風暴尺度集合預報初始擾動方法及誤差演變特征研究.pdf

1、目前對于短期集合預報方面的研究認識還比較缺乏，其中對如何構造適合于短期預報的初始擾動還不夠清楚，因此需要針對風暴尺度的特點研究誤差的發(fā)展演變特征，比較不同初始擾動方法的效能。本文利用WRF模式，針對一個典型的風暴系統(tǒng)，對初始場采用了隨機擾動和異物理模態(tài)擾動方法進行了集合預報實驗，為此構造了2個集合系統(tǒng)，分別從誤差分布和演變以及集合評分等方面對系統(tǒng)進行了分析。結論有： (1)無論是在哪個位置引入初始擾動，最大誤差總在濕對流區(qū)域出現(xiàn)

2、，并且隨著風暴而發(fā)展。垂直方向上的分布是水汽含量誤差集中在低層，風場的誤差集中在中層，溫度場的誤差集中在高層。(2)在濕對流區(qū)誤差的發(fā)展是一個非線性的增長過程。減小初始擾動的振幅只能有限的提高預報時效，誤差最終仍會發(fā)展起來。(3)選擇對流發(fā)展的不同時期加入擾動很重要，在20分鐘時加入擾動所產生的誤差范圍最大。在對流區(qū)擾動加入的越晚，誤差增長速度越快。(4)在對流區(qū)域加入的擾動在短時間內就被環(huán)境場所控制，無論怎樣的擾動都會趨于一致，而對背

3、景場作擾動后發(fā)現(xiàn)僅在100min內誤差是非線性增長，而100min后誤差發(fā)展主要由對流外部的誤差所控制，誤差線性增長。(5)不同微物理過程參數(shù)化方案對不同物理量的影響是不相同的，標準化后發(fā)現(xiàn)對U，T的影響最大。采用異物理模態(tài)法構造的初始成員在對流區(qū)的分布不均勻，能夠反映出在對流區(qū)的不穩(wěn)定性。(6)對2種擾動方法構造的集合系統(tǒng)比較發(fā)現(xiàn)采用異物理模態(tài)擾動法構造的集合系統(tǒng)較隨機擾動方法更為發(fā)散，集合平均4小時地面累積降水量顯示，異物理模態(tài)相比