论文部分内容阅读
模式扰动技术的研究及应用是集合预报扰动技术的一个热点问题，同时发展延伸期集合预报也是世界各大数值预报中心的目标之一。本文参考欧洲中期天气预报中心的模式扰动方案，基于我国T213全球中期集合预报系统，设计了两种模式随机扰动方案，第一种方案对物理过程和动力过程积分总倾向项进行随机扰动（Stochastic Total tendencyPerturbation Scheme，STPS）,第二种方案仅对参数化的物理过程的积分倾向项进行随机扰动(Stochastic Physics Perturbation Scheme，SPPS)。首先，将两种方案引入集合预报模式模拟一次夏季个例，评估两种方案的预报效果；并单独评估SPPS方案冬季的预报效果，此外分析了SPPS方案对强降水过程的影响。其次探讨了SPPS方案的扰动演变特征和传播机制。最后评估了基于SPPS方案集合预报1-15天预报的能力。研究结果如下：（1）SPPS方案与STPS方案相比，尽管STPS方案对热带地区和东亚地区的预报均方根误差的改善较SPPS方案有优势，但SPPS方案同时改进了南、北半球热带外地区、热带地区、东亚地区这四个区域夏季预报离散度，并减小了南、北半球热带外地区的预报均方根误差。两种方案对概率预报性能的改进有限，但总体上，SPPS方案的布莱尔评分（BS）和连续分级概率评分(CRPS)在一定程度上优于无模式扰动和STPS方案，其中北半球热带外地区和热带地区的500hPa高度和250hPa风的BS和CRPS改进最明显，东亚地区次之，南半球地区改进不显著。（2）SPPS方案对冬季预报的南、北半球热带外地区、热带地区、东亚地区这四个区域离散度略有改进，对均方根误差的改善不显著； SPPS方案对冬季250hPa风场的BS、CRPS改进最显著，500hPa高度场的BS、CRPS在积分前5天改进显著，850hPa温度场的BS、CRPS改进不显著。T213全球中期集合预报模式加入随机物理扰动方案（SPPS）后，强降水中心强度预报增强，中雨以上量级的集合预报降水评分提高,降水概率预报技巧也有一定程度的改进。（3）SPPS方案能合理地表现模式物理过程的不确定。SPPS方案冬季和夏季的扰动特征存在异同，SPPS方案的扰动能量有随着积分时间的增加向大尺度传播的趋势。（4）加入SPPS方案的集合预报模式1-15天逐日预报的准确性在整个预报时效内都优于确定性预报。对于10-15天预报，5天平均预报形势较逐日预报更加可信。