風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)中初值擾動(dòng)與微物理擾動(dòng)應(yīng)用研究.pdf

1、目前對(duì)風(fēng)暴尺度系統(tǒng)初始誤差增長(zhǎng)及傳播特征的認(rèn)識(shí)比較缺乏，而這又是建立風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。針對(duì)風(fēng)暴尺度系統(tǒng)的特性，研究合適的誤差引入方法以及它們的增長(zhǎng)、傳播和演變是很有必要的。 本文采用WRF模式模擬一個(gè)理想單體風(fēng)暴，通過(guò)對(duì)溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)進(jìn)行MonteCarlo擾動(dòng)生成控制預(yù)報(bào)，在此基礎(chǔ)上分別對(duì)初值和微物理過(guò)程進(jìn)行擾動(dòng)敏感性試驗(yàn)，以考察不同擾動(dòng)方法擾動(dòng)誤差的增長(zhǎng)和演變情況，最后進(jìn)行了集合預(yù)報(bào)試驗(yàn)和檢驗(yàn)。結(jié)果表明：①與真實(shí)風(fēng)暴相

2、比，控制預(yù)報(bào)能反映實(shí)際觀測(cè)的誤差特點(diǎn)，初始誤差在很短時(shí)間內(nèi)集中到風(fēng)暴系統(tǒng)的濕對(duì)流區(qū)域，且誤差隨時(shí)間增長(zhǎng)。②通過(guò)對(duì)風(fēng)暴個(gè)例進(jìn)行擾動(dòng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫度擾動(dòng)的誤差與成員溫度擾動(dòng)振幅成正比，不同擾動(dòng)振幅的誤差增長(zhǎng)率比較能保持一致：而比濕擾動(dòng)集合中，負(fù)值擾動(dòng)成員的誤差均大于正值擾動(dòng)成員的誤差，且在負(fù)值擾動(dòng)成員中，誤差與擾動(dòng)振幅的大小成正比。③誤差的垂直結(jié)構(gòu)顯示，不同物理量的誤差峰值分布在不同的空間高度上。溫度均方根誤差峰值位于風(fēng)暴頂部，對(duì)應(yīng)于對(duì)流層頂

3、及以上；而風(fēng)場(chǎng)誤差主要分布在對(duì)流層中層。④模式和初值共同擾動(dòng)產(chǎn)生的誤差增長(zhǎng)，明顯大于只有初值擾動(dòng)的誤差，顯示了模式擾動(dòng)的影響。 對(duì)集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行效能檢驗(yàn)表明：①初值擾動(dòng)子集合的平均降水量呈現(xiàn)相似分布，降水預(yù)報(bào)概率極高，BIAS和ETS評(píng)分反映出三者預(yù)報(bào)技巧良好。模式擾動(dòng)子集合的平均降水量級(jí)偏小、區(qū)域偏大，降水概率值較小，反映出該子集合中各成員降水預(yù)報(bào)差異較大。②總集合系統(tǒng)的Talagrand分布表明其離散度偏小，集合平均降水評(píng)