風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)中隨機(jī)物理擾動方法研究.pdf

1、天氣預(yù)報(bào)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(bào)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性具有重要影響。迄今為止，集合預(yù)報(bào)技術(shù)在中期預(yù)報(bào)中取得了非常良好的效果，由于風(fēng)暴尺度系統(tǒng)發(fā)展劇烈、時(shí)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(bào)方法不再適用。本文著眼于集合預(yù)報(bào)中的模式擾動過程，將隨機(jī)物理擾動方案(Stochastic PerturbedParameterization Tendencies scheme，SPPT)、隨機(jī)動

2、能補(bǔ)償方案(StochasticKinetic-Energy Backscatter scheme，SKEB)以及混合模式擾動方案(SKEB+SPPT)引入風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)。基于上述思考，利用WRF模式對2014年5月31日安徽的一次強(qiáng)對流天氣進(jìn)行數(shù)值模擬，并評估集合預(yù)報(bào)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(jī)物理傾向擾動方案的時(shí)空尺度分別為3h和60km能夠獲得更好的集合預(yù)報(bào)概率評分以及降水概率預(yù)

3、報(bào)評分。隨機(jī)物理傾向擾動的時(shí)空尺度選取與造成天氣系統(tǒng)的尺度以及預(yù)報(bào)的時(shí)效有密切關(guān)系。
　　(2)混合模式擾動方案相較于單獨(dú)的隨機(jī)動能補(bǔ)償方案和隨機(jī)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(fēng)速、水汽混合比的集合成員發(fā)散性有明顯提高，預(yù)報(bào)誤差得到了有效抑制，且預(yù)報(bào)的準(zhǔn)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(dú)的隨機(jī)動能補(bǔ)償方案和

4、隨機(jī)物理傾向擾動方案，對降水預(yù)報(bào)有較明顯的改善，降水的漏報(bào)和空報(bào)明顯減少，集合成員更好地體現(xiàn)了實(shí)況降水的走勢和強(qiáng)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(bào)初期與SPPT方案類似，隨著預(yù)報(bào)時(shí)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(bào)時(shí)間的增加而增長，且在積分18-24 h時(shí)趨于飽和狀態(tài)。在預(yù)