GRAPES全球集合預報系統不同隨機物理擾動方案影響分析

作者：彭飛,李曉莉,陳靜

摘要：為了更好地理解不同隨機物理擾動方案對全球中期集合預報的影響差異,本研究基于GRAPES全球集合預報系統(GRAPES-GEPS)對比分析了隨機物理傾向擾動(Stochastically Perturbed Parameterization Tendencies,SPPT)、隨機動能補償(Stochastic Kinetic Energy Backscatter,SKEB)及聯合使用SPPT與SKEB三種模式擾動方案所產生的擾動特征及其對集合預報的影響。為避免初值擾動影響,考察隨機物理方案所產生的擾動特征時,不使用初值擾動。通過擾動與誤差相關性分析(PECA)發現,不同隨機物理擾動方案所產生的擾動對預報誤差均具有一定的描述能力,而且聯合使用SPPT與SKEB方案時,擾動對誤差的描述能力最好。對所有擾動方案來說,擾動總能量最初主要集中在熱帶地區對流層中高層以及平流層低層。隨著預報時效的延長,擾動總能量不斷增大,其大值區不斷向熱帶外地區轉移。從擾動總能量的譜結構來看,擾動能量均呈現升尺度發展的特征。在基于奇異向量初值擾動的GRAPES-GEPS中,隨機物理擾動方案的使用均能夠顯著增加不同地區等壓面要素的集合離散度,并在一定程度上改善集合平均誤差。由于集合離散度的增大,預報失誤率顯著減小。連續分級概率評分也有所減小,尤其是在熱帶地區,改進更為明顯。此外,中國地區不同量級(小雨、中雨、大雨和暴雨)降水概率預報技巧在一定程度上得到改善。上述改進均在聯合使用SPPT與SKEB方案時最好,這與擾動總能量、擾動與誤差相關分析結果一致。

發文機構：國家氣象中心 中國氣象局數值預報中心

關鍵詞：隨機物理傾向擾動方案隨機動能補償方案模式擾動擾動特征集合預報Stochastically Perturbed Parameterization Tendencies(SPPT)schemeStochastic Kinetic Energy Backscatter(SKEB)schemeModel perturbationFeatures of perturbationsEnsemble prediction

分類號： P456[天文地球—大氣科學及氣象學]