風暴尺度集合預(yù)報中隨機物理擾動方法研究.pdf

1、天氣預(yù)報系統(tǒng)對模式本身的誤差非常敏感，尤其是次網(wǎng)格物理參數(shù)化過程的不確定性對天氣預(yù)報系統(tǒng)的準確性具有重要影響。迄今為止，集合預(yù)報技術(shù)在中期預(yù)報中取得了非常良好的效果，由于風暴尺度系統(tǒng)發(fā)展劇烈、時間尺度小以及高度非線性等特征，傳統(tǒng)的中期集合預(yù)報方法不再適用。本文著眼于集合預(yù)報中的模式擾動過程，將隨機物理擾動方案(Stochastic PerturbedParameterization Tendencies scheme，SPPT)、隨機動

2、能補償方案(StochasticKinetic-Energy Backscatter scheme，SKEB)以及混合模式擾動方案(SKEB+SPPT)引入風暴尺度集合預(yù)報系統(tǒng)?；谏鲜鏊伎迹肳RF模式對2014年5月31日安徽的一次強對流天氣進行數(shù)值模擬，并評估集合預(yù)報效果和分析擾動特征及能量變化特征:
　　(1)在本次天氣個例中，隨機物理傾向擾動方案的時空尺度分別為3h和60km能夠獲得更好的集合預(yù)報概率評分以及降水概率預(yù)

3、報評分。隨機物理傾向擾動的時空尺度選取與造成天氣系統(tǒng)的尺度以及預(yù)報的時效有密切關(guān)系。
　　(2)混合模式擾動方案相較于單獨的隨機動能補償方案和隨機物理傾向擾動方案，離散度提高而均方根誤差有所減小。在500 hPa、850 hPa及地面上，混合模式擾動方案的溫度、水平風速、水汽混合比的集合成員發(fā)散性有明顯提高，預(yù)報誤差得到了有效抑制，且預(yù)報的準確性得到了不同程度的提高。
　　(3)混合模式擾動方案相較于單獨的隨機動能補償方案和

4、隨機物理傾向擾動方案，對降水預(yù)報有較明顯的改善，降水的漏報和空報明顯減少，集合成員更好地體現(xiàn)了實況降水的走勢和強度。
　　(4)從擾動特征來看，混合模式擾動方案的擾動空間分布在預(yù)報初期與SPPT方案類似，隨著預(yù)報時間的推移，其擾動空間形態(tài)分布轉(zhuǎn)換為與SKEB方案類似。
　　(5)三種模式擾動方案的擾動動能的波譜分析表明，在積分1-24 h，不同尺度上的動能都隨著預(yù)報時間的增加而增長，且在積分18-24 h時趨于飽和狀態(tài)。在預(yù)