基于非静力模式物理扰动的中尺度集合预报试验.pdfVIP

第18卷3期 应用气象学报 V01．18．No．3 OFAPPLIEDMETEOROLOGICALSCIENCE 2007 2007年6月 JOURNAL June 基于非静力模式物理扰动的中尺度集合预报试验+ 谭 燕 陈德辉 (中国气象科学研究院，北京100081) 摘 要 以GRAPES中尺度有限区模式作为试验模式，从模式的不确定性方面来构造中尺度的集合预报，重点考虑物 h的集合预报试验。 理因子与初始条件的扰动作用。针对2004年7月10日北京城区的突发性暴雨过程进行了36 结果表明：GRAPES模式可有效地捕捉到中尺度过程的信息；中尺度集合预报是可行的，可改进中尺度暴雨过程落 区、强度的预报；不同集合方案的预报结果各不相同，同一方案各个成员的预报结果也有差异，即存在适宜的离散 度；在离散度分析中发现在北京附近存在一个明显大值区，且在大气中低层的垂直结构表现出一致性，表明这一区 域的预报不确定性很大。从集合检验结果中得到：单纯考虑模式物理扰动来构造中尺度集合预报系统有一定难 度，当加入初始场不确定信息后，同时考虑模式的不确定性和初始场的不确定性，有助于捕捉更多的中尺度系统的 不确定信息，有助于构造更为有效的中尺度集合预报系统。 关键词：中尺度集合预报；不确定性；初始扰动；物理扰动 这是因为，对这些物理过程本身的理解还不够全面， 引 言 或是因为这些值的给定是在有限观测试验样本资料 基础上给出的，而不适合推广到更大范围、所有时 在过去的几十年，集合预报已经成为解决天气 间。另一方面，从相关的大尺度的变量来返回一些 和气候预报中不确定性问题的一种有效方法。集合 象平均值给这些给定的参数，但往往忽略了一些不 可预测的更小尺度过程的振荡，这些振荡会反过来 预报研究的科学基础[1-2]是认为数值天气预报中存 在着不确定性，这种不确定性来自于初始条件和模 引起大尺度流型的变化旧j。 式本身的不确定性，同时也包括大气的非线性特性。 对于模式误差不确定性的研究多是通过不同的 在传统的集合预报研究中，研究的对象是中期天气 物理参数化方案的组合，或是采用不同模式的组合。 1996 预报，从而在集合预报方法的研究上面，多数的注意 这里仅仅提及一些近期的研究：Houtekamer等旧J 力都放在初始条件的不确定性上面，并取得了一些 年第一次在全球中期集合预报中，考虑了模式的不确 进展[3-4]，但是，人们逐渐意识到模式的不确定性对定性影响，用两种不同的模式和不同的参数化方案来 预报误差的影响也不能忽略[5|，所以与模式相关的 构造集合，其设计方案中，集合成员的初始场和次网 不确定性是应该予以考虑的怕J，事实上，要很好地表 格参数化过程各不相同，这些参数化过程包括了水 达出模式误差是一种相对于表达初值误差更为困难 平扩散、积云、辐射、边界层、重力拖曳和不同地形的 的事‘7I。 影响。1998年5月美国进行的“风暴尺度和中尺度 andmesoscaleensembleex—