基于TIGGE资料的延伸期多模式集合预报

摘要

本文基于TIGGE资料中欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、英国气象局(UKMO)、加拿大气象局(CMC)及美国国家环境预报中心(NCEP)四个中心的全球集合预报资料,对延伸期10-15d预报产品中地面2m气温和24h累积降水的预报效果进行了评估。主要评估标准包括Talagrand分布、离散度、均方根误差、距平相关系数和ETS评分。首先,评估了单模式各自成员的Talagrand分布、离散度及均方根误差等;其次进行了多模式集合预报试验,主要的集合方法包括多模式集合平均(Ensemble Mean, EMN)、消除偏差集合平均(Bias-Removed Ensemble Mean, BREM)和多模式超级集合(Multi-model Superensemble, SUP);鉴于目前延伸期逐日预报误差较大,尚不能应用于业务中,本文对气温和降水的预报资料及“观测资料”分别进行了滑动平均处理,以滤掉短波扰动,研究延伸期内气温及降水几天平均的变化趋势。另外,基于国家气象中心提供的T213延伸期集合预报资料,评估了该模式对2008年初我国南方低温冰冻雨雪灾害气象事件的预报能力。
　　本文选取较为典型的天气过程进行评估:500hPa环流场选取一次强盛的阻塞高压进行评估;气温评估选取降温幅度最为剧烈的第一次过程;降水评估选的是降水量较大的第三次过程。结果表明,气温预报的Talagrand分布大致呈“U”型,即集合预报系统的离散度不够,气温的逐日预报中,ECMWF预报效果最好,NCEP次之,UKMO预报效果较差;24h累积降水预报的Talagrand分布呈“L”型,说明降水的空报率较大。降水的逐日预报中,CMC预报效果较好,UKMO预报误差较大;多模式集合方法明显降低了预报误差,BREM预报效果优于EMN及最优的单中心,SUP则是三种集合方案中优势最突出的;滑动平均后的预报效果优于逐日预报,且滑动步长越长,预报技巧越高。这说明在延伸期预报中,评估某一气象要素在几天内的平均趋势具有一定的意义。2008年初持续性异常气象事件的延伸期预报评估结果表明,T213模式对延伸期阻塞高压有一定的预报能力,但阻塞中心的强度较实况弱,阻塞中心位置及阻塞形势的起始时间与实况也有差别;模式报出了降温天气过程,但降温幅度较实况弱;模式对延伸期降水预报的评分较低,预报误差较大。

目录

中文摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 延伸期预报的研究进展

1.2 论文研究内容

1.3 本文各章节主要内容

第二章 资料和方法

2.1 TIGGE简介

2.1.1 TIGGE-THROPEX计划

2.1.2 TIGGE资料简介

2.2 资料和方法

2.2.1 资料

2.2.2 方法

第三章 延伸期地面气温多模式集合预报研究

3.1 引言

3.2 单模式对延伸期地面气温的预报效果评估

3.2.1 气温预报的Talagrand分布

3.2.2 离散度-均方根误差关系

3.3 地面2m气温的多模式集合预报

3.4 滑动平均后地面气温的多模式集合预报

3.5 超级集合训练期长度的调试

3.6 本章小结

第四章 延伸期降水预报的多模式集合研究

4.1 引言

4.2 延伸期降水的多模式集合

4.2.1 偏差订正的原理和方法

4.2.2 降水预报的Talagrand分布

4.2.3 降水预报的均方根误差和离散度关系

4.2.4 24h累积降水的多模式集合预报试验

4.2.5 滑动平均后24h累积降水的多模式集合

4.3 本章小结

第五章 T213集合预报系统的延伸期预报性能研究

5.1 引言

5.2 大尺度环流形势特征分析

5.3 T213集合预报系统对延伸期阻塞高压的预报研究

5.3.1 阻塞高压的识别

5.3.2 T213集合预报系统对延伸期阻塞高压的预报技巧评估

5.4 T213集合预报系统对延伸期温度的预报技巧研究

5.5 T213集合预报系统对延伸期降水的预报技巧研究

5.6 本章小结

第六章 总结与讨论

参考文献

致谢