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GRAPES全球集合預報初始條件及模式物理過程不確定性方法研究

李曉莉; 陳靜; 劉永柱; 彭飛; 霍振華 國家氣象中心; 北京100081; 中國氣象局數值預報中心; 北京100081
  • grapes奇異向量
  • 初始擾動
  • 模式擾動sppt方案
  • grapes全球集合預報系統

摘要:為描述GRAPES全球模式初始條件的不確定性,基于適合集合預報應用的GRAPES全球奇異向量技術,依據大氣初始誤差符合正態分布的特征,采用高斯取樣奇異向量來構造全球集合預報初始擾動,在此基礎上建立了GRAPES全球集合預報系統(GRAPES-GEPS)。利用GRAPES全球同化分析場,對采用初始擾動的GRAPES-GEPS連續試驗預報結果進行檢驗和分析。結果表明:GRAPES-GEPS中高度場、風場及溫度場預報的集合離散度能有效快速增加,集合平均均方根誤差與集合離散度的關系合理;相對控制預報的均方根誤差,集合平均的預報優勢在預報中期非常顯著。為進一步體現GRAPES-GEPS中模式物理過程的不確定性,發展了模式物理過程傾向隨機擾動技術(SPPT)。試驗結果表明:SPPT方案的應用有效提高了GRAPES-GEPS在南、北半球和熱帶地區等壓面要素預報的集合離散度,同時一定程度減小了集合平均誤差,進而改進了集合平均誤差與集合離散度的關系,其中SPPT方案在熱帶地區的改進最為顯著。本文發展的基于奇異向量的初始擾動方法和模式擾動SPPT方案在中國氣象局2018年12月業務化運行的GRAPES-GEPS中得到了應用。

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