延伸期可预报源的相对作用研究

The memory of the initial conditions and the air-sea interaction are the main predictability source on extended range forecast, their relative role and importance is the important basis for development and improvement of extended range forecast. The goal of this study is to aim at the importance of predictability source. Based on the new operational dynamical extended-range forecast model and climate system model of National Climate Center of China Meteorological Administration (NCC/CMA), the advantages and disadvantage of two sets model system will be comprehensively evaluated. The memory of initial conditions and its role for extended range forecast will be investigated by analyzing the historical data and conducting numerical experiments. The spatial-temporal evolution of predictable components, which separated in numerical model from the point of view of the error growth, will be analyzed. The major effect time range of the air-sea interaction, especially over pacific, Indian Ocean and Atlantic, will be investigated. Moreover, the contribution and mechanism of different area's air-sea interaction and the feature of predictable components increased from air-sea interaction will also be studied. Based on the importance of initial conditions and air-sea interaction, this project will investigate the relative role of initial conditions and the air-sea interaction over pacific, Indian Ocean and Atlantic for Eurasia atmospheric circulation during the winter and summer in the extended time range, and reveal the main predictability source . This project aims to lay the foundation for extended range forecast.

初始条件的记忆和海气相互作用是延伸期可预报性的主要来源，二者的相对作用和重要性是发展和改进延伸期预报的重要依据。本项研究针对延伸期可预报源的相对作用，利用业务的大气环流模式和气候系统模式的回报资料，综合评估两套模式系统对延伸期的预报能力和优缺点。通过分析回报资料和开展数值试验，研究初始条件的记忆时限和对延伸期预报的作用，分离对初始条件小的误差不敏感的可预报分量，研究可预报分量的时空演变规律。分析欧亚地区大气环流对太平洋、印度洋和大西洋三个区域海气相互作用的响应时间，探讨不同海区海气相互作用对延伸期可预报性的贡献及其作用机制，分析欧亚地区由海气相互作用增加的可预报分量的特征。在单独研究初始条件和海气相互作用的基础上，针对欧亚地区冬季和夏季环流，研究太平洋、印度洋、大西洋海气相互作用和初始条件在延伸期预报中的相对作用，揭示欧亚地区延伸期预报的主要可预报源，为延伸期预报奠定科学基础。

初始条件的记忆和海气相互作用是延伸期可预报性的主要来源，二者的相对作用和重要性是发展和改进延伸期预报的重要依据。本项目研究针对延伸期可预报源的相对作用问题，利用国家气候中心业务应用的大气环流模式和气候系统模式，通过分析回报资料和开展数值试验，开展了初始条件和海气相互作用的主要影响时段和在延伸期预报中的相对作用研究。获得的主要成果有：（一）、围绕大气环流模式和海气耦合模式的优劣，评估了两个模式对延伸期预报的能力。通过比较大气环流模式和海气耦合模式的预报误差特征、评估BCC_CSM模式夏季长江中下游水汽输送的预测能力、研究季节预测模式对东亚夏季环流的预测能力及其对热带海洋的响应研究以及评估POEM2模式对热带季节内振荡模拟能力，指出海气相互作用在热带海温异常影响为主的夏季对东亚地区延伸期可预报性的贡献更大，而在中高纬度系统影响为主的冬季其贡献较小。（二）、研究了海气相互作用和其他可预报源对延伸期可预报性的影响。探索了多模式预测中ENSO演变的可预报分量及特征，指出了海气相互作用对北半球热带外地区可预报性的影响，提出了海气相互作用对亚澳季风区可预报模态及可预报性的贡献，分析了热带SSTA演变的年际变化主要类型及其与夏季环流的关系，从冬春转换季节青藏高原积雪和冬季大气内部低频特征AO两个方面分析了其对延伸期预报技巧和可预报性的影响。（三）、针对初始条件记忆和海气相互作用在不同时段、不同区域的相对作用存在明显不同，分析了延伸期预报中的大气初值与海温边值相对作用。比较了不同初边值配置下预测技巧的区域差异，研究了海温异常强迫对预测误差影响的时空特征，提出了月内天气过程的模式误差订正方案，并以2017年夏季的实例，分析了北半球大气环流的季节内变化及对我国天气气候的影响。本项目研究加深了对延伸期预报科学问题的认识，为延伸期预报奠定了基础。项目四年来，发表学术论文12篇。培养博士研究生1名，硕士2名。