基于延伸期可预报性的集合预报方法研究

目前，延伸期集合预报主要采用与短期天气预报或季节预测类似的集合方案，但延伸期尺度的可预报性特征与天气和季节尺度有很大的不同，其集合预报方式应该更具有针对性。本项目旨在以延伸期的可预报性研究为基础，将预报对象分为延伸期尺度内可确定性预报的可预报分量和不可预报的混沌分量两部分，对这两种具有不同特性的预报对象采用不同的集合预报策略和方案，探索一种基于延伸期可预报性的集合预报新方法。该方法以延伸期数值预报模式为平台，对可预报分量采用多个模式误差订正方案，从考虑模式不确定性的角度进行集合；而对混沌分量则利用历史资料从气候概率的角度给出集合概率分布，避免模式误差对混沌分量概率分布的影响。该方法将可预报性、数值模式、历史资料和集合预报有机的联系起来，使得预报更加具有针对性，达到提高延伸期环流预报技巧的目的，同时具有良好的可移植性，可随着数值模式的发展而不断发展，为提高延伸期预报水平奠定基础。

集合预报是延伸期预报的重要技术手段，目前国内外延伸期的集合预报主要采用与短期天气预报或季节预测类似的方案，即通过扰动初边值条件来进行集合预报。但是，延伸期尺度的可预报性特征与短期天气和季节尺度有很大的差异，其集合预报方案也应该更具有针对性。本项目结合可预报性，围绕延伸期的可预报分量和不可预报的随机分量的不同特性，开展了有针对性的集合预报方法研究和实践，为延伸期预报探索一条新的途径。获得的主要成果：（一）利用两种途径研究了基于误差增长的可预报分量提取。从误差增长的角度考察了各个分量的误差增长情况，将误差增长相对较慢的分量定义为可预报分量，它对初值小的误差不极其敏感，明确了延伸期尺度的可预报分量和混沌分量的不同特性；（二）对可确定性预报的可预报分量，由于其预报的不确定性主要来自于模式的缺陷，因此从考虑模式不确定性的角度，用多个模式误差订正方案在预报过程中订正模式误差，以此来减小模式对可预报分量的预报误差，对多个误差订正方案的结果进行集合，类似于单一模式多个物理过程或参数化方案的集合预报，研究了可预报分量的集合预报方法；（三）混沌分量对初值小的误差极其敏感，其预报的不确定性不但依赖于初值的不确定，还与模式误差有关，提出了从气候概率的角度来给出其概率分布的集合预报方法。（四）结合可预报分量和混沌分量的集合预报，最终形成有针对性的基于延伸期可预报性的集合预报方法，开展了延伸期预报试验。初步开展了初边值条件对延伸期可预报性贡献的数值试验分析。（五）针对国家气候中心的第二代动力延伸预测模式，开展了气温和降水预测的误差特征分析。. 本项目研究将可预报性、数值模式、历史资料和集合预报有机的联系起来，使得预报更加具有针对性，达到提高延伸期环流预报技巧的目的，同时具有良好的可移植性，可随着数值模式的发展而不断发展，为提高延伸期预报水平奠定了基础。项目三年来，发表学术论文11篇， 其中 SCI论文8篇。