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气候模式的误差及其可预报性研究

本文用国家气候中心T63L16大气环流模式,通过实测海温和气候气温(回报时段的平均)强迫,分别进行了20年夏季的回报试验,并对全球尺度和东亚区域的模拟结果进行了系统的检验;在此基础上对该模式的误差演变机制、可预报性和大气初始异常对季节预测的影响等问题进行了一些初步的探讨,得到了一些有意义的结果。本文的主要结论概括如下:(1) 该模式能够较好地模拟出夏季全球大尺度的平均环流。准确地模拟出了大气环流对流层高、中、低层的大气活动中心,但是对不同的天气气候系统,其中心位置和强度仍然存在一定的误差。模式对温度和降水也有一定的模拟能力,但和实际相差较大。(2) 模式对东亚降水的模拟,明显偏大,高原东部存在虚假的降水中心;降水误差中,模拟的对流性降水误差占总降水误差的百分之九十以上,而大尺度降水只占很小的一部分。云量、湿度场、感热通量和潜热通量的模拟偏差影响局地降水的误差。(3) 系统误差和随机误差的量级相同,但随机误差要略大于系统误差。从误  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(大气物理研究所)
中国科学院研究生院(大气物理研究所)

Zebiak-Cane ENSO预报模式的可预报性问题研究

本文把条件非线性最优扰动方法(CNOP)应用到中等复杂程度的ENSO动力耦合模式-Zebiak-Cane模式(ZC模式),研究ENSO事件的可预报性问题。用程序对程序的方法,编写了双精度ZC模式的切线性模式和伴随模式,完成了相关的检验工作,并对给定的目标函数,通过了梯度检验,建立了ZC模式的一套完整的非线性优化系统。通过计算以气候平均态为基态的CNOP,研究了ENSO事件的最优前期征兆问题。结果表明:CNOP(局部CNOP)描述了最容易发展成El Ni?o (La Ni?a)事件的前期征兆。当热带太平洋SST距平表现为东“正”西“负”(东“负”西“正”)的偶极子型,斜温层深度距平表现为赤道太平洋下沉(抬升)时,这样的CNOP (局部CNOP)型初始距平模态最容易发展成El Ni?o(La Ni?a)事件,并且这种空间结构对优化的初始时间及时间跨度的依赖不明显。非线性在ENSO事件的发展过程中起着重要作用,SST距平的非线性平流项...  (本文共153页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(大气物理研究所)
中国科学院研究生院(大气物理研究所)

非线性误差增长理论与可预报性研究

本文针对过去动力系统线性误差增长理论研究的不足,利用非线性动力系统的理论和方法引入了非线性误差增长理论;然后利用实际观测资料,结合大气的动力学特征,给出了利用非线性误差增长理论确定大气可预报期限的计算方法;最后分别研究了大气中不同变量场天气可预报性和气候可预报性的时空分布,天气可预报性的年代际变化,以及海温可预报性的时空分布等问题。主要结论如下:(1)、对非线性系统的误差发展方程不作线性化近似,直接用原始的误差发展方程来研究初始误差的发展,定义了非线性局部Lyapunov指数的概念,引入非线性误差增长理论。根据非线性混沌动力系统的性质和概率理论,证明了混沌系统误差增长的饱和值定理;根据这个定理,对于一个非线性混沌动力系统而言其平均相对误差增长到达饱和后系统的演变进入了随机运动状态,可预报性丧失,因此,非线性动力系统平均相对误差增长达到饱和的时间即为非线性系统可预报性时间。利用这个定理可以定量地确定混沌系统整体的可预报期限,也可以...  (本文共206页) 本文目录 | 阅读全文>>

《应用气象学报》2019年04期
应用气象学报

10~30 d延伸期可预报性与预报方法研究进展

引言10?30 d延伸期(简称延伸期)预报填补了中期天气预报和短期气候预测之间的缝隙,在防灾减灾决策服务中起着重要作用,一直是科学研究和业务预报关注的重点和难点。世界气象组织(WorldMeteorological Organization, WMO)下属的世界天气研究计划(World Weather Research Programme,WWRP)和世界气候研究计划(World Climate Research Programme, WCRP)于2013年联合发起了次季节到季节(Sub seasonal to Seasonal, S2S)预测计划[1],目前已经完成项目第1阶段的主要研究任务,并开始为期5年的第2阶段计划研究。欧洲中期天气预报中心(European Centre for Mediumrange Weather Forecasts, ECMWF)在其发布的“2〇25路线图”中提出,在10年内将高影响天气事件的有效...  (本文共15页) 阅读全文>>

《中国科学:地球科学》2017年10期
中国科学:地球科学

大气-海洋运动的可预报性:思考与展望

1引言大气-海洋的可预报性研究,一般认为始于Thompson(1957)的研究.该研究在模式准确的前提下,考察了观测资料的初始误差如何影响数值天气预报的结果.随后,Lorenz(1963)使用著名的Lorenz模型,揭示了大气的混沌特性,Lorenz(1969)则进一步研究了大气运动的非线性多尺度相互作用,提出了大气运动的内禀可预报上限(Intrinsic predictability limit,IPL)问题.这些研究主要关注天气可预报性.自20世纪80年代以来,以厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)预测为代表的气候预测问题逐渐受到国际社会与学术界的高度关注,气候的可预报(测)性也因此成为了科学界的热点研究领域.进入21世纪以来,随着世界气候研究计划(WCRP)、国际气候变率与可预测性研究计划(CLIVAR),以及全球观测系统研究与可预报性试验(THORPEX)计划的实施,可预报性研究已逐步成为地球科学研究的中心问题之一.什么是“可...  (本文共13页) 阅读全文>>

《Atmospheric and Oceanic Science Letters》2017年05期
Atmospheric and Oceanic Science Letters

Quantifying local predictability of the Lorenz system using the nonlinear local Lyapunov exponent

1.IntroductionThe atmosphere is a chaotic system that is sensitive toinitial conditions(Li and Chou 1997).The problem ofatmospheric predictability has been researched for severaldecades,since the pioneering work of Thompsonand Lorenz(Lorenz 1963,1965,1969a,1969b;Thompson1957).The main achievement of these early studies wasthe exploration of the intrinsic limit of predictability inweather forecasting(Chou 1989;Feng et...  (本文共7页) 阅读全文>>