ECMWF和CMA S2S模式对BSISO及其影响下中国南方极端降水预报能力的评估

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中国南方夏季极端降水(extreme rainfall over southern China,SCER)的发生与亚洲夏季风区北半球夏季季节内振荡(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation,BSISO)密切相关。业务模式能否合理预测BSISO的演变及其对SCER概率的调制作用对于防灾减灾工作至关重要。本研究基于1998–2012年中国气象局(CMA)和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的次季节至季节(S2S)的回报数据,利用确定性预报和概率预报评估方法系统评估了两种S2S模式对SCER以及BSISO指数的直接预报能力,深入探讨了模式模拟的不同BSISO模态(包括30–90天向东北/北传播的BSISO1和10–30天向西北/北传播的BSISO2)对于中国南方极端降水的调制作用,诊断分析了模式预报存在偏差的可能原因。主要结论如下:(1)虽然两个S2S模式都能预测出中国夏季平均降水及降水标准差的空间分布,但仍然存在不同程度的偏差,且ECMWF模式的预报明显优于CMA模式。ECMWF模式的预测相对于观测值在南方地区(southern China,SC)的北侧略高而南侧略低,而CMA模式则明显低估了整个SC地区两者的幅度。ECMWF模式和CMA模式的多成员集合平均分别约能提前14天和7天左右预报出南方地区极端降水事件的发生。(2)ECMWF模式与CMA模式的集合预报对BSISO1(BSISO2)指数的预报技巧(ACC)随预报提前时间的增加而降低,有效提前预报技巧(ACC大于0.5)分别约为24(15)天和10(8)天。消除相位误差比消除振幅误差更能够提高模式对BSISO指数的预报技巧。对于BSISO1(BSISO2)影响下南方地区极端降水事件及其概率变化的模拟,ECMWF模式明显优于CMA模式,能够提前两周(一周)较为准确地预报出BSISO1(BSISO2)调制下极端降水的概率信息。(3)对水汽过程模拟的诊断结果进一步表明,BSISO活动引起的水汽辐合(平流)是南方极端降水事件次季节可预测性的主要(次要)来源。当模式能够更好地预测BSISO1(BSISO2)第2–4(5–7)位相下的水汽辐合时,模式对南方极端降水概率的预测技巧就会更高。进一步改进S2S模式预报BSISO模态及其相关水汽过程的能力对于提高SCER的次季节预测水平具有重要意义。S2S模式基于BSISO指数对中国南方地区夏季极端降水概率的延伸期预报具有广阔的应用前景。
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