留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

国家气候中心短期气候预测模式系统业务化进展

吴统文 宋连春 刘向文 李巧萍 梁潇云 程彦杰 周巍 聂肃平 张莉 颉卫华 房永杰 张艳武 路屹雄 储敏 李江龙

吴统文, 宋连春, 刘向文, 等. 国家气候中心短期气候预测模式系统业务化进展. 应用气象学报, 2013, 24(5): 533-543..
引用本文: 吴统文, 宋连春, 刘向文, 等. 国家气候中心短期气候预测模式系统业务化进展. 应用气象学报, 2013, 24(5): 533-543.
Wu Tongwen, Song Lianchun, Liu Xiangwen, et al. Progress in developing the short-range operational climate prediction system of China national climate center. J Appl Meteor Sci, 2013, 24(5): 533-543.
Citation: Wu Tongwen, Song Lianchun, Liu Xiangwen, et al. Progress in developing the short-range operational climate prediction system of China national climate center. J Appl Meteor Sci, 2013, 24(5): 533-543.

国家气候中心短期气候预测模式系统业务化进展

资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项 201306048

国家重点基础研究发展计划项目 2010CB951902

详细信息
    通信作者:

    吴统文, email: xwliu@cma.gov.cn

Progress in Developing the Short-range Operational Climate Prediction System of China National Climate Center

  • 摘要: 该文简要介绍了国家气候中心短期气候预测模式系统的研发成果,并侧重于从海洋资料同化系统、陆面资料同化系统、月动力延伸预测模式系统、季节气候预测模式系统4个方面介绍了第2代短期气候预测模式系统的业务化进展。第2代海洋资料同化系统已初步建成,其对温盐的同化效果总体上优于第1代同化系统;陆面资料同化系统正在研发中,目前已完成其中的多源降水融合子系统的业务建设工作,可为陆面分量提供实时的大气降水强迫分析场;第2代月动力延伸预测系统基于国家气候中心大气环流模式BCC_AGCM2.2建立,已于2012年8月进入准业务运行阶段;第2代季节预测模式系统基于国家气候中心气候系统模式BCC_CSM1.1(m) 建立,将于2013年底投入准业务运行。初步评估表明:第2代月动力延伸预测模式系统和季节气候预测模式系统分别对候、旬、月和季节、年际时间尺度的气候变率体现出了一定的预测能力,其对降水、气温、环流等要素的预测技巧总体上要高于第1代预测系统。
  • 图  1  2010年11月—2011年4月FY-3B和MODIS陆表温度相对于GLDAS的全球月平均偏差 (a) 和均方根误差 (b)

    Fig. 1  Monthly-mean bias (a) and root mean square error (b) of FY-3B and MODIS LST data compared to GLDAS LST data from October 2010 to April 2011

    图  2  DERF2.0结构示意图

    Fig. 2  Schematic structure of DERF2.0

    图  3  DERF2.0和DERF1.0预测的1983—2010年1月、7月气温与观测相关分布 (阴影区表示达到0.05显著性水平)

    (a)1月DERF2.0预测与观测,(b)1月DERF1.0预测与观测,(c)7月DERF2.0预测与观测,(d)7月DERF1.0预测与观测

    Fig. 3  Correlations between observation and prediction by DERF2.0 and DERF1.0 for temperature in January and July during 1983—2010 (the shaded denotes passing the test of 0.05 level)

    (a) prediction by DERF2.0 and observation in January, (b) prediction by DERF1.0 and observation in January, (c) prediction by DERF2.0 and observation in July, (d) prediction by DERF1.0 and observation in July

    图  4  DERF2.0提前5, 3, 1 d预报2012年11月3—4日的气温距平和降水距平百分率与实况对比

    (a) 提前5 d气温距平预报,(b) 提前5 d降水距平百分率预报,(c) 提前3 d气温预报,(d) 提前3 d降水距平百分率预报,(e) 提前1 d气温距平预报,(f) 提前1 d降水距平百分率预报,(g) 气温距平实况,(h) 降水距平百分率实况

    Fig. 4  Distribution of temperature anomaly and precipitation anomaly percentage averaged during 3—4 November 2012 for predictions of 5-day, 3-day, and 1-day leading by DERF2.0 and observations

    (a) temperature prediction of 5-day leading, (b) precipitation prediction of 5-day leading, (c) temperature prediction of 3-day leading, (d) precipitation prediction of 3-day leading, (e) temperature prediction of 1-day lead, (f) precipitation prediction of 1-day leading, (g) temperature observation, (h) precipitation observation

    图  5  第2代季节气候预测模式系统的结构示意图

    Fig. 5  Schematic structure of the second-generation seasonal climate forecast model system

    图  6  第1代、第2代季节气候预测模式系统3月初预测的1991—2010年春季、夏季气温与观测相关分布 (a) 春季第1代系统预测与观测,(b) 夏季第1代系统预测与观测,(c) 春季第2代系统预测与观测,(b) 夏季第2代系统预测与观测

    Fig. 6  Correlations between observation and prediction at the start of March by the first-generation and second-generation seasonal climate forecast model systems for temperature in spring and summer during 1991—2010 (a) prediction by the first-generation system and observation in spring, (b) prediction by the first-generation system and observation in summer, (c) prediction by the second-generation system and observation in spring, (d) prediction by the second-generation system and observation in summer

    表  1  第1代、第2代季节预测系统回报的1991—2010年多年平均场与观测的空间相关

    Table  1  Spatial correlation between observation and prediction by the first-generation and second-generation seasonal climate forecast model systems for the climatological fields during 1991—2010

    变量 区域 春季 (3—5月) 夏季 (6—8月)
    BCC_CSM1.1(m) BCC_CM1.0 BCC_CSM1.1(m) BCC_CM1.0
    500 hPa位势高度 全球 0.997 0.960 0.998 0.990
    热带 0.930 0.680 0.970 0.930
    亚洲 0.998 0.980 0.989 0.968
    200 hPa纬向风 全球 0.950 0.770 0.96 0.900
    热带 0.940 0.740 0.960 0.920
    亚洲 0.987 0.500 0.970 0.780
    850 hPa纬向风 全球 0.960 0.920 0.950 0.880
    热带 0.870 0.740 0.900 0.800
    亚洲 0.850 0.670 0.850 0.500
    地面气温 全球 0.995 0.810 0.990 0.450
    热带 0.950 0.190 0.960 -0.230
    亚洲 0.990 0.830 0.970 0.660
    中国 0.980 0.620 0.970 0.330
    地面降水 全球 0.860 0.520 0.780 0.470
    热带 0.850 0.520 0.770 0.430
    亚洲 0.740 0.180 0.730 0.220
    中国 0.610 0.400 0.670 0.410
    下载: 导出CSV
  • [1] 董敏, 陈嘉滨, 季仲贞, 等. 季节预测大气模式研制和应用进展//国家"九五"重中之重962908项目办公室. 短期气候预测业务动力模式的研制. 北京: 气象出版社, 2000: 63-69.
    [2] 丁一汇, 刘一鸣, 宋永加, 等.我国短期气候动力预测模式系统的研究及试验.气候与环境研究, 2002, 7(2):236-246. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QHYH200202010.htm
    [3] 丁一汇, 李清泉, 李维京, 等.中国业务动力季节预报的进展.气象学报, 2004, 62(5):598-612. doi:  10.11676/qxxb2004.059
    [4] 李维京, 张培群, 李清泉, 等.动力气候模式预测系统业务化及其应用.应用气象学报, 2005, 16(增刊):1-11. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYQX2005S1000.htm
    [5] 张培群, 李清泉, 王兰宁, 等.我国动力气候模式预测系统的研制及应用.科技导报, 2004, 7:17-20. doi:  10.3321/j.issn:1000-7857.2004.01.005
    [6] 刘益民, 李维京, 张培群.国家气候中心全球海洋资料四维同化系统及其在热带太平洋的初步化结果分析.海洋学报, 2005, 27(1):27-35. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SEAC200501003.htm
    [7] 陈丽娟, 李维京.月动力延伸预报产品的评估和解释应用.应用气象学报, 1999, 10(4):486-490. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=199904101&flag=1
    [8] 范晓青, 李维京, 张培群.模式大气月尺度可预报性的对比研究.应用气象学报, 2003, 14(1):49-60. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20030106&flag=1
    [9] 艾孑兑秀, 孙林海, 宋文玲.NCC_CGCM产品对长江中下游夏季降水预报的释用.应用气象学报, 2010, 21(4):484-490. doi:  10.11898/1001-7313.20100412
    [10] 张人禾, 朱江, 许建平, 等. ARGO大洋观测资料的同化及其在短期气候预测和海洋分析中的应用.大气科学, 2013, 37(2):411-424. doi:  10.3878/j.issn.1006-9895.2012.12308
    [11] Liu Y M, Zhang R H, Yin Y H, et al.The application of ARGO data to the global ocean data assimilation operational system of NCC.Acta Meteor Sinica, 2005, 19(3):355-365.
    [12] 张人禾, 殷永红, 李清泉, 等.利用ARGO资料改进ENSO和我国夏季降水气候预测.应用气象学报, 2006, 17(5):538-547. doi:  10.11898/1001-7313.20060511
    [13] Zhou W, Cheng Y, Wang S, et al.Evaluation and preprocess of Chinese Fengyun-3A sea surface temperature experimental product for data assimilation.Atmospheric and Oceanic Science Letters, 2013, 6:128-132. doi:  10.1080/16742834.2013.11447068
    [14] 肖贤俊, 何娜, 张祖强, 等.卫星遥感海表温度资料和高度计资料的变分同化.热带海洋学报, 2011(3):1-8. doi:  10.11978/j.issn.1009-5470.2011.03.001
    [15] 刘向文, 李维京, 吴统文, 等.GTS的温盐资料在BCC_GODAS中的同化结果分析.应用气象学报, 2010, 21(5):558-569. doi:  10.11898/1001-7313.20100505
    [16] 刘向文, 李维京, 吴统文, 等.从GTS获得的海洋温、盐资料在BCC海洋同化系统中的质量控制及同化结果初步分析.气象学报, 2011, 69(4):672-681. doi:  10.11676/qxxb2011.059
    [17] Wang D, Qin Y, Xiao X, et al.Preliminary results of a new global ocean reanalysis.Chinese Science Bulletin, 2012, 57(26):3509-3517. doi:  10.1007/s11434-012-5232-x
    [18] Wang D, Qin Y, Xiao X, et al.El Ni o and El Ni o Modoki variability based on a new ocean reanalysis.Ocean Dynamics, 2012, 62(9):1311-1322. doi:  10.1007/s10236-012-0566-0
    [19] Hubbard K G, You J.Sensitivity analysis of quality assurance using spatial regression approach:A case study of the maximum/minimum air temperature.J Atmos Ocean Technol, 2005, 22(10):1520-1530. doi:  10.1175/JTECH1790.1
    [20] Eischeid J K, Baker C B, Karl T, et al.The quality control of long-term climatological data using objective data analysis.Journal of Applied Meteorology and Climatology, 1995, 34 (12):2787-2795. doi:  10.1175/1520-0450(1995)034<2787:TQCOLT>2.0.CO;2
    [21] Kunkel K E, Karen A, Glen C, et al.An expanded digital daily database for climatic resources applications in the Midwestern United States.Bull Amer Meteor Soc, 1998, 79(7):1357-1366. doi:  10.1175/1520-0477(1998)079<1357:AEDDDF>2.0.CO;2
    [22] Graybeal D Y, de Gaetano A T, Eggleston K L.Complex quality assurance of historical hourly surface airways meteorological data.J Atmos Ocean Technol, 2004, 21(8):1156-1169. doi:  10.1175/1520-0426(2004)021<1156:CQAOHH>2.0.CO;2
    [23] Nie S, Luo Y, Li W P, et al.Quality control and analysis of global gauge-based daily precipitation dataset from 1980 to 2009.Advances in Climate Change Research, 2012, 3(1):45-53. doi:  10.3724/SP.J.1248.2012.00045
    [24] 聂肃平, 朱江, 罗勇.不同模式误差方案在集合Kalman滤波土壤湿度同化中的比较试验.大气科学, 2010, 34(3):580-590. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK201003011.htm
    [25] Nie S, Zhu J, Luo Y.Simultaneous estimation of land surface scheme states and parameters using the ensemble Kalman filter:identical twin experiments.Hydrol Earth Syst Sci, 2011, 15:2437-2457. doi:  10.5194/hess-15-2437-2011
    [26] Wu T W, Yu R C, Zhang F.A modified dynamic framework for atmospheric spectral model and its application.J Atmos Sci, 2008, 65:2235-2253. doi:  10.1175/2007JAS2514.1
    [27] Wu T W, Yu R C, Zhang F, et al.The Beijing Climate Center atmospheric general circulation model:Description and its performance for the present-day climate.Clim Dyn, 2010, 34:123-147. doi:  10.1007/s00382-008-0487-2
    [28] Wu T.A mass-flux cumulus parameterization scheme for large-scale models:Description and test with observations.Clim Dyn, 2012, 38:725-744. doi:  10.1007/s00382-011-0995-3
    [29] 颉卫华, 吴统文.全球大气环流模式BCC_AGCM2.0.1对1998年夏季江淮流域强降水过程的回报试验研究.大气科学, 2010, 34:965-978. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK201005010.htm
    [30] Jie W, Wu T, Wang J, et al.The improvement of 6-15 day precipitation forecasts using a time-lagged ensemble method.Adv Atmos Sci, doi:10.1007/s00376-013-3037-8.
    [31] Wu T, Li W, Ji J, et al.Global carbon budgets simulated by the Beijing climate center climate system model for the last century.J Geophys Res Atmos, 2013, 118, doi:10.1002/jgrd.50320.
    [32] 辛晓歌, 吴统文, 张洁.BCC气候系统模式开展的CMIP5试验介绍.气候变化研究进展, 2012, 8(5):378-382. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QHBH201205012.htm
  • 加载中
图(6) / 表(1)
计量
  • 摘要浏览量:  3679
  • HTML全文浏览量:  1226
  • PDF下载量:  2603
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-08
  • 修回日期:  2013-07-08
  • 刊出日期:  2013-10-31

目录

    /

    返回文章
    返回