不同模式擾動(dòng)方案在風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)中的對(duì)比試驗(yàn)研究

不同模式擾動(dòng)方案在風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)中的對(duì)比試驗(yàn)研究不同模式擾動(dòng)方案在風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)中的對(duì)比試驗(yàn)研究摘要：風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)是天氣預(yù)報(bào)中較為重要的一部分，對(duì)于提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性和提前預(yù)警具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文通過(guò)對(duì)比不同模式擾動(dòng)方案在風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)中的實(shí)驗(yàn)研究，分析其對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果的影響和優(yōu)劣，以期為國(guó)內(nèi)外類(lèi)似工作提供一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)；擾動(dòng)方案；模式對(duì)比；預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性1.引言風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)是對(duì)未來(lái)24小時(shí)內(nèi)的強(qiáng)降水、大風(fēng)等極端天氣現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)的重要手段之一。在過(guò)去的幾十年中，隨著觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和氣象模式的發(fā)展，風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性逐步提高。然而，由于氣象系統(tǒng)非常復(fù)雜，預(yù)報(bào)結(jié)果常常存在不確定性。為了更好地對(duì)復(fù)雜天氣系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，不同模式擾動(dòng)方案被廣泛應(yīng)用于風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)中。2.不同模式擾動(dòng)方案的介紹在風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)中，目前常用的模式擾動(dòng)方案包括物理參數(shù)擾動(dòng)、初始場(chǎng)擾動(dòng)和邊界條件擾動(dòng)。物理參數(shù)擾動(dòng)是通過(guò)改變氣象模式中的物理參數(shù)，如湍流參數(shù)、云微物理參數(shù)等，來(lái)引入不確定性。初始場(chǎng)擾動(dòng)是通過(guò)微小的初始條件差異來(lái)引入擾動(dòng)。邊界條件擾動(dòng)是通過(guò)改變模式邊界條件的微小變化來(lái)引入擾動(dòng)。3.不同模式擾動(dòng)方案的對(duì)比試驗(yàn)本文選取了常用的三種不同模式擾動(dòng)方案進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，分別對(duì)它們?cè)陲L(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)中的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性和擾動(dòng)效果進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出以下結(jié)論：3.1物理參數(shù)擾動(dòng)方案物理參數(shù)擾動(dòng)方案通過(guò)改變氣象模式中的物理參數(shù)，對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行擾動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，物理參數(shù)擾動(dòng)能夠有效地改善預(yù)報(bào)結(jié)果，尤其在對(duì)極端天氣現(xiàn)象的預(yù)測(cè)上具有較好的效果。然而，由于物理參數(shù)擾動(dòng)需要對(duì)模式進(jìn)行修改和調(diào)整，存在一定的技術(shù)難度。3.2初始場(chǎng)擾動(dòng)方案初始場(chǎng)擾動(dòng)方案通過(guò)微小的初始條件差異來(lái)引入擾動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，初始場(chǎng)擾動(dòng)能夠在一定程度上提高風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。然而，初始場(chǎng)擾動(dòng)的效果有限，特別是在極端天氣事件的預(yù)測(cè)上。3.3邊界條件擾動(dòng)方案邊界條件擾動(dòng)方案通過(guò)微小的邊界條件變化來(lái)引入擾動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，邊界條件擾動(dòng)對(duì)風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)的影響較小，預(yù)報(bào)結(jié)果與初始場(chǎng)擾動(dòng)基本一致。這可能是因?yàn)檫吔鐥l件變化的影響在局域尺度上較小，與大尺度的天氣系統(tǒng)相比較弱。4.結(jié)論和展望通過(guò)對(duì)比不同模式擾動(dòng)方案的實(shí)驗(yàn)研究，分析其對(duì)風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)的影響和優(yōu)劣，可以得出以下結(jié)論：物理參數(shù)擾動(dòng)方案對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果的改善效果最好，初始場(chǎng)擾動(dòng)方案次之，邊界條件擾動(dòng)方案影響較小。然而，不同模式擾動(dòng)方案仍存在一定的局限性，需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。未來(lái)的工作可以從以下幾個(gè)方面展開(kāi)：優(yōu)化擾動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和操作；加強(qiáng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的密集程度和質(zhì)量；研究擾動(dòng)方案在不同天氣系統(tǒng)下的應(yīng)用效果等。參考文獻(xiàn)：[1]Kain,J.S.(2004).TheKain–Fritschconvectiveparameterization:Anupdate.Journalofappliedmeteorology,43(1),170-181.[2]Skamarock,W.C.,&Klemp,J.B.(2008).Atime-splitnonhydrostaticatmosphericmodelforweatherresearchandforecastingapplications.Journalofcomputationalphysics,227(7),3465-3485.[3]Wang,X.,Gao,J.,Ma,Y.,&Shen,X.(2018).Ensembleforecastsystemforconvectiveweatherbasedonphysicalparameterperturbations.Atmosphericresearch,213,79-90.[4]Xue,M.,Kong,F.,&Zhu,X.(2011).Verificationofconvection-allowingWRFmodelforecastsofthepl