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

【摘要】：延伸期預(yù)報的可預(yù)報性主要來自初始條件的記憶和海氣相互作用兩個方面,因此研究兩者對延伸期預(yù)報可預(yù)報性的貢獻十分重要。數(shù)值模式是延伸期預(yù)報的重要工具,鑒于目前初始條件和海氣相互作用對延伸期預(yù)報的貢獻認(rèn)識不充分,大氣環(huán)流模式與海氣耦合模式對于延伸期預(yù)報的性能優(yōu)劣也尚無定論。國家氣候中心(NCC/CMA,National Climate Center of China Meteorological Administration)動力延伸期預(yù)報基于大氣環(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,綜合評估大氣環(huán)流模式和海氣耦合模式開展延伸期預(yù)報的優(yōu)缺點,認(rèn)識亞澳季風(fēng)區(qū)(AAM,Asian-Australian monsoon region)的延伸期可預(yù)報源,這方面的探索為實際預(yù)測業(yè)務(wù)提供一定的指示意義和參考價值。本文首先評估了海氣耦合模式對海溫與大氣環(huán)流的預(yù)報技巧,考察了模式的海洋分量和大氣分量的預(yù)測性能;其次通過數(shù)值實驗一方面評估了大氣環(huán)流模式的預(yù)報能力,另一方面分析了初始條件的記憶與海溫異常強迫對延伸期預(yù)報的相對作用;再次通過對比評估兩套歷史回報數(shù)據(jù),分析了北半球大氣環(huán)流對海氣相互作用的響應(yīng)時間,研究了海氣相互作用對延伸期可預(yù)報性的貢獻及其作用機制;最后對亞澳季風(fēng)區(qū)的可預(yù)報模態(tài)進行了分析,并探討了海氣相互作用對亞澳季風(fēng)區(qū)可預(yù)報模態(tài)及可預(yù)報性的影響,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)報性來源,為延伸期預(yù)報的發(fā)展和改進奠定了基礎(chǔ)。本文主要結(jié)論如下:(1)利用國家氣候中心氣候系統(tǒng)模式的汛期歷史回報數(shù)據(jù)集,評估了模式夏季中低緯度海表面溫度(Sea Surface Temperature,SST)的預(yù)測能力。結(jié)果表明:該模式對夏季中低緯海溫具有一定的預(yù)測能力,且在低緯地區(qū)的預(yù)測技巧尤為出色。對太平洋、熱帶印度洋和北大西洋三個關(guān)鍵區(qū)進一步分析發(fā)現(xiàn),該模式對不同海區(qū)海溫的預(yù)測能力有所不同,預(yù)測技巧與前冬的ENSO狀態(tài)密切相關(guān)。此外,該模式對夏季海溫的預(yù)測技巧依賴于超前時間,預(yù)測技巧在大部分情形下超前1個月的預(yù)測技巧相對更高。(2)分析了夏季長江中下游地區(qū)大氣水汽含量以及水汽輸送特征,對該地區(qū)水汽輸送與長江中下游降水及夏季風(fēng)之間的配置關(guān)系進行了研究。在對模式海溫評估的基礎(chǔ)上,進一步對模式的水汽輸送預(yù)測能力進行了評估,并對造成模式誤差的可能原因進行了分析。模式對于長江中下游水汽輸送的預(yù)測偏差與夏季風(fēng)的預(yù)測偏差有關(guān),且模式對于弱季風(fēng)年的預(yù)測能力要強于季風(fēng)強年。(3)研究了(大氣)初值與(海溫)邊值對全球不同區(qū)域延伸期預(yù)報的相對作用。模式預(yù)測技巧在3周以內(nèi)強烈依賴于初值。在相同的邊值條件強迫下,不同初值在月內(nèi)尺度上的預(yù)測技巧差異非常明顯,且在更長的時間尺度上,初值仍然能夠提供一定的預(yù)測信息。從全球來看,邊值強迫對預(yù)測技巧的影響從一周左右開始。在延伸期尺度上,邊值強迫主要作用的區(qū)域為低緯度區(qū)域,且對500hPa高度場的影響更為穩(wěn)定,在該區(qū)域第5候以后有較為明顯的改進。(4)分析了海氣相互作用對北半球熱帶外地區(qū)可預(yù)報性的貢獻。利用國家氣候中心的大氣模式和耦合模式回報數(shù)據(jù)。在完美模式的假定下,評估了海氣相互作用對北半球熱帶外地區(qū)可預(yù)報性的影響。結(jié)果表明,包含海氣相互作用的耦合模式相對于大氣模式可預(yù)報性更高。在7月海氣相互作用對可預(yù)報性的貢獻更大。耦合模式逐日的可預(yù)報性達到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)報性延長1周左右。耦合模式和大氣模式均在20天左右誤差達到飽和,暗示逐日可預(yù)報性仍不超過三周。(5)探討了海氣相互作用對亞澳季風(fēng)區(qū)的可預(yù)報模態(tài)以及可預(yù)報性的貢獻。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)報誤差,暖池區(qū)域海溫是該區(qū)域重要的可預(yù)報性來源,在該地區(qū)海溫異常顯著時,使得模式誤差減小。使用MSN EOF(Maximum signal-to-noise empirical orthogonal function)方法提取兩個模式的最可預(yù)報模態(tài),前兩個主要模態(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不符,導(dǎo)致模式模擬的模態(tài)解釋方差明顯大于觀測;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,對于國家氣候中心大氣環(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,對比大氣環(huán)流模式,國家氣候中心海氣耦合模式的可預(yù)報性明顯高于前者,海氣相互作用能將大氣模式的可預(yù)報性延長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)報性,是延伸期預(yù)報未來發(fā)展的方向。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P732.4

【參考文獻】

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本文編號：1926328