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The Role of Nonlinear Forcing Singular Vector Tendency Error in Causing the"Spring Predictability Barrier"for ENSO

Journal of Meteorological Research 2016年第6期30卷 853-866页

作者： DUAN Wansuo ZHAO Peng2 HU Junya1 XU Hui1 state Key Laboratory of numerical modeling for atmospheric {4. and geophysical fluid dynamics Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences Beijing 100029 china Meteorological Administration Training Center Beijing 100081 University of chinese academy of sciences Beijing 100049

With the Zebiak-Cane model, the present study investigates the role of model errors represented by the nonlinear forcing singular vector （NFSV） in the ＂spring predictability barrier＂（SPB） phenomenon in ENSO prediction. The NFSV-related model errors are found to have the largest negative effect on the uncertainties of El Nino prediction and they can be classified into two types： the first is featured with a zonal dipolar pattern of SST anomalies （SSTA）, with the western poles centered in the equatorial central western Pacific exhibiting positive anomalies and the eastern poles in the equatorial eastern Pacific exhibiting negative anomalies; and the second is characterized by a pattern almost opposite to the first type. The first type of error tends to have the worst effects on El Nifio growth-phase predictions, whereas the latter often yields the largest negative effects on decaying-phase predictions. The evolution of prediction errors caused by NFSV- related errors exhibits prominent seasonality, with the fastest error growth in spring and/or summer; hence, these errors result in a significant SPB related to El Nifio events. The linear counterpart of NFSVs, the （linear） forcing singular vector （FSV）, induces a less significant SPB because it contains smaller prediction errors. Random errors cannot generate an SPB for El Nifio events. These results show that the occurrence of an SPB is related to the spatial patterns of tendency errors. The NFSV tendency errors cause the most significant SPB for El Nifio events. In addition, NFSVs often concentrate these large value errors in a few areas within the equatorial eastern and central-western Pacific, which likely represent those areas sensitive to El Nifio predictions associated with model errors. Meanwhile, these areas are also exactly consistent with the sensitive areas related to initial errors determined by previous studies. This implies that additional observations in the sensitive areas would not only improve the a

关键词： spring predictability barrier model error optimal perturbation El Nifio event

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静力与非静力平衡模式动力框架对比

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气象科技 2018年第2期46卷 267-274页

作者：张发波王斌李立娟中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球科学学院北京100049

以WRF模式为例,从定性和定量两个方面分别对静力和非静力平衡模式动力框架进行了对比分析。结果表明:大气动力学过程中的非静力平衡特征信息可以由一个控制其打开和关闭状态的开关性变量来予以表示。该变量主要影响大气垂直运动,水平运... 详细信息

以WRF模式为例,从定性和定量两个方面分别对静力和非静力平衡模式动力框架进行了对比分析。结果表明:大气动力学过程中的非静力平衡特征信息可以由一个控制其打开和关闭状态的开关性变量来予以表示。该变量主要影响大气垂直运动,水平运动受其影响较小,且随着模式分辨率逐步提高,其影响更加显著。因此,可以将复杂耗时的非静力平衡特征信息整合问题转化为开关变量的数学建模问题,从而为解决上述问题开辟了一条可能的新路径。

关键词：非静力动力框架 WRF 三维斜压波试验

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