風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)初始擾動(dòng)方法及誤差演變特征研究.pdf

1、目前對(duì)于短期集合預(yù)報(bào)方面的研究認(rèn)識(shí)還比較缺乏，其中對(duì)如何構(gòu)造適合于短期預(yù)報(bào)的初始擾動(dòng)還不夠清楚，因此需要針對(duì)風(fēng)暴尺度的特點(diǎn)研究誤差的發(fā)展演變特征，比較不同初始擾動(dòng)方法的效能。本文利用WRF模式，針對(duì)一個(gè)典型的風(fēng)暴系統(tǒng)，對(duì)初始場(chǎng)采用了隨機(jī)擾動(dòng)和異物理模態(tài)擾動(dòng)方法進(jìn)行了集合預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)，為此構(gòu)造了2個(gè)集合系統(tǒng)，分別從誤差分布和演變以及集合評(píng)分等方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了分析。結(jié)論有： (1)無(wú)論是在哪個(gè)位置引入初始擾動(dòng)，最大誤差總在濕對(duì)流區(qū)域出現(xiàn)

2、，并且隨著風(fēng)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(fēng)場(chǎng)的誤差集中在中層，溫度場(chǎng)的誤差集中在高層。(2)在濕對(duì)流區(qū)誤差的發(fā)展是一個(gè)非線性的增長(zhǎng)過(guò)程。減小初始擾動(dòng)的振幅只能有限的提高預(yù)報(bào)時(shí)效，誤差最終仍會(huì)發(fā)展起來(lái)。(3)選擇對(duì)流發(fā)展的不同時(shí)期加入擾動(dòng)很重要，在20分鐘時(shí)加入擾動(dòng)所產(chǎn)生的誤差范圍最大。在對(duì)流區(qū)擾動(dòng)加入的越晚，誤差增長(zhǎng)速度越快。(4)在對(duì)流區(qū)域加入的擾動(dòng)在短時(shí)間內(nèi)就被環(huán)境場(chǎng)所控制，無(wú)論怎樣的擾動(dòng)都會(huì)趨于一致，而對(duì)背

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