本文選題：延伸期預(yù)報(bào) + 可預(yù)報(bào)性��； 參考：《蘭州大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：延伸期預(yù)報(bào)的可預(yù)報(bào)性主要來自初始條件的記憶和海氣相互作用兩個(gè)方面,因此研究?jī)烧邔?duì)延伸期預(yù)報(bào)可預(yù)報(bào)性的貢獻(xiàn)十分重要。數(shù)值模式是延伸期預(yù)報(bào)的重要工具,鑒于目前初始條件和海氣相互作用對(duì)延伸期預(yù)報(bào)的貢獻(xiàn)認(rèn)識(shí)不充分,大氣環(huán)流模式與海氣耦合模式對(duì)于延伸期預(yù)報(bào)的性能優(yōu)劣也尚無定論。國(guó)家氣候中心(NCC/CMA,National Climate Center of China Meteorological Administration)動(dòng)力延伸期預(yù)報(bào)基于大氣環(huán)流模式(BCC_AGCM,Beijing Climate Center atmospheric general circulation model)和基于同樣大氣分量模式的氣候系統(tǒng)模式(BCC_CSM,Beijing Climate Center climate system Model)開展,因此,利用國(guó)家氣候中心業(yè)務(wù)第二代大氣環(huán)流模式和氣候系統(tǒng)模式,綜合評(píng)估大氣環(huán)流模式和海氣耦合模式開展延伸期預(yù)報(bào)的優(yōu)缺點(diǎn),認(rèn)識(shí)亞澳季風(fēng)區(qū)(AAM,Asian-Australian monsoon region)的延伸期可預(yù)報(bào)源,這方面的探索為實(shí)際預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)提供一定的指示意義和參考價(jià)值。本文首先評(píng)估了海氣耦合模式對(duì)海溫與大氣環(huán)流的預(yù)報(bào)技巧,考察了模式的海洋分量和大氣分量的預(yù)測(cè)性能;其次通過數(shù)值實(shí)驗(yàn)一方面評(píng)估了大氣環(huán)流模式的預(yù)報(bào)能力,另一方面分析了初始條件的記憶與海溫異常強(qiáng)迫對(duì)延伸期預(yù)報(bào)的相對(duì)作用;再次通過對(duì)比評(píng)估兩套歷史回報(bào)數(shù)據(jù),分析了北半球大氣環(huán)流對(duì)海氣相互作用的響應(yīng)時(shí)間,研究了海氣相互作用對(duì)延伸期可預(yù)報(bào)性的貢獻(xiàn)及其作用機(jī)制;最后對(duì)亞澳季風(fēng)區(qū)的可預(yù)報(bào)模態(tài)進(jìn)行了分析,并探討了海氣相互作用對(duì)亞澳季風(fēng)區(qū)可預(yù)報(bào)模態(tài)及可預(yù)報(bào)性的影響,揭示了北半球關(guān)鍵地區(qū)尤其是亞澳季風(fēng)區(qū)的主要可預(yù)報(bào)性來源,為延伸期預(yù)報(bào)的發(fā)展和改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。本文主要結(jié)論如下:(1)利用國(guó)家氣候中心氣候系統(tǒng)模式的汛期歷史回報(bào)數(shù)據(jù)集,評(píng)估了模式夏季中低緯度海表面溫度(Sea Surface Temperature,SST)的預(yù)測(cè)能力。結(jié)果表明:該模式對(duì)夏季中低緯海溫具有一定的預(yù)測(cè)能力,且在低緯地區(qū)的預(yù)測(cè)技巧尤為出色。對(duì)太平洋、熱帶印度洋和北大西洋三個(gè)關(guān)鍵區(qū)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),該模式對(duì)不同海區(qū)海溫的預(yù)測(cè)能力有所不同,預(yù)測(cè)技巧與前冬的ENSO狀態(tài)密切相關(guān)。此外,該模式對(duì)夏季海溫的預(yù)測(cè)技巧依賴于超前時(shí)間,預(yù)測(cè)技巧在大部分情形下超前1個(gè)月的預(yù)測(cè)技巧相對(duì)更高。(2)分析了夏季長(zhǎng)江中下游地區(qū)大氣水汽含量以及水汽輸送特征,對(duì)該地區(qū)水汽輸送與長(zhǎng)江中下游降水及夏季風(fēng)之間的配置關(guān)系進(jìn)行了研究。在對(duì)模式海溫評(píng)估的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)模式的水汽輸送預(yù)測(cè)能力進(jìn)行了評(píng)估,并對(duì)造成模式誤差的可能原因進(jìn)行了分析。模式對(duì)于長(zhǎng)江中下游水汽輸送的預(yù)測(cè)偏差與夏季風(fēng)的預(yù)測(cè)偏差有關(guān),且模式對(duì)于弱季風(fēng)年的預(yù)測(cè)能力要強(qiáng)于季風(fēng)強(qiáng)年。(3)研究了(大氣)初值與(海溫)邊值對(duì)全球不同區(qū)域延伸期預(yù)報(bào)的相對(duì)作用。模式預(yù)測(cè)技巧在3周以內(nèi)強(qiáng)烈依賴于初值。在相同的邊值條件強(qiáng)迫下,不同初值在月內(nèi)尺度上的預(yù)測(cè)技巧差異非常明顯,且在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度上,初值仍然能夠提供一定的預(yù)測(cè)信息。從全球來看,邊值強(qiáng)迫對(duì)預(yù)測(cè)技巧的影響從一周左右開始。在延伸期尺度上,邊值強(qiáng)迫主要作用的區(qū)域?yàn)榈途暥葏^(qū)域,且對(duì)500hPa高度場(chǎng)的影響更為穩(wěn)定,在該區(qū)域第5候以后有較為明顯的改進(jìn)。(4)分析了海氣相互作用對(duì)北半球熱帶外地區(qū)可預(yù)報(bào)性的貢獻(xiàn)。利用國(guó)家氣候中心的大氣模式和耦合模式回報(bào)數(shù)據(jù)。在完美模式的假定下,評(píng)估了海氣相互作用對(duì)北半球熱帶外地區(qū)可預(yù)報(bào)性的影響。結(jié)果表明,包含海氣相互作用的耦合模式相對(duì)于大氣模式可預(yù)報(bào)性更高。在7月海氣相互作用對(duì)可預(yù)報(bào)性的貢獻(xiàn)更大。耦合模式逐日的可預(yù)報(bào)性達(dá)到16-18天,而大氣模式在1月、4月和7月為10-11天,10月為7-8天,表明海氣相互作用能將大氣模式的可預(yù)報(bào)性延長(zhǎng)1周左右。耦合模式和大氣模式均在20天左右誤差達(dá)到飽和,暗示逐日可預(yù)報(bào)性仍不超過三周。(5)探討了海氣相互作用對(duì)亞澳季風(fēng)區(qū)的可預(yù)報(bào)模態(tài)以及可預(yù)報(bào)性的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明,海氣相互作用可以顯著減小亞澳季風(fēng)區(qū)的預(yù)報(bào)誤差,暖池區(qū)域海溫是該區(qū)域重要的可預(yù)報(bào)性來源,在該地區(qū)海溫異常顯著時(shí),使得模式誤差減小。使用MSN EOF(Maximum signal-to-noise empirical orthogonal function)方法提取兩個(gè)模式的最可預(yù)報(bào)模態(tài),前兩個(gè)主要模態(tài)都在西北太平洋區(qū)域存在顯著的異常中心。模式中第一模態(tài)受到中太平洋海溫顯著影響與觀測(cè)不符,導(dǎo)致模式模擬的模態(tài)解釋方差明顯大于觀測(cè);第二模態(tài)與暖池區(qū)域的海氣相互作用存在顯著相關(guān),耦合模式的模擬能力要明顯高于大氣模式。耦合模式第二模態(tài)的模擬能力也顯著優(yōu)于第一模態(tài)。綜上所述,對(duì)于國(guó)家氣候中心大氣環(huán)流模式來說,在不考慮海氣相互作用的情況下,延伸期可預(yù)報(bào)性在3周以內(nèi)主要來自于大氣初始條件的記憶,而在一周左右開始受到海溫異常的影響;在加入海氣相互作用之后,對(duì)比大氣環(huán)流模式,國(guó)家氣候中心海氣耦合模式的可預(yù)報(bào)性明顯高于前者,海氣相互作用能將大氣模式的可預(yù)報(bào)性延長(zhǎng)1周左右。說明包含海氣相互作用的海氣耦合模式在延伸期尺度具有更高可預(yù)報(bào)性,是延伸期預(yù)報(bào)未來發(fā)展的方向。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P732.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1926328