遥相关配置对东亚夏季降水模态的影响和多模式预测订正研究

East Asia (EA) summer precipitation mode is the result of the co-action of the meridional and zonal tele-connection driven by the external sources, its mechanism and model prediction ability assessment is crucial for understanding and predicting the annual variability of precipitation in EA. This program mainly focus on the co-action of East Asia-Pacific tele-connection(EAP)and Silk Road tele-connection (SR) on the EA summer precipitation, including, (1) Study the precipitation belt variation characteristics especially at the overlapped region of two tele-connections from the angle of meridional and zonal circulation interaction, reveal the spatial mode of EA summer precipitation associated with different EAP-SR index configuration. (2) Analyze the air-sea thermal convection activity over the low latitude Pacific, the atmospheric zonal and meridional wave propagation and interaction and the dynamical process of the atmospheric circulation in the mid-high latitude region of Euro-Asia continent, then set up the physical concept model of EAP-SR co-action on the EA summer precipitation. (3) Assess the prediction ability of dynamical models for the EAP-SR co-action, reveal the relevant model prediction errors and attribute the corresponding reason, then dig out the the historical analogue error information, develop the prediction scheme for merging the model prediction with the historical analogue errors from the dynamic-statistic combined way in order to modify the model’s prediction ability for the EAP-SR configuration and relevant precipitation mode.

东亚地区夏季降水的空间模态特征是外源驱动下经向和纬向大气遥相关共同作用的结果，相关机理及模式预测评估和订正研究对于理解和把握夏季降水年际变化特征有重要科学意义。项目拟围绕东亚-太平洋遥相关（EAP）和丝绸之路遥相关（SR）对东亚夏季降水的共同作用开展研究：（1）从经向和纬向环流相互作用的角度探讨两类遥相关重叠区域的雨带变化，揭示EAP-SR遥相关指数不同配置下东亚夏季降水模态特征；（2）分析低纬度海气系统热对流加热作用、大气波列经向和纬向传播及相互作用、中高纬度大气内动力过程等，建立EAP-SR配置影响东亚夏季降水模态的物理概念模型；（3）基于多个动力模式开展针对物理概念模型的预测能力评估，揭示模式对EAP-SR配置的预测误差并诊断可能成因，挖掘匹配的历史相似误差信息，研发将动力模式预测、历史相似误差有效融合的动力-统计预测方案，改进模式对EAP-SR配置及降水模态的预测能力。

本研究将EAP-SR遥相关型的组合划分为四种类型：类型I(++)，类型II(+-)，类型III(--)和类型IV(-+)，解释了东亚-西太（EA-WP）地区出现经向三极型和纬向偶极型的夏季降水异常分布的原因，提出了EAP-SR组合影响EA-WP地区夏季降水异常分布的可能机制：热带西太平洋海温异常激发热对流活动，通过由南向北的波通量传播形成EAP型遥相关，纬向 Rossby波列沿着亚洲急流自西向东传播与EAP相互作用故而形成了不同配置的EAP-SR遥相关型模态，由此导致EA-WP地区出现经向三极型和纬向偶极型的夏季降水异常分布。揭示了BCC_CSM模式预报能力存在偏差的可能原因在于：（1）模式对EAP和EU型遥相关的预报存在偏差导致的东亚地区夏季降水主模态的预报偏差，（2）模式中大气环流对海洋性大陆海温的响应偏差，造成对EAP型遥相关的预报偏差。研发了基于赤道西太平洋海温指数改进模式对经向降水主导模态预报能力的动力-统计方法、动力-统计方法的中国夏季降水集成预测技术等多种预测技术。动力-统计订正预测后，东亚夏季降水EOF展开的第一模态预测与观测的相关系数达0.68，模式对北亚夏季降水主模态的预报能力。北亚夏季降水的EOF1空间模态预测与实况的相关系数可由原来的0.18提高到0.51。动态加权集成的ACC均值为0.049-0.059，而等权重集成的ACC均值为0.033-0.045，即动态加权集成预测的预测准确性与稳定性均优于等权重集成预测的结果。相关研究成果，一方面，让我们更深入地理解了EAP-SP遥相关相互作用及其形成机理。另一方面，在一定程度为东亚夏季降水预测准确率的提高提供了新的预测技术，具有在气候预测业务中较好的推广应用价值。