区域集合预报扰动方法研究进展综述.PDF

年 第 卷 第 期 综 述 区域集合预报扰动方法研究进展综述 张涵斌 智协飞 陈静 吴志鹏 夏宇 张歆然 中国气象局 北京城市气象研究所北京 南京大气科学联合研究中心江苏 南京 南京信息工程大学 气象灾害教育部重点实验室江苏 南京 中国气象局 数值预报中心北京 重庆市气象台重庆 南京信息工程大学 大气科学学院江苏 南京 南京信息工程大学 大气物理学院江苏 南京 联系人 收稿 接受 国家自然科学基金资助项目 北极阁开放研究基金 南京大气科学联合研究中心基金 公益性行业 气象科研专项 摘要 集合预报方法是解决单一数值预报不确定性问题的有效手段而针对强天气预 关键词 报的中尺度区域集合预报技术已逐渐受到国内外的重视 对于区域集合预报而言由 数值预报 于其不确定性来源较为复杂如何发展有效的扰动方法是研究的热点和难点 本文根 区域集合预报 据国内外区域集合预报的研究进展从初值扰动模式扰动以及侧边界扰动三个方面进 扰动方法 行了总结和回顾并对扰动方法的发展趋势进行了介绍 对于初值扰动较为主流的方 法有动力降尺度沿用传统的由全球集合扰动方法发展而来的技术为区域集合产生初 值以及专门为区域集合设计的扰动方法 鉴于这些方法各有利弊 目前对于初值扰动 方法的研究已经开始发展充分包含大尺度和小尺度不确定性信息的混合扰动方法 区 域集合预报模式扰动的研究以物理过程扰动为主典型方法为多物理过程组合以及随 机物理过程扰动其中多物理过程组合方法简单有效而随机物理过程扰动方法的物理 意义更为明确是物理过程扰动的趋势 通过多模式组合进行模式扰动的方法也开展 了一些相关研究且对于台风等强天气预报均显示出相对于单模式集合较好的效果 侧边界扰动的主流方法是由大尺度集合预报场来为区域集合提供不同的侧边界研究 结果表明此种侧边界扰动方法简便易行且有助于提高区域集合预报较长预报时效离 散度和预报技巧 为了解决由于初值误差模式误差以及大气的 混沌特性所引起的单一数值预报的不确定性问题 集合预报技术发展至今已经从全球大尺度数 提出了集合预报思想 集合预报的发 值预报扩展到了中尺度区域数值预报领域 鉴于区 展预示着确定性预报向概率预报的转变可以为用 域集合预报 对于 户提供更全面完整的信息因此集合预报技术已在 提高灾害性强天气的预报准确率具有重要意义相 各国数值天气预报业务中发挥了重要作用 关技术的研究开始受到越来越多的关注 引用格式张涵斌智协飞陈静等 区域集合预报扰动方法研究进展综述 大气科学学报 年 月 第 卷 第 期 个主要来源 初值 模式 集合预报研究面临的首要科学问题是通过 和大气的混沌特性 恰当的扰动方法来估计数值预报误差源和分布特 征构造合理的集合预报系统 陈静等 智协 鉴于单一的数值预报存在不确定性 飞和陈雯 对区域集合预报而言也是如此 首先提出了动力随机预报理论人们逐步认 中尺度强天气过程的发生发展具有突发性转折性 识到对于数值预报需要从 确定性 的思想转变为 物理动力机制较为复杂因此面向此类强天气的区