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2003年江淮汛期多模式短期集合预报方法研究

热带气象学报 2009年第4期25卷 449-457页

作者：陈超辉王铁谭言科李崇银许园春解放军理工大学气象学院江苏南京211101 中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029

利用AREM、MM5和WRF模式为试验模式,由对短期天气预报结果影响颇大的积云参数化方案和边界层方案构成15个集合预报成员,开展有限区域多模式短期集合预报在我国汛期时段的应用与研究。分别研究了单个模式集合预报和多模式集合预报在2003... 详细信息

利用AREM、MM5和WRF模式为试验模式,由对短期天气预报结果影响颇大的积云参数化方案和边界层方案构成15个集合预报成员,开展有限区域多模式短期集合预报在我国汛期时段的应用与研究。分别研究了单个模式集合预报和多模式集合预报在2003年汛期(7月)预报中的应用,预报对象主要包括降水、500 hPa位势高度和700 hPa相对湿度。试验结果表明:(1)由AREM、MM5和WRF模式构成的多模式集合对以上要素的集合预报总体效果比其任一单个模式的集合预报效果好;(2)对于降水的集合预报,单个模式的集合平均结果对多模式集合预报效果有影响。且对于不同的降水临界值影响不同;当降水临界值较小时,单模式集合平均结果对多模式集合效果影响较小;当降水临界值较大时,影响较大,甚至可以影响多模式集合的集合平均预报成败;(3)对于降水、500 hPa位势高度和700 hPa相对湿度,其单个模式以及多模式的48 h集合预报对确定性预报的改善度都比24 h的显著。(4)对于形势预报和相对湿度预报,多模式集合预报效果明显比同期T213模式的预报水平高。

关键词：数值模拟集合预报多模式集合江淮汛期汛期降水

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2003年江淮汛期多模式短期集合预报方法研究

2003年江淮汛期多模式短期集合预报方法研究

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全国中尺度气象学术研讨会

作者：陈超辉谭言科王铁李崇银许园春解放军理工大学气象学院应用地球物理研究室

＜正＞利用AREM、MM5和WRF模式为试验模式,由对短期天气预报结果影响颇大的积云参数化方案和边界层方案构成15个集合预报成员,开展多模式短期集合预报在我国汛期时段的应用与研究。本文分别研究了单个模式集合预报方法和多模

关键词：集合预报多模式集合江淮汛期数值模拟

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两种温室气体排放情景下中国汛期江淮暴雨低涡特征研究

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大气科学 2016年第2期40卷 257-270页

作者：苗春生徐方姝王坚红余钟奇高义梅张旭南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室南京210044 辽宁省气象服务中心沈阳110166 上海浦东新区气象局上海200135 华风气象传媒集团有限公司北京100081

本文基于一个水平分辨率为50 km的区域气候模式Reg CM4(Regional Climate Model,version 4.0)的模拟与预估结果,对我国汛期江淮暴雨低涡在气候变化背景下的统计特征与合成结构进行分析,进一步对两种温室排放情景下未来中国汛期的江淮暴... 详细信息

本文基于一个水平分辨率为50 km的区域气候模式Reg CM4(Regional Climate Model,version 4.0)的模拟与预估结果,对我国汛期江淮暴雨低涡在气候变化背景下的统计特征与合成结构进行分析,进一步对两种温室排放情景下未来中国汛期的江淮暴雨低涡特征进行预估。结果表明:Reg CM4模式对环境要素及低涡都具有一定的模拟能力,低涡的伸展高度、生命期及暴雨位置模拟结果与观测较为接近,但模拟的低涡个数、最大暖区高度以及温、湿要素分布均比实际略偏低,而风速和低涡的强度模拟则偏强;在未来两种温室排放情景预估方面,RCP4.5(Representative Concentration Pathways,简称RCP)典型浓度排放情景下,暴雨低涡数量比例减少,强度减弱,但低涡发展高度仍以850 h Pa为主,生命期多为2 d以内,低涡雨区分布及最大暖区高度均与历史时段相近;RCP8.5情景下,暴雨低涡比例明显大于RCP4.5情景,低涡发展高度以700 h Pa为主,生命期达3 d的增多,强度增强,最大暖区厚度范围显著伸展。两种情景下均有低涡中温度锋区减弱,而湿度锋区增强,但RCP8.5情景减弱与增强更显著,显示更高的温室气体排放将导致未来出现更强的暴雨低涡,造成伴随暴雨的低涡灾害性天气的增加,因此应进一步深化对低涡暴雨灾害性天气发展趋势的研究。

关键词： RegCM4(Regional Climate Model,version 4.0)模式典型浓度温室排放情景江淮汛期暴雨低涡

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两种温室气体排放情景下汛期江淮暴雨低涡特征研究

两种温室气体排放情景下汛期江淮暴雨低涡特征研究

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作者：徐方姝南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文基于一个水平分辨率为50 km的区域气候模式RegCM4 （Regional Climate Model Version 4.0）的模拟与预估结果,结合新一代情景“典型浓度路径”（Representative Concentration Pathways, RCPs）的未来RCP 8.5与RCP 4.5两种温室气体... 详细信息

本文基于一个水平分辨率为50 km的区域气候模式RegCM4 （Regional Climate Model Version 4.0）的模拟与预估结果,结合新一代情景“典型浓度路径”（Representative Concentration Pathways, RCPs）的未来RCP 8.5与RCP 4.5两种温室气体排放情景,对我国汛期江淮暴雨低涡进行分析研究,在检验模式对低涡的模拟能力基础上,进一步探讨未来两种温室气体排放情景下2020-2030年汛期江淮暴雨低涡的的统计特征、结构特征及演变特征。结果表明：RegCM4模式对环境要素及低涡都具有一定的模拟能力,低涡的伸展高度、生命期及暴雨位置模拟结果与观测较为接近,但模拟的低涡个数、最大暖区高度、以及温、湿要素分布均比实际略偏低,而风速和低涡的强度模拟则偏强;在未来两种温室气体排放情景预估方面,RCP 4.5情景下,暴雨低涡数量比例减少,强度减弱,但低涡发展高度仍以850 hPa为主,生命期多为2天以内,低涡雨区分布及最大暖区高度均与历史时段相近;RCP 8.5情景下,暴雨低涡比例明显大于RC P 4.5情景,低涡发展高度以700 hPa为主,生命期达3天的增多,强度增强,最大暖区厚度范围显著伸展。两种情景下均有低涡中温度锋区减弱,而湿度锋区增强,但RCP 8.5情景减弱与增强更显著。演变特征方面,未来两种温室气体排放情景下暴雨低涡移动路径均主要为东北路和东路,但RCP 8.5情景下偏北路径的低涡也达到了18.2%;从各类路径典型暴雨低涡强度随时间的变化上来看,RCP4.5情景下的暴雨低涡强度随时间变化整体强度弱于RCP 8.5情景,且低涡变化趋势较RCP 8.5情景更加稳定。说明高温室气体排放情景下低涡强度的增强以及变化趋势的复杂性,都能影响低涡暴雨的强度发生改变,显示更高的温室气体排放将导致未来出现更强的暴雨低涡,造成伴随暴雨的低涡灾害性天气的增加,因此应进一步深化对低涡暴雨灾害性天气发展趋势的研究。

关键词： RegCM4模式典型浓度路径(RCPs) 江淮汛期暴雨低涡

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多模式短期集合降水概率预报试验

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南京气象学院学报 2009年第2期32卷 206-214页

作者：陈超辉王铁谭言科李崇银许园春解放军理工大学气象学院江苏南京211101 中国科学院大气物理研究所北京100029

利用AREM、MM5和WRF3个中尺度数值模式,通过积云参数化和边界层方案组合构成15个集合成员,对中国2003年7月汛期降水分别采用平均法、相关法、Rank法开展多模式短期集合降水概率预报试验。结果表明:用上述3种方法制作的多模式短期集合概... 详细信息

利用AREM、MM5和WRF3个中尺度数值模式,通过积云参数化和边界层方案组合构成15个集合成员,对中国2003年7月汛期降水分别采用平均法、相关法、Rank法开展多模式短期集合降水概率预报试验。结果表明:用上述3种方法制作的多模式短期集合概率预报都能对降水落区及中心做出较准确的预报,但平均法和相关法易使降水落区虚假放大,Rank法则能较好地刻画降水落区边界及强度,其概率预报效果优于平均法和相关法结果。采用BS(Brier score)、RPS(ranked probability score)评分和ROC(relative operating characteristic)曲线对3种方法的降水概率预报效果评价时发现,对某一临界值等级的概率预报,3种方法结果差异较小;但对某一天降水概率预报结果的综合评价表明,Rank法显著优于前两种方法;降水强度大、范围广的降水的RPS评分和各级的BS评分较高,表明多模式降水概率预报也具艰巨性。

关键词：集合预报多模式集合江淮汛期汛期降水概率预报

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不同排放情景对江淮暴雨低涡特征的影响

不同排放情景对江淮暴雨低涡特征的影响

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第33届中国气象学会年会

作者：徐方姝苗春生王坚红余钟奇高义梅张旭辽宁省气象服务中心南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室上海浦东新区气象局华风气象传媒集团有限公司

气候变化是全球变化研究中的重要内容和核心问题,它给全球和中国的社会、经济以及环境带来重大影响,因此受到各国政府及民众越来越多的关注与重视,而气候模式对于气候的模拟和预估,是气候变化研究中的重要工具之一。由于气候具有明显的... 详细信息

气候变化是全球变化研究中的重要内容和核心问题,它给全球和中国的社会、经济以及环境带来重大影响,因此受到各国政府及民众越来越多的关注与重视,而气候模式对于气候的模拟和预估,是气候变化研究中的重要工具之一。由于气候具有明显的区域性特征,而全球环流模式在模拟区域气候方面虽具有一定的模拟能力,但因其分辨率较低尚存在较大的不确定性,因此20世纪90年代以来区域气候模式迅速发展起来且得到了较为广泛的应用,现在已经成为气候研究和业务预报的重要工具1-3]。相比全球气候模式,区域气候模式对区域气候模拟表现出了明显的优势4-6]。但已有研究工作大部分都是对区域气候模式产品的模拟效果进行评估以及对未来气候变化进行预估,主要集中在温度和降水两个要素,而在全球气候变暖的大背景下,中小尺度天气系统对气候变化也会有明显响应,例如在维持时间、伸展高度、空间范围、平均强度、发生频率、发生区域和雨带配置等方面都有所响应;而梅汛期暴雨是夏季影响中国长江中下游地区的主要气象灾害之一,中尺度涡旋与暴雨密切相关,且中尺度低涡是梅雨暴雨的主要中尺度天气系统之一7-9]。对长江流域梅汛期暴雨及暴雨低涡的研究一直是我国气象工作者关心和研究的重点10-12]。因此结合区域气候模式考虑不同温室排放情景的影响,分析未来中国汛期江淮暴雨低涡的特征变化是有待开展的研究内容。本文基于一个水平分辨率为50 km的区域气候模式Reg CM4(Regional Climate Model,version4.0)的模拟与预估结果,对1995005年汛期中国江淮地区的低涡进行气候变化的模拟检验与未来两种情景下2020030年的预估,旨在给出两种温室气体排放情景下(RCP4.5和RCP8.5)(Representative Concentration Pathways,简称RCP)汛期江淮暴雨低涡的特征变化及其对比。结果表明:(1)Reg CM4模式对汛期江淮地区平均温度、湿度及风速等要素的模拟特点为:模拟的温、湿要素均比观测略微偏低一些,且随高度增加偏差有所增大,而对风速的模拟则比观测偏大;预估结果显示未来两个情景下各要素值均增大,且温湿风的增大程度在RCP8.5情景下比RCP4.5情景更大,汛期平均总降水量有增加,但RCP4.5情景较RCP8.5更大些。(2)模式对汛期江淮低涡的模拟特点为:无论从低涡统计方面还是低涡结构方面与观测均较为相似。虽然模拟的低涡总数偏少,但是其统计特征的各项比例和暴雨低涡的结构及诊断量都相似与接近,因此其模式模拟的暴雨低涡具有一定的可信度,可作为未来情景分析基础。(3)未来两种情景下低涡统计特征为:个数都有所增加,但是产生暴雨的低涡比例却有所减少。RCP4.5情景下,暴雨落区仍然在低涡中心的东部尤其是东南部,但暴雨中心出现的位置非常离散,且距低涡中心400 km以外的低涡达50%。RCP8.5情景下,除个别低涡位于低涡西南部,其它低涡暴雨落区也都在低涡中心的东部,而暴雨中心的分布相对于历史时段模拟结果和RCP4.5结果都更加紧凑集中,且大部分都位于距低涡中心400 km以内的位置。(4)未来两种情景下低涡结构特征为:RCP4.5情景下,合成低涡发展高度以850 h Pa为主,生命期多为2 d以内短生命期,强度减弱。而RCP8.5情景下,暴雨低涡比例明显大于RCP4.5情景,低涡发展高度以700 h Pa为主,较RCP4.5情景升高;生命期达3 d的增多,更长;低涡涡度较RCP4.5强度明显增强,其最大暖区厚度范围显著伸展。温度锋区减小而湿度锋区进一步增强,近地面低涡低空西南风急流强于RCP4.5情景,更有利于浅薄涡旋的增强。高空西风急流增幅有限,对低涡增强的作用基本维持类似历史状况。因此RCP8.5较RCP4.5对暴雨低涡有更强的促发和增强效应。综上所述,在考虑模式不确定性基础上,Reg CM4模式的结果,具有一定的合理性及预测性,能够定性的给出未来情景下低涡的变化特征与变化趋势,高排放将促使伴随暴雨的浅薄低涡发展更剧烈,因此应进一步深化对低涡暴雨灾害性天气发展趋势的研究,对未来情景下灾害性低涡暴雨预报提供一定的参考。

关键词： RegCM4模式温室排放情景江淮汛期暴雨低涡

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