短期氣候數(shù)值預測的誤差訂正和超級集合方法研究.pdf

1、數(shù)值預測是短期氣候預測的發(fā)展方向。但是目前數(shù)值模式還存在一定的偏差和不足，因此利用數(shù)理統(tǒng)計方法對模式預測結(jié)果進行處理就成了目前模式水平下提高短期氣候數(shù)值預測水平的重要方法之一。本論文利用3個不同版本的IAP大氣模式多年回報結(jié)果、DEMETER計劃的7個海氣耦合模式回報結(jié)果，以及日本Frontier的高分辨率海氣耦合模式SINTEX-F的多年回報資料，在分析比較各模式特點的基礎(chǔ)上，提出了一個改進的模態(tài)訂正方法，檢驗了模態(tài)訂正方法對IAP模

2、式在東亞地區(qū)季節(jié)降水預測的改善作用；同時由于單模式預測存在不可避免的不足，在利用訂正改進單模式效果的基礎(chǔ)上，論文提出了一個新的超級集合方法，并分別進行了熱帶和副熱帶地區(qū)的集合預測試驗。最后還利用IAP不同版本模式，結(jié)合已有的訂正和超級集合方法，建立了一個IAP短期氣候超級集合數(shù)值預測系統(tǒng)。全文主要得到以下的結(jié)論： 1．改進了模態(tài)訂正方法，并且對東亞地區(qū)各季節(jié)降水進行了模態(tài)訂正試驗。模態(tài)訂正方法是利用模態(tài)分析方法對變量場進行分解，

3、通過對分解所得時間系數(shù)的擬合調(diào)整得出訂正后的結(jié)果。通過時間系數(shù)調(diào)整和進一步考慮余差，改進后的模態(tài)訂正方法不僅能夠表現(xiàn)出明顯高于模式原始回報的預測技巧，與原有的IAP模式訂正方法相比也有明顯的優(yōu)勢。訂正后各個季節(jié)降水的距平相關(guān)系數(shù)(ACC)平均值都可以達到0.2以上，其中冬季的訂正回報平均ACC可以達到0.4以上。多年的訂正效果也表明模態(tài)訂正方法具有較好的穩(wěn)定性和實用價值。但是由于變量時間連續(xù)性的不同使得模態(tài)訂正方法對高度場和溫度場的訂正

4、效果不佳，另外對降水的訂正也存在技巧上限的現(xiàn)象。 2．提出了一個新的超級集合預測方法。由于模式系統(tǒng)誤差和各類隨機誤差的存在，單個模式預測存在不可避免的不足，因此在利用訂正改進單個模式預測效果的基礎(chǔ)上，論文提出了一個基于集合Kalman濾波的超級集合方法，利用多個模式預測結(jié)果進行超級集合預測。理想試驗表明基于集合Kalman濾波的同化集合能夠更好的消除隨機誤差對模式權(quán)重選取的影響，從而獲得更準確的模式權(quán)重，更好的結(jié)合各個模式的優(yōu)點

5、，同時同化集合從整個預測空間選取模式最優(yōu)權(quán)重，避免了原有的單點進行的回歸擬合和平均集合引起的局地化現(xiàn)象。熱帶和副熱帶地區(qū)的夏季降水的實際集合預測試驗結(jié)果也證明了同化集合結(jié)果明顯優(yōu)于單個模式結(jié)果，而且與已有的等權(quán)與不等權(quán)集合方法相比也有較為明顯的優(yōu)勢。 3．建立了一個IAP短期氣候超級集合預測系統(tǒng)。在研究訂正和超級集合改進數(shù)值預測效果的基礎(chǔ)上，根據(jù)IAP模式在東亞地區(qū)預測較好的特點和實時預測系統(tǒng)的獨立性，論文利用不同版本的IAP模