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一种基于全球动力模式和SMART原理结合的统计降尺度区域季节气候预测方法

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气象科学 2021年第5期41卷 569-583页

作者：王昱杨修群孙旭光房佳蓓陶凌峰张志琦中国气象局-南京大学气候预测研究联合实验室南京大学大气科学学院南京210023

针对江苏夏季旱涝和高温热浪等异常气候的预测难题,以江苏夏季站点降水和气温为预测目标,建立了一种基于全球动力模式BCC_CSM1.1(m)和最优可预测气候模态和异常相对倾向(SMART)原理结合的统计降尺度季节气候预测方法。利用历史观测资料... 详细信息

针对江苏夏季旱涝和高温热浪等异常气候的预测难题,以江苏夏季站点降水和气温为预测目标,建立了一种基于全球动力模式BCC_CSM1.1(m)和最优可预测气候模态和异常相对倾向(SMART)原理结合的统计降尺度季节气候预测方法。利用历史观测资料和SVD方法提取决定中国夏季降水异常相对倾向的同期热带地区向外长波辐射(Outgoing Longwave Radiation,OLR)和北半球中高纬500 hPa位势高度场异常相对倾向的最优可预测气候模态,并利用逐步回归法构建其与同期江苏站点降水和气温异常相对倾向同期关系的统计降尺度模型;将动力模式对最优可预测气候模态的预测带入统计降尺度模型,实现对区域降水和气温异常相对倾向的预测;最后通过引入观测的近期背景异常实现对降尺度的降水和气温总距平的预测。通过对1991—2019年江苏夏季降水和气温的回报检验表明,本文建立的统计降尺度模型效果较BCC_CSM1.1(m)动力模式的直接预测效果有显著提高,为区域精细化季节气候预测提供了一种有效的手段。

关键词：可预测气候模态异常相对倾向动力模式降尺度季节气候预测

基于SMART原理的动力-统计结合季节气候预测系统研制及其应用

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基于SMART原理的动力-统计结合季节气候预测系统研制及其应用

作者：王昱南京大学

学位级别：硕士

东亚季风气候变异导致我国极端旱涝灾害频发,严重危害国家经济社会发展和人民生命财产安全,提高旱涝预测准确率是我国防灾减灾的重大迫切需求。然而,由于多尺度、多因子以及混沌变率的影响,我国旱涝预测准确率一直难以提高,现行的季节... 详细信息

东亚季风气候变异导致我国极端旱涝灾害频发,严重危害国家经济社会发展和人民生命财产安全,提高旱涝预测准确率是我国防灾减灾的重大迫切需求。然而,由于多尺度、多因子以及混沌变率的影响,我国旱涝预测准确率一直难以提高,现行的季节气候预测业务模式无法对中国夏季降水异常给出准确的客观定量化预测结果。本研究结合BCC＿CSM1.1(m)动力模式,研制了一种基于SMART原理的动力-统计结合季节气候预测系统,并通过回报试验论证了该预测系统对动力模式预测能力的提升效果。主要结论如下:BCC＿CSM1.1(m)动力模式对热带向外长波辐射异常和北半球中高纬500hPa位势高度异常具有一定的预测能力,但对中国夏季降水预测能力十分有限,明显低于对热带地区降水的预测能力。该模式对中国160站夏季降水预测结果多年平均ACC为0,预测能力整体低于年际倾向法和持续性预测法,因此无法满足目前我国气候预测业务的实际需求。基于最优可预测气候模态(Selected Predictable Climate Modes)和异常相对倾向(Anomalous Relative Tendency)的SMART季节气候预测原理可以有效解决季节气候预测难题。异常相对倾向法对气候要素具有显著的“滤波器效应”,能够对其中2～6年周期的信号进行增幅并滤去6年周期以上的年代际信号,通过SVD方法能够从历史观测资料中提取出多个具有物理意义的、决定中国夏季降水异常相对倾向的同期大尺度环流模态。本研究利用这些模态实现了对同期中国夏季降水异常相对倾向的有效重建,并通过独立样本重建检验挑选出最优预测因子组合,构建了最优统计预测模型。结合BCC＿CSM1.1(m)动力模式对这些模态的预测结果和最优统计预测模型,本研究构建了基于SMART原理的动力-统计结合中国夏季降水预测模型。该模型首先利用历史观测资料和SVD方法提取决定中国夏季降水异常相对倾的同期热带地区OLR和北半球中高纬500hPa位势高度场异常相对倾向气候模态,构建其与同期中国降水异常相对倾向同期关系的统计预测模型;然后将动力模式对这些气候模态的预测带入统计预测模型,实现对夏季降水异常相对倾向的预测;最后通过引入观测的近期背景异常实现对中国夏季降水总距平的预测。利用该预测模型对1992～2019年中国夏季降水进行回报检验,结果表明该模型预测结果多年平均ACC较动力模式直接预测提高0.1,多年平均PS评分提高8分,特别是在近5年平均PS评分提升18分;在2020年中国夏季降水的预测试验中,该模型准确预测出了长江中下游地区的偏涝异常倾向。因此该预测模型能够显著提升BCC＿CSM1.1(m)动力模式对中国夏季降水的预测能力,为我国季节气候预测业务提供了一种有效的解决方案。

关键词：可预测气候模态异常相对倾向动力-统计结合季节气候预测

FODAS在新疆夏季降水预测中的应用与检验

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青海气象 2014年第2期 2-5,11页

作者：段均泽周雪英陈鹏翔新疆气候中心乌鲁木齐830002 巴音郭楞自治州气象局气象台库尔勒841000

在国家气候中心的支持下,新疆气候中心完成了FODAS系统的安装和本地化应用工作。包括数据更新,建立本地化制图模板,筛选针对新疆区域的影响因子,完成历年回报检验并逐步开展了FODAS的业务试用工作。利用国家气候中心BCC_CGCM季节预测结... 详细信息

在国家气候中心的支持下,新疆气候中心完成了FODAS系统的安装和本地化应用工作。包括数据更新,建立本地化制图模板,筛选针对新疆区域的影响因子,完成历年回报检验并逐步开展了FODAS的业务试用工作。利用国家气候中心BCC_CGCM季节预测结果资料、CMAP降水实况资料(1983—2012),采用PS评分对近5年FODAS不同方法的夏季预测产品进行回报检验,并与业务评分进行对比。结果表明:熊开国—固定因子—动力统计订正方法、熊开国—异常因子—动力统计订正方法、系统误差订正和熊开国—固定因子和异常因子的集成方法得分较高,高于夏季降水预测业务评分。总体来看,熊开国方法(方法Ⅰ)的预测效果比杨杰方法(方法Ⅱ)的预测效果要稳定一些。

关键词： FODAS 季节气候预测应用检验

FODAS在新疆夏季降水预测中的应用与检验

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陕西气象 2013年第6期 5-8页

作者：段均泽陈鹏翔周雪英新疆气候中心乌鲁木齐830002 巴音郭楞自治州气象局新疆库尔勒841000

利用国家气候中心海气耦合模式(BCC_CGCM)季节预测结果资料(2008—2012年)、降水实况资料CMAP(1983—2012年),采用PS评分对近5年动力与统计集成的季节气候预测系统(FODAS1.0)不同方法的夏季预测产品进行回报检验,并与业务评分进行对比,... 详细信息

利用国家气候中心海气耦合模式(BCC_CGCM)季节预测结果资料(2008—2012年)、降水实况资料CMAP(1983—2012年),采用PS评分对近5年动力与统计集成的季节气候预测系统(FODAS1.0)不同方法的夏季预测产品进行回报检验,并与业务评分进行对比,从而检验FODAS1.0对于新疆夏季降水的预测效果。结果表明:熊开国-固定因子-动力统计订正方法、熊开国-异常因子-动力统计订正方法、系统误差订正、熊开国-固定因子和异常因子的集成方法得分较高,高于新疆夏季降水预测业务评分。总体来看,熊开国方法 (方法I)的预测效果比杨杰方法 (方法II)的预测效果稳定。

关键词： FODAS 季节气候预测应用检验新疆

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陆-气相互作用在季节预测中的作用

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