10~30天延伸期可预报性及其数值预报研究进展

10~30天延伸期预报对防灾减灾工作有着重要意义,对保障生产安全和经济发展有着重要作用。本文对延伸期数值预报的国内外主要研究进展进行了简要回顾,并阐述了在延伸期可预报性研究中取得的阶段性成果,同时对最近几年延伸期可预报分量方面开展的工作进行了介绍,最后对相关工作的应用前景进行了展望。

10-30天延伸期天气预报及发展趋势

本文概述了10-30天延伸期天气预报及其国际动态、发展趋势,并对东亚季风区夏季强降水过程的10-30天延伸期预报方法试验提出初步建议。

10～30d延伸期预报研究进展和业务现状

10～30 d延伸期预报在气象业务发展和国民经济服务中具有重要的作用。本文回顾了关于延伸期预报的相关理论和技术研究进展,概要介绍了国内外开展延伸期预报业务现状;结合目前气象科技发展水平,进一步分析和阐述了现阶段我国开展延伸期预报业务亟待解决的关键技术问题,旨在共同探讨和推动延伸期预报业务的发展。

2002年夏季东亚地区环流20-30d主振荡型延伸期预报研究

用2002年3—9月逐日东亚地区850hPa经向风场资料建立主振荡预测模型(POP),对影响长江下游地区强降水过程的主要低频经向风场(20—30d时间尺度)的时空变化进行10—30d延伸期独立预报试验。试验结果表明,在夏半年135次预测中提前20d预报的相关预报技巧在0.50以上,很好地预报了夏季3次强降水过程对应的经向风的低频变化过程。对20—30d振荡显著的多年资料预报试验表明,这些预测模型是预报低频环流时空演变的有效工具,对于提高未来3—4周长江下游强降水过程的预报准确率有重要意义。

青藏高原低涡群发性与10～30天大气低频振荡关系的初步研究

通过统计1998年和2003年5-9月500 hPa高原低涡出现的时空位置和频数,确定出1998年和2003年的低涡群发期,着重讨论1998年夏季500 hPa相对涡度场、射出长波辐射（OLR）的10-30天低频振荡特征。结果表明：高原低涡的发生具有群发性特点,低涡群发期的出现具有周期性特征。低涡群发期与10-30天大气低频振荡有密切联系,尤其是10-30天振荡对低涡的群发具有重要影响。绝大多数高原低涡出现在10-30天大气低频振荡的正位相（气旋性）位相期和对流扰动的负位相（对流性）位相期,高原低涡群发期几乎都对应相对涡度10-30天振荡的气旋性位相期。10-30天大尺度正涡度的扰动为高原低涡的发生和维持提供了气旋性旋转的动力条件,促使高原低涡在扰动正位相期频繁发生,大气相对涡度的10-30天振荡对高原低涡的群发性具有重要的调制作用。青藏高原地区对流活动10-30天振荡的对流性位相是以低涡的群发为主要特征,高原低涡在对流位相期反复、连续地发生、发展,促使对流扰动活跃发展。

上海市夏季降水延伸期的预报方法

利用1998—2007年上海站降水资料和NCEP逐日700hPa再分析风场资料,通过统计分析,发现上海强降水发生日,在10～20天滤波的合成低频流场上,我国沿海30°N附近地区纬向风明显加强,浙江福建沿海地区为一致的偏南风,故定义这两个区域为影响区.通过单点相关方法,在10～20天滤波的经纬向风场上分别找到一个与影响区风速超前15～20天相关性好的关键区域:110～130°E,0°～10°N和160～140°W,45～55°N.研究表明,关键区域的10～20天低频经纬向风有明显向上海附近地区传播的趋势,并且与15～20天后上海降水有显著正相关,对上海市6—8月未来15天的降水有较好的指示作用.

2013年初夏长江下游降水低频分量延伸期预报的多变量时滞回归模型

用长江下游降水低频分量和南半球中纬度地区850 hPa低频经向风主成分,建立多变量时滞回归（multivariable lagged regression,MLR）模型,对2013年6—7月长江下游降水低频分量进行延伸期逐日变化预报试验。结果表明,20~30d时间尺度的长江下游低频降水预测时效可达25~30 d。进一步对2001—2012年资料分别构建的ML,R模型的历史回报预测试验表明,对于20~30 d振荡较强和正常的年份,南半球中纬度绕球遥相关（south circum global teleconnection,SCGT）波列是预测初夏长江下游低频降水未来30 d变化的显著信号。基于南半球SCGT的发展和演变,对于提前20 d以上预报长江下游地区2013年7月上旬持续强降水过程异常变化过程很有帮助,南半球热带外环流低频变化是影响初夏长江下游地区延伸期强降水变化的重要因子之一。

基于2009年初长江中下游地区持续阴雨过程的10～30天延伸期稳定分量的提取及配置分析

2009年2月中下旬至3月上旬,中国长江中下游地区出现了持续阴雨天气,这次持续性异常事件影响范围之广、持续时间之长为历史罕见.本文利用EOF分解方法对相应时段NCEP-DOE Reanalysis2逐日位势高度场距平资料进行分析,定义了10～30天延伸期稳定分量,并根据各EOF分量的贡献率的不同变化特征进一步定义了10～30天延伸期气候态稳定分量和异常型稳定分量.气候态稳定分量主要解释气候平均信息对延伸期天气过程的影响,而异常型稳定分量则侧重体现了持续性阴雨过程的"异常"特征.研究发现,稳定分量尤其是异常型稳定分量具有如下特征:(1)时间尺度较长,能维持较长时间(10天以上)的稳定或者表现为月尺度的低频变化及超长波活动;(2)空间活动范围较大,表现为行星尺度的超长波活动,且在垂直各层有稳定一致的配置关系;(3)能够较好地反映中高纬大气环流的变化特征,体现了指数循环和超长波的移动、调整活动;(4)与地面持续性天气过程有较好的对应关系.

汛期强降水过程与月内低频降水的联系及其可能机制

利用1981 2010年中国753站逐日降水观测资料、NCEP/NCAR第二套逐日再分析资料及实况天气图等,选取长江中下游32次大范围持续性强降水过程,分析了该类强降水过程与月内(10~30天)低频降水的联系,并重点讨论了形成该类强降水过程的可能机制。结果表明:(1)长江中下游夏季降水具有显著的月内低频振荡周期。大范围持续性强降水过程基本位于降水低频振荡的峰值阶段。(2)梅汛期(6 7月)月内低频降水峰值位相前期,西太平洋副热带高压(下称西太副高)西伸北进,高低空急流发展加强。在强降水过程发生期,高中低层配置出现垂直方向上的最佳耦合;而台汛期(89月)低频降水峰值位相前期,西太副高东退南撤,低空急流逐渐南落至长江中下游东南部,与高空急流相配合,为强降水过程的发生提供了有利条件。(3)梅汛期东北亚低频位势高度低值区南下,与中纬太平洋西传的低频波列在长江中下游汇合。同时西太副高发展加强,造成了长江中下游降水峰值位相南高北低的低频位势高度分布,有利于强降水过程的发生;台汛期伴随从热带西太平洋到日本海低频波列的西北向移动,菲律宾东北部的低频气旋及其北侧低频反气旋的降水峰值位相分别移至长江中下游和东北亚地区,导致暖湿、干冷气流在长江流域交汇,进而造成强降水过程。(4)菲律宾以东洋面低频强对流可作为梅汛期和台汛期强降水过程发生的前期热带信号,提前低频降水峰值位相10天左右。

2011年7月中旬长江下游地区强降水期间低频环流延伸期预报试验

用2011年5—7月逐日东亚地区850hPa经向风场资料建立主振荡预测模型(POP),对影响7月中旬长江下游地区强降水过程的主要低频经向风场(20—30d时间尺度)的时空变化进行10—30d延伸期独立预报试验。结果表明,在60次预测中提前20d预报的相关预报技巧在0.50以上,很好地预报了2011年7月18日长江下游特大暴雨过程对应的关键区20—30d时间尺度的低频经向风变化过程。

2013年长江下游降水低频分量延伸期预报的扩展复数自回归模型

用长江下游降水低频分量和全球850 hPa低频经向风主成分,建立扩展复数自回归模型(ECAR),对2013年1—12月长江下游降水低频分量进行延伸期逐日变化预报试验.结果表明,20—30 d时间尺度的长江下游低频降水预测时效可达43 d左右,能较好地预测与暴雨过程对应的低频分量的非线性增长过程,预报能力明显优于自回归模型(AR).这种通过构造主要低频序列组成的扩展复数矩阵(ECM)进行复数自回归(CAR)建模的ECAR方法,也为展现气候系统内部分量之间相互作用的动力学过程提供了崭新的描述.基于全球环流主要20—30 d振荡型的发展和演变,对于提前27 d预报长江下游地区2013年10月上旬后期大暴雨过程很有帮助,其中南半球热带外环流20—30 d振荡是影响2013年夏秋季长江下游地区延伸期强降水变化的一个主要因子.