本文關(guān)鍵詞：利用歷史資料提取穩(wěn)定分量改進延伸期預(yù)報研究　出處：《蘭州大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：10-30天延伸期預(yù)報對天氣預(yù)報的科學(xué)研究和工作業(yè)務(wù)來說都是熱點問題,對我國防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)、保證國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生產(chǎn)生活等方面起著重要作用。雖然有關(guān)該領(lǐng)域的相關(guān)研究仍在穩(wěn)步推進并取得了豐碩成果,但是至今為止10-30天延伸期預(yù)報技巧總體上仍然較低,不足以在極端天氣氣候事件中為我國防災(zāi)減災(zāi)工作提供有力保障。如何提取可預(yù)報的穩(wěn)定分量成為10-30天延伸期預(yù)報研究的重點。本文提出了一種基于歷史資料利用帶通濾波和經(jīng)驗正交分解提取10-30天穩(wěn)定分量的新方法,通過比較實際天氣過程與歷史大氣的相似性進一步將10-30天穩(wěn)定分量劃分為氣候態(tài)穩(wěn)定分量和異常型穩(wěn)定分量,考察了10-30天穩(wěn)定分量在季節(jié)內(nèi)尺度的變化特征及其與極端天氣個例的聯(lián)系。建立了基于歷史資料提取穩(wěn)定分量改進數(shù)值模式延伸期預(yù)報方案,對可預(yù)報的穩(wěn)定分量直接使用動力模式預(yù)報結(jié)果,對不可預(yù)報的隨機分量則通過歷史相似給出統(tǒng)計結(jié)果,開展了對ISVHE集合預(yù)報熱帶太平洋地區(qū)OLR場的改進預(yù)報試驗。全文主要結(jié)論如下：(1)提出10-30天穩(wěn)定分量的定義及提取方法。闡述10-30天穩(wěn)定分量的數(shù)學(xué)定義和對應(yīng)的物理意義。分析討論了利用歷史資料提取穩(wěn)定分量方法與已有關(guān)于大氣季節(jié)內(nèi)振蕩研究內(nèi)容的區(qū)別和聯(lián)系。從方法上可知通過濾波結(jié)合EOF的方法既在時間尺度上保證了大氣季節(jié)內(nèi)變量的持續(xù)性特征,又通過主分量選取剔除了空間尺度上小尺度的季節(jié)內(nèi)變量,對大氣季節(jié)內(nèi)運動做進一步簡化。(2)提取10-30天穩(wěn)定分量個例分析。利用歷史資料提取穩(wěn)定分量的方法,分析了10-30天穩(wěn)定分量在極端天氣個例事件中的變化分布特征,診斷氣候態(tài)穩(wěn)定分量和異常型穩(wěn)定分量對應(yīng)的大氣環(huán)流背景和異常關(guān)系。氣候背景場提供了天氣事件發(fā)生的氣候背景,指示大尺度環(huán)流的配置和調(diào)整。在氣候背景場提供確定的環(huán)流大背景下,異常型穩(wěn)定分量表征了天氣系統(tǒng)相對的異常變化。(3)比較穩(wěn)定分量與實際大氣的整體收斂程度。分別比較冬季實況大氣與氣候背景場變異系數(shù)分布結(jié)果,發(fā)現(xiàn)大氣環(huán)流可預(yù)報性自赤道隨緯度增高可預(yù)報性降低。通過提取穩(wěn)定分量合成氣候背景場的方法改進預(yù)報水平效果明顯。500hPa溫度場可預(yù)報性比高度場可預(yù)報性提高更顯著,對10-30天延伸期預(yù)報有較好的指導(dǎo)意義。(4)分析穩(wěn)定分量季節(jié)內(nèi)尺度的持續(xù)性。基于歷史觀測資料選取相似典型年EOF,對北半球500 hPa高度場提取10-30天穩(wěn)定分量計算貢獻率進行統(tǒng)計外推檢驗,發(fā)現(xiàn)其對鄰近月尺度的大氣變化有較好的記憶性,可以表征大氣運動的整體趨勢。對比不同海溫外強迫異常年10-30天穩(wěn)定分量貢獻率變化情況可以看出,大部分時段穩(wěn)定分量貢獻率傳遞衰減趨勢比正常年要弱,持續(xù)性更好。說明北半球預(yù)報技巧與ENSO位相強度密切相關(guān)。(5)評估POEM2模式對熱帶季節(jié)內(nèi)振蕩的模擬能力。POEM2模式整體上可以抓住850 hPa緯向風(fēng)和OLR的分布形勢,但是部分地區(qū)模擬方差結(jié)果比實際觀測更大。對于不同季節(jié)而言,夏季模擬降水和MJO北傳結(jié)果比冬季更好,冬季模擬850 hPa緯向風(fēng)和MJO東傳結(jié)果比夏季更好。模式模擬的MJO信號向東傳播速度明顯比觀測實況快1.5-2倍左右。(6)建立基于歷史資料提取穩(wěn)定分量改進動力模式延伸期預(yù)報方法。通過改進預(yù)報試驗可知該方法在月以上季節(jié)內(nèi)尺度預(yù)報水平整體改進效果較好,部分年份有明顯提高。該方法依賴于數(shù)值模式的預(yù)報能力,當(dāng)模式逐漸失去預(yù)報技巧后,該方法改進效果開始顯現(xiàn)。對比集合模式預(yù)報結(jié)果可知,在預(yù)報技巧較低的7-12候改進后的預(yù)報PCC相對多模式技巧更高,總體更穩(wěn)定,可以作為季節(jié)內(nèi)預(yù)報的重要參考。(7)利用歷史資料改進預(yù)報不準(zhǔn)確隨機分量來改進模式預(yù)報方法。發(fā)現(xiàn)改進預(yù)報PCC整體趨勢與模式預(yù)報基本相同,在預(yù)報時段后期顯示出一定優(yōu)勢。分析Nino3.4指數(shù)對應(yīng)預(yù)報技巧發(fā)現(xiàn),當(dāng)赤道東太平洋SST呈上升(下降)趨勢時,模式預(yù)報更準(zhǔn)確(不準(zhǔn)確),對應(yīng)的動力統(tǒng)計方法預(yù)報技巧較差(好)。因此,可以認為赤道東太平洋海溫外強迫的變化是決定熱帶太平洋OLR動力統(tǒng)計預(yù)報效果的非常重要的因子之一。
[Abstract]:This paper presents a new method of extracting stable components from 10 - 30 days based on historical data . ( 6 ) Based on historical data , we can improve the forecasting method of dynamic model extension period based on the historical data . It can be seen from the forecast experiment that the method improves the whole improvement effect and the partial year is obviously improved . It is found that the forecast PCC is more accurate ( inaccurate ) than the forecasting technique . The forecast technique of the improved forecast PCC is more accurate ( inaccurate ) . The forecast technique of the improved forecast PCC is more accurate ( inaccurate ) . Therefore , it is considered that the change of the temperature outside the equatorial Pacific Ocean is one of the most important factors to determine the effect of the OLR power statistics forecast in the tropical Pacific .

【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P456.3

【參考文獻】

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本文編號：1360687