温外强迫的变化是决定热带太平洋OLR动力统计预报效果的非常重要的因子之一。
[Abstract]:This paper presents a new method of extracting stable components from 10 - 30 days based on historical data . ( 6 ) Based on historical data , we can improve the forecasting method of dynamic model extension period based on the historical data . It can be seen from the forecast experiment that the method improves the whole improvement effect and the partial year is obviously improved . It is found that the forecast PCC is more accurate ( inaccurate ) than the forecasting technique . The forecast technique of the improved forecast PCC is more accurate ( inaccurate ) . The forecast technique of the improved forecast PCC is more accurate ( inaccurate ) . Therefore , it is considered that the change of the temperature outside the equatorial Pacific Ocean is one of the most important factors to determine the effect of the OLR power statistics forecast in the tropical Pacific .

【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P456.3

【参考文献】