集合預報多尺度奇異向量初值擾動方法研究

作者：葉璐,劉永柱,陳靜,夏宇,王靜

摘要：目前國際上采用的奇異向量集合預報初值擾動法對于初值不確定性的描述存在一定的不足,為了更有效地反映初始誤差的時空多尺度特性,基于GRAPES全球奇異向量計算技術,計算了不同空間分辨率及不同最優時間間隔的多個尺度的奇異向量,并采用基于高斯分布的線性組合法來構造多尺度奇異向量的擾動初值,以代表在相空間中增長最快的多尺度初值誤差模態。通過2019年1月19日的初值擾動集合預報試驗,對比分析了單一尺度奇異向量初值擾動法與多尺度初值擾動法的擾動特征及集合預報效果。結果表明,多尺度奇異向量初值擾動法為區域集合預報提供的初始擾動場是合理的,擾動的大小隨時間增長,且在空間分布上較好地反映了當前大氣的斜壓不穩定特征。此外,多尺度奇異向量擾動可以描述一定的大尺度以及中小尺度運動誤差特征,較單一尺度奇異向量擾動能反映出更多初始場的不確定性信息。檢驗分析表明,GRAPES多尺度奇異向量集合預報在集合一致性、連續等級概率評分、離群值等方面有一定的優勢,相比于單一尺度奇異向量法有較好的預報技巧。因此,基于GRAPES的多尺度奇異向量初值擾動法對于集合預報的預報效果有一定的提高,能為構建一套完善的GRAPES區域奇異向量集合預報系統提供一定的科學依據和應用基礎。

發文機構：中國氣象科學研究院 中國氣象局數值預報中心 南京信息工程大學 中國科學院大氣物理研究所

關鍵詞：集合預報多尺度初值擾動奇異向量Ensemble predictionMulti-scale initial perturbationSingular vector

分類號： P456[天文地球—大氣科學及氣象學]