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GRAPES_GFS 2.0模式系统误差评估

张萌 于海鹏 黄建平 沈学顺 苏勇 薛海乐 杨志坚

张萌, 于海鹏, 黄建平, 等. GRAPES_GFS 2.0模式系统误差评估. 应用气象学报, 2018, 29(5): 571-583. DOI: 10.11898/1001-7313.20180506..
引用本文: 张萌, 于海鹏, 黄建平, 等. GRAPES_GFS 2.0模式系统误差评估. 应用气象学报, 2018, 29(5): 571-583. DOI: 10.11898/1001-7313.20180506.
Zhang Meng, Yu Haipeng, Huang Jianping, et al. Assessment on systematic errors of GRAPES_GFS 2.0. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(5): 571-583. DOI:  10.11898/1001-7313.20180506.
Citation: Zhang Meng, Yu Haipeng, Huang Jianping, et al. Assessment on systematic errors of GRAPES_GFS 2.0. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(5): 571-583. DOI:  10.11898/1001-7313.20180506.

GRAPES_GFS 2.0模式系统误差评估

DOI: 10.11898/1001-7313.20180506
资助项目: 

公益性行业(气象)科研专项 GYHY201206009

国家自然科学基金项目 41705077

高等学校学科创新引智计划 B13045

详细信息
    通信作者:

    于海鹏, 邮箱:hpyu09@lzu.edu.cn

Assessment on Systematic Errors of GRAPES_GFS 2.0

  • 摘要: 通过选取2014年1月、4月、7月、10月的GRAPES_GFS 2.0预报产品和NCEP FNL分析资料进行对比分析,发现GRAPES_GFS 2.0的系统误差具有以下特性:位势高度场误差的空间分布具有纬向条带状或波列状特征,误差大值集中在中高纬度地区,低纬度地区误差较小。误差在南北半球各自的冬季最大、夏季最小,并呈现明显的季节变化特征。误差随预报时效的增速略低于线性增速且不同预报时效下误差随高度变化的曲线趋势相似。温度场误差的空间分布相对均匀,误差大值位于30°S~30°N附近地区。纬向风场误差没有十分明显的分布规律,与纬度变化、海陆分布和地形的关系均不密切,西风误差和东风误差交替出现。结果表明:模式对冬季中高纬度地区和边界层及对流层顶的模拟技巧尚需提高。明确GRAPES_GFS 2.0的系统误差分布特性,有助于有针对性地进行模式订正,改善误差大值区域的模式预报方法。
  • 图  1  2014年1月、4月、7月、10月GRAPES_GFS 2.0模式预报时效为1 d(a)、3 d(b)、5 d(c)、8 d(d) 500 hPa位势高度场的平均系统误差(填色)

    (实线为NCEP FNL分析资料对应的平均场,单位:gpm)

    Fig. 1  GRAPES_GFS 2.0 model forecast systematic errors of 500 hPa geopotential height field with lead time of 1 d(a), 3 d(b), 5 d(c), 8 d(d) for the average of Jan, Apr, Jul and Oct in 2014(the shaded)

    (the solid line represent mean field by NCEP FNL, unit:gpm)

    图  2  2014年1月、4月、7月、10月平均500 hPa位势高度场系统误差经验正交函数分解

    (a)第1模态,(b)第2模态,(c)第3模态,(d)第1模态对应的时间系数,(e)第2模态对应的时间系数,(f)第3模态对应的时间系数

    Fig. 2  Empirical orthogonal function analysis of systematic errors of 500 hPa geopotential height field for the average of Jan, Apr, Jul and Oct in 2014

    (a)the first mode, (b)the second mode, (c)the third mode, (d)time coefficient corresponding to the first mode, (e)time coefficient corresponding to the second mode, (f)time coefficient corresponding to the third mode

    图  3  GRAPES_GFS 2.0模式500 hPa位势高度场预报时效为5 d时平均系统误差(填色)

    (a)2014年1月,(b)2014年4月,(c)2014年7月,(d)2014年10月
    (实线为NCEP FNL分析资料对应的平均场,单位:gpm)

    Fig. 3  GRAPES_GFS 2.0 model 5-day mean systematic errors of 500 hPa geopotential height field(the shaded)

    (a)Jan 2014, (b)Apr 2014, (c)Jul 2014, (d)Oct 2014
    (solid lines represent mean field by NCEP FNL, unit:gpm)

    图  4  2014年1月、4月、7月、10月GRAPES_GFS 2.0模式预报时效为1 d(a)、3 d(b)、5 d(c)、8 d(d) 500 hPa温度场的平均系统误差(填色)

    (实线为NCEP FNL分析资料对应的平均场, 单位:℃)

    Fig. 4  GRAPES_GFS 2.0 model forecast systematic errors of 500 hPa temperature height field with lead time of 1 d(a), 3 d(b), 5 d(c), 8 d(d) for the average of Jan, Apr, Jul and Oct in 2014(the shaded)

    (solid lines represent mean field by NCEP FNL, unit:℃)

    图  5  2014年1月、4月、7月、10月GRAPES_GFS 2.0模式预报时效为1 d(a)、3 d(b)、5 d(c)、8 d(d)纬向平均温度场的平均系统误差(填色)

    (实线为NCEP FNL分析资料对应的平均场,单位:℃)

    Fig. 5  GRAPES_GFS 2.0 model forecast systematic errors of zonal temperature field with lead time of 1 d(a), 3 d(b), 5 d(c), 8 d(d) for the average of Jan, Apr, Jul and Oct in 2014(the shaded)

    (solid lines represent mean field by NCEP FNL, unit:℃)

    图  6  2014年1月、4月、7月、10月GRAPES_GFS 2.0模式预报时效为1 d(a)、3 d(b)、5 d(c)、8 d(d) 850 hPa纬向风场全球全年平均系统误差(填色)

    (实线为NCEP FNL分析资料对应的平均场,单位:m·s-1)

    Fig. 6  GRAPES_GFS 2.0 model forecast systematic errors of 850 hPa zonal wind field with lead time of 1 d(a), 3 d(b), 5 d(c), 8 d(d) for the average of Jan, Apr, Jul and Oct in 2014(the shaded)

    (solid lines represent mean field by NCEP FNL, unit:m·s-1)

    图  7  2014年1月、4月、7月、10月GRAPES_GFS 2.0模式预报时效为1 d(a)、3 d(b)、5 d(c)、8 d(d) 200 hPa纬向风场全年平均系统误差(填色)

    (实线为NCEP FNL分析资料对应的平均场,单位:m·s-1)

    Fig. 7  GRAPES_GFS 2.0 model forecast systematic errors of 200 hPa zonal wind field with lead time of 1 d(a), 3 d(b), 5 d(c), 8 d(d) for the average of Jan, Apr, Jul and Oct in 2014(the shaded)

    (solid lines represent mean field by NCEP FNL, unit:m·s-1)

    图  8  2014年1月、4月、7月、10月GRAPES_GFS 2.0模式预报时效为1 d(a)、3 d(b)、5 d(c)、8 d(d)纬向平均风场的平均系统误差(填色)

    (实线为NCEP FNL分析资料对应的平均场,单位:m·s-1)

    Fig. 8  GRAPES_GFS 2.0 model forecast systematic errors of zonal average wind field with lead time of 1 d(a), 3 d(b), 5 d(c), 8 d(d) for the average of Jan, Apr, Jul and Oct in 2014(the shaded)

    (solid lines represent mean field by NCEP FNL, unit:m·s-1)

    图  9  2014年1月、4月、7月、10月平均500 hPa位势高度场、温度场、纬向风场平均预报系统误差平方和随时间演变

    (填色区代表 95%的置信区间)

    Fig. 9  Systematic mean square error along with forecast time for geopotential height field, temperature field, zonal wind field at 500 hPa the average of Jan, Apr, Jul and Oct in 2014

    (shaded bands represent 95% confidence intervals)

    图  10  2014年1月、4月、7月、10月平均位势高度场、温度场、纬向风不同预报时效下系统误差平方和随高度的变化

    Fig. 10  Systematic mean square error along with height in different lead time for geopotential height field, temperature field, zonal wind field for the average of Jan, Apr, Jul and Oct in 2014

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-20
  • 修回日期:  2018-05-21
  • 刊出日期:  2018-09-30

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