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基于非静力模式物理扰动的中尺度集合预报试验

谭燕 陈德辉

谭燕, 陈德辉. 基于非静力模式物理扰动的中尺度集合预报试验. 应用气象学报, 2007, 18(3): 396-406..
引用本文: 谭燕, 陈德辉. 基于非静力模式物理扰动的中尺度集合预报试验. 应用气象学报, 2007, 18(3): 396-406.
Tan Yan, Chen Dehui. Meso-scale ensemble forecasts on physical perturbation using a non-hydrostatic model. J Appl Meteor Sci, 2007, 18(3): 396-406.
Citation: Tan Yan, Chen Dehui. Meso-scale ensemble forecasts on physical perturbation using a non-hydrostatic model. J Appl Meteor Sci, 2007, 18(3): 396-406.

基于非静力模式物理扰动的中尺度集合预报试验

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40575050

国家重大基础项目 2004CB418306

Meso-scale Ensemble Forecasts on Physical Perturbation Using a Non-hydrostatic Model

  • 摘要: 以GRAPES中尺度有限区模式作为试验模式, 从模式的不确定性方面来构造中尺度的集合预报, 重点考虑物理因子与初始条件的扰动作用。针对2004年7月10日北京城区的突发性暴雨过程进行了36 h的集合预报试验。结果表明:GRAPES模式可有效地捕捉到中尺度过程的信息; 中尺度集合预报是可行的, 可改进中尺度暴雨过程落区、强度的预报; 不同集合方案的预报结果各不相同, 同一方案各个成员的预报结果也有差异, 即存在适宜的离散度; 在离散度分析中发现在北京附近存在一个明显大值区, 且在大气中低层的垂直结构表现出一致性, 表明这一区域的预报不确定性很大。从集合检验结果中得到:单纯考虑模式物理扰动来构造中尺度集合预报系统有一定难度, 当加入初始场不确定信息后, 同时考虑模式的不确定性和初始场的不确定性, 有助于捕捉更多的中尺度系统的不确定信息, 有助于构造更为有效的中尺度集合预报系统。
  • 图  1  模式积分36 h 850 hPa位势高度场集合预报邮票图 (单位:gpm)

    (a) T213的分析场, (b) 控制预报结果, (s2)~(s8) 试验SP, (t2)~(t8) 试验Tendency, (d2)~(d8) 试验DP, (di2)~(di8) 试验DP+IC

    Fig. 1  Stamp charts of 850 hPa geopotential height with model integrated time of 36 h (unit:gpm)

    (a) T213 analysis field, (b) control run, (s2)—(s8) experiment SP, (t2)—(t8) experiment Tendency, (d2)—(d8) experiment DP, (di2)—(di8) experiment DP+IC

    图  2  北京地区2004年7月10—11日24 h积累降水量集合预报邮票图 (单位:mm)

    (a) 实况, (b) 控制预报结果, (s2)~(s8) 实验SP, (t2)~(t8) 试验Tendency, (d2)~(d8) 试验DP, (di2)~(di8) 试验DP+IC

    Fig. 2  Stamp charts of 24 h accumulated rainfall at July 11, 2004 (unit: mm)

    (a) observation rainfall, (b) control run, (s2)-(s8) experiment SP.(t2)-(t8) experiment Tendency, (d2)-(d8) experiment DP. (di2)-(di8) experiment DP+IC

    图  3  试验Tendency 8个成员24 h累积降水量的集合预报平均 (单位:mm) (a), 大于25 mm降水量的预报概率 (b) 和36 h降水量的离散度 (c)

    Fig. 3  Ensemble mean of 24 h accumulated rainfall of 8 members from experiment Tendency (unit:mm)(a), the probability over 25 mm (b) and the spread of 36 h rainfall (c)

    图  4  试验Tendency位势高度场积分36 h离散度

    (a)500 hPa, (b) 700 hPa, (c) 850 hPa, (d) 925 hPa, (e) 1000 hPa

    Fig. 4  The spread of geopotential height at different levels with model integrated time of 36 h from experiment Tendency (a)500 hPa, (b)700 hPa, (c)850 hPa, (d)925 hPa, (e)1000 hPa

    图  5  积分36 h水平风场u分量Talagrand分布

    (a) 试验SP, (b) 试验Tendency, (c) 试验DP, (d) 试验DP+IC

    Fig. 5  Talagrand diagram of u wind with model integrated time of 36 h

    (a) experiment SP, (b) experiment Tendency, (c) experiment DP, (d) experiment DP+IC

    表  1  试验一中选取不同的敏感因子来构造集合成员

    Table  1  The configuration of ensemble members of different factors

    表  2  多种物理参数化方案的组合来构造集合成员

    Table  2  The configuration of ensemble members of multiple physical parameterizations

    表  3  初始场各物理量相应的扰动振幅取值

    Table  3  The magnitude of different variable in the initial field

    表  4  不同试验所得到的Q

    Table  4  The Q value of different experiments

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出版历程
  • 收稿日期:  2005-10-08
  • 修回日期:  2006-09-18
  • 刊出日期:  2007-06-30

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