期刊文献+
共找到13篇文章
< 1 >
每页显示 20 50 100
An Initial Perturbation Method for the Multiscale Singular Vector in Global Ensemble Prediction
1
作者 Xin LIU Jing CHEN +6 位作者 Yongzhu LIU Zhenhua HUO Zhizhen XU Fajing CHEN Jing WANG Yanan MA Yumeng HAN 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2024年第3期545-563,共19页
Ensemble prediction is widely used to represent the uncertainty of single deterministic Numerical Weather Prediction(NWP) caused by errors in initial conditions(ICs). The traditional Singular Vector(SV) initial pertur... Ensemble prediction is widely used to represent the uncertainty of single deterministic Numerical Weather Prediction(NWP) caused by errors in initial conditions(ICs). The traditional Singular Vector(SV) initial perturbation method tends only to capture synoptic scale initial uncertainty rather than mesoscale uncertainty in global ensemble prediction. To address this issue, a multiscale SV initial perturbation method based on the China Meteorological Administration Global Ensemble Prediction System(CMA-GEPS) is proposed to quantify multiscale initial uncertainty. The multiscale SV initial perturbation approach entails calculating multiscale SVs at different resolutions with multiple linearized physical processes to capture fast-growing perturbations from mesoscale to synoptic scale in target areas and combining these SVs by using a Gaussian sampling method with amplitude coefficients to generate initial perturbations. Following that, the energy norm,energy spectrum, and structure of multiscale SVs and their impact on GEPS are analyzed based on a batch experiment in different seasons. The results show that the multiscale SV initial perturbations can possess more energy and capture more mesoscale uncertainties than the traditional single-SV method. Meanwhile, multiscale SV initial perturbations can reflect the strongest dynamical instability in target areas. Their performances in global ensemble prediction when compared to single-scale SVs are shown to(i) improve the relationship between the ensemble spread and the root-mean-square error and(ii) provide a better probability forecast skill for atmospheric circulation during the late forecast period and for short-to medium-range precipitation. This study provides scientific evidence and application foundations for the design and development of a multiscale SV initial perturbation method for the GEPS. 展开更多
关键词 multiscale uncertainty singular vector initial perturbation global ensemble prediction system
下载PDF
GRAPES-GEPS全球集合预报系统湿奇异向量的时空尺度敏感性研究 被引量:2
2
作者 王静 刘娟娟 +2 位作者 王斌 陈静 刘永柱 《大气科学》 CSCD 北大核心 2021年第4期874-888,共15页
湿奇异向量(Moist Singular Vectors,简称MSVs)是包含了湿物理切线性过程计算得到的奇异向量。研究MSVs对最优化时间间隔(optimization time interval,简称OTI)及模式水平分辨率的敏感性对提高集合预报效果至关重要。本文基于中国气象... 湿奇异向量(Moist Singular Vectors,简称MSVs)是包含了湿物理切线性过程计算得到的奇异向量。研究MSVs对最优化时间间隔(optimization time interval,简称OTI)及模式水平分辨率的敏感性对提高集合预报效果至关重要。本文基于中国气象局数值预报中心自主研发的全球/区域同化和预报系统(Global/Regional Assimilation and Prediction System,简称GRAPES)——全球集合预报系统(Global ensemble prediction system,简称GEPS)业务版本研究了4组不同时空尺度(不同OTI和水平分辨率)下的MSVs,从能量模、能量谱、空间剖面等方面分析热带外MSVs特征,并从等压面变量评分、降水评分、降水概率预报等方面评估不同初值的集合预报效果。结果表明:提高MSVs水平分辨率可使其扰动具有较大的增长率,缩短OTI后MSVs能量向上传播的趋势更明显,并可以在中尺度范围产生较大SVs扰动。不同OTI下初始MSVs相似性较低,结构差异较大。从集合预报的结果来看,OTI为24 h试验的集合扰动能量增长较大,集合离散度在预报的0~96 h有明显提升,特别是2 m温度,且近地面要素的outlier评分也有明显改进。进一步分析发现,提高水平分辨率和缩短OTI的MSVs能够提高降水概率预报,而降水评分显示,同一水平分辨率下,OTI越短评分越好,但是提高MSVs的水平分辨率并不一定会提升小雨到中雨量级的降水评分。 展开更多
关键词 湿奇异向量 最优时间间隔 集合预报 grapes-geps全球集合预报系统
下载PDF
Application and Characteristic Analysis of the Moist Singular Vector in GRAPES-GEPS 被引量:3
3
作者 Jing WANG Bin WANG +3 位作者 Juanjuan LIU Yongzhu LIU Jing CHEN Zhenhua HUO 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2020年第11期1164-1178,共15页
The singular vector(SV)initial perturbation method can capture the fastest-growing initial perturbation in a tangent linear model(TLM).Based on the global tangent linear and adjoint model of GRAPES-GEPS(Global/Regiona... The singular vector(SV)initial perturbation method can capture the fastest-growing initial perturbation in a tangent linear model(TLM).Based on the global tangent linear and adjoint model of GRAPES-GEPS(Global/Regional Assimilation and Prediction System-Global Ensemble Prediction System),some experiments were carried out to analyze the structure of the moist SVs from the perspectives of the energy norm,energy spectrum,and vertical structure.The conclusions are as follows:The evolution of the SVs is synchronous with that of the atmospheric circulation,which is flowdependent.The moist and dry SVs are located in unstable regions at mid-to-high latitudes,but the moist SVs are wider,can contain more small-and medium-scale information,and have more energy than the dry SVs.From the energy spectrum analysis,the energy growth caused by the moist SVs is reflected in the relatively small-scale weather system.In addition,moist SVs can generate perturbations associated with large-scale condensation and precipitation,which is not true for dry SVs.For the ensemble forecasts,the average anomaly correlation coefficient of large-scale circulation is better for the forecast based on moist SVs in the Northern Hemisphere,and the low-level variables forecasted by the moist SVs are also improved,especially in the first 72 h.In addition,the moist SVs respond better to short-term precipitation according to statistical precipitation scores based on 10 cases.The inclusion of the large-scale condensation process in the calculation of SVs can improve the short-term weather prediction effectively. 展开更多
关键词 moist singular vector grapes-geps adjoint model ensemble prediction
下载PDF
多模式集合对中国气温的模拟效果及未来30年中国气温变化预估 被引量:16
4
作者 刘珂 许吟隆 +2 位作者 陶生才 潘婕 杨红龙 《高原气象》 CSCD 北大核心 2011年第2期363-370,共8页
利用1961-1999年中国区域701个气象站气温观测资料,分析了20个全球气候模式(IPCCAR4)在中国区域地面气温的模拟能力;利用三因素统计方法,先确定各模式气温模拟的权重因子,最后对多模式做不等权重和等权重的集合模拟。在此基础上分析了A2... 利用1961-1999年中国区域701个气象站气温观测资料,分析了20个全球气候模式(IPCCAR4)在中国区域地面气温的模拟能力;利用三因素统计方法,先确定各模式气温模拟的权重因子,最后对多模式做不等权重和等权重的集合模拟。在此基础上分析了A2,A1B,B1排放情景下未来时段(2011-2040年)中国区域的气温变化。结果表明:(1)全球模式对中国区域年平均气温的空间分布模拟较好,特别是在低纬地区及东部地区;但年平均气温演变趋势的模拟值较观测值偏差较大;(2)两种不同集合方法都可以模拟出中国区域的升温趋势,但不等权重集合效果略好于等权重集合;(3)2011-2040年,相对于1961-1990时段,多模式集合预估结果表明,3种温室气体排放情景下中国区域年平均气温的增幅均在1℃以上,其中华南地区的增幅最小,增幅<0.8℃,而西北和青藏高原南部地区增幅均在1℃以上。 展开更多
关键词 全球气候模式 模式不等权重集合 模式等权重集合 增温
下载PDF
GRAPES全球集合预报系统模式扰动随机动能补偿方案初步探究 被引量:20
5
作者 彭飞 李晓莉 +1 位作者 陈静 李红祺 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期180-195,共16页
为了体现次网格尺度能量升尺度转换过程中存在的不确定性,文中将随机动能补偿(Stochastic Kinetic Energy Backscatter,SKEB)方案应用于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)全球集合预报系统(GRAPES-GEPS),以... 为了体现次网格尺度能量升尺度转换过程中存在的不确定性,文中将随机动能补偿(Stochastic Kinetic Energy Backscatter,SKEB)方案应用于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)全球集合预报系统(GRAPES-GEPS),以更好地表征模式误差并且增大集合离散度。使用的SKEB方案基于具有一定时、空相关特征的随机型以及由数值扩散导致的局地动能耗散率来构造随机流函数强迫。并根据流函数与水平风速旋转分量的关系,将SKEB方案中的流函数强迫转化为适用于GRAPES全球模式的水平风速扰动。结果表明,SKEB方案的使用一方面能够提高GRAPES对大气动能谱的模拟能力;另一方面能够改善GRAPES-GEPS的集合离散度与集合平均误差的关系,增加了集合离散度,并在一定程度上减小了集合平均误差,尤其是在热带地区这种改进更为显著。而且该方案使得热带地区连续分级概率评分(CRPS评分)显著减小。就降水预报而言,从Brier评分与相对作用特征面积(AROC,Area under the Relative Operating Characteristics)的结果来看,SKEB方案有助于改善中国地区小雨[0.1 mm,10 mm)、中雨[10 mm,25 mm)与大雨[25 mm,50 mm)量级降水的概率预报技巧,而对暴雨[50 mm,∞)量级降水预报技巧影响很小(24 h降水量)。总体上,模式扰动随机动能补偿方案提高了GRAPES-GEPS的概率预报技巧。 展开更多
关键词 GRAPES全球集合预报 模式扰动 随机动能补偿方案 局地动能耗散率
下载PDF
集合预报方法的全局研究 被引量:10
6
作者 范新岗 《气象学报》 CSCD 北大核心 1999年第1期74-83,共10页
应用一个最大简化的6变量非线性模式,引入胞映射全局分析方法,研究初值误差范围内不同扰动对预报结果的影响。在获得对其全局认识的基础上,再通过理论研究与预报实践证明,集合预报方法确能改进预报。理论研究表明,可以求出最佳集... 应用一个最大简化的6变量非线性模式,引入胞映射全局分析方法,研究初值误差范围内不同扰动对预报结果的影响。在获得对其全局认识的基础上,再通过理论研究与预报实践证明,集合预报方法确能改进预报。理论研究表明,可以求出最佳集合样本数,而且由模式预报试验得到的最佳集合样本数与理论结果是一致的。另外,观测精度、预报精度以及模式状态变量的个数对最佳集合样本数有着不同的影响。 展开更多
关键词 集合预防法 最佳集合样本数 全局分析 天气预报
下载PDF
GRAPES-REPS西南低涡预报检验评估 被引量:13
7
作者 王静 陈静 +2 位作者 钟有亮 张进 李晓莉 《气象》 CSCD 北大核心 2017年第4期385-401,共17页
利用2015年6—8月GR APES-REPS(Global/RegionalAssimilation and Prediction System-Regional Ensemble·Prediction System)区域集合预报资料,并设计西南低涡格点资料客观识别方法对西南低涡中心位置进行定位,首先评估GRAPES控制... 利用2015年6—8月GR APES-REPS(Global/RegionalAssimilation and Prediction System-Regional Ensemble·Prediction System)区域集合预报资料,并设计西南低涡格点资料客观识别方法对西南低涡中心位置进行定位,首先评估GRAPES控制预报对西南低涡的预报准确性,之后挑选出四次生命史较长的西南低涡过程,分析评估GRAPES-REPS对西南低涡发生、发展、移动及降水过程集合预报性能。结果表明:(1)GRAPES模式对西南低涡预报的命中率较高,空报率略大于漏报率。(2)GRAPES-REPS对西南低涡发生和发展的预报效果较好,绝大部分集合预报成员能预报西南低涡发生和发展过程,但对西南低涡发生时间预报总体偏早。(3)GRAPES-REPS对西南低涡移动路径在24 h预报时效内比较合理,且集合预报平均明显优于控制预报,24 h之后东移型西南低涡移动路径明显偏北。(4)GRAPES-REPS对西南低涡强度预报总体偏强,表现为中心正涡度值偏大,位势高度值偏低。(5)24 h预报时效内,西南低涡触发的小雨到大雨量级的降水概率评分均有较好表现,且落区与实况接近,而暴雨落区个别略有偏北,但基本吻合。24 h之后,由于东移型西南低涡移动路径偏北导致模式预报降水落区偏北。可见,模式对西南低涡强降水有一定预报能力,因此,提高GRAPES-REPS中尺度集合预报能力,将有助于改进西南低涡强降水预报。 展开更多
关键词 GRAPES-REPS 西南低涡 集合预报 路径预报 检验
下载PDF
集合降维变分同化中的初始扰动和局地化 被引量:2
8
作者 希爽 《气象科技》 2022年第5期670-676,共7页
集合降维变分同化方法ERDVar不需要求解切线性模式和伴随模式,不仅能减少同化计算量,而且能够提供“流依赖”的背景误差协方差矩阵。本文提出用NMC初始扰动生成方法和分区同化方案,来解决初始扰动样本生成问题和全球同化局地化问题,最... 集合降维变分同化方法ERDVar不需要求解切线性模式和伴随模式,不仅能减少同化计算量,而且能够提供“流依赖”的背景误差协方差矩阵。本文提出用NMC初始扰动生成方法和分区同化方案,来解决初始扰动样本生成问题和全球同化局地化问题,最终实现将ERDVar应用到全球中期数值预报模式T106L19。试验结果表明:(1)使用ERDVar方法能够有效提取真实增量信息,提高全球同化精度。(2)用NMC方法产生的扰动样本反映预报误差结构特征,在预报过程中不容易衰减,同化后至少使预报误差降低10%。(3)与全球ERDVar同化试验相比,分区ERDVar同化试验各变量平均的均方根误差降低14%,计算代价进一步降低。分区ERDVar方法和NMC样本的联合应用使同化改进效果更稳定。 展开更多
关键词 集合降维变分同化方法 初始扰动 局地化 全球中期数值预报模式T106L19
下载PDF
GRAPES全球集合预报初始条件及模式物理过程不确定性方法研究 被引量:23
9
作者 李晓莉 陈静 +2 位作者 刘永柱 彭飞 霍振华 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期348-359,共12页
为描述GRAPES全球模式初始条件的不确定性,基于适合集合预报应用的GRAPES全球奇异向量技术,依据大气初始误差符合正态分布的特征,采用高斯取样奇异向量来构造全球集合预报初始扰动,在此基础上建立了GRAPES全球集合预报系统(GRAPES-GEPS... 为描述GRAPES全球模式初始条件的不确定性,基于适合集合预报应用的GRAPES全球奇异向量技术,依据大气初始误差符合正态分布的特征,采用高斯取样奇异向量来构造全球集合预报初始扰动,在此基础上建立了GRAPES全球集合预报系统(GRAPES-GEPS)。利用GRAPES全球同化分析场,对采用初始扰动的GRAPES-GEPS连续试验预报结果进行检验和分析。结果表明:GRAPES-GEPS中高度场、风场及温度场预报的集合离散度能有效快速增加,集合平均均方根误差与集合离散度的关系合理;相对控制预报的均方根误差,集合平均的预报优势在预报中期非常显著。为进一步体现GRAPES-GEPS中模式物理过程的不确定性,发展了模式物理过程倾向随机扰动技术(SPPT)。试验结果表明:SPPT方案的应用有效提高了GRAPES-GEPS在南、北半球和热带地区等压面要素预报的集合离散度,同时一定程度减小了集合平均误差,进而改进了集合平均误差与集合离散度的关系,其中SPPT方案在热带地区的改进最为显著。本文发展的基于奇异向量的初始扰动方法和模式扰动SPPT方案在中国气象局2018年12月业务化运行的GRAPES-GEPS中得到了应用。 展开更多
关键词 GRAPES奇异向量 初始扰动 模式扰动SPPT方案 GRAPES全球集合预报系统
下载PDF
基于深度学习的全球平均表面温度年际信号时间序列的预测 被引量:1
10
作者 罗德杨 郑飞 陈权亮 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期94-104,共11页
利用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)有效地分解了全球平均表面温度(Global Mean Surface Temperature,GMST)时间序列,得到其不同尺度的、不同特征的子序列(Intrinsic Mode Function,IMF)。在此基础上,... 利用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)有效地分解了全球平均表面温度(Global Mean Surface Temperature,GMST)时间序列,得到其不同尺度的、不同特征的子序列(Intrinsic Mode Function,IMF)。在此基础上,利用在预测长期、复杂、非线性变化的时间序列上具有显著优势的滑动自回归机器学习(Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA)模型和长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)模型开展GMST年际信号预测研究。结果表明:深度学习模型LSTM能很好地拟合并预测了长程相关性强的子序列(第2~6个IMF),而代表GMST年际尺度变化的IMF1则在一定程度上受到太平洋大西洋多重气候信号的影响和调制,因此进一步将3个气候指数作为预报前兆因子加入预测模型来更准确地预测IMF1的时间演变。通过利用多套GMST数据的对比,最终选定了考虑实时ENSO信息的LSTM(ENSO)模型来提前预测年际GMST信号,并预测2020年将有较大概率会成为史上最热的年份之一。 展开更多
关键词 全球平均表面温度 年际信号时间序列预测 集合经验模态分解 长短期记忆神经网络 深度学习预测模型
下载PDF
基于积温-辐射与LAI积分面积模型的玉米成熟期预测 被引量:3
11
作者 黄健熙 王佳丽 +3 位作者 黄然 黄海 苏伟 朱德海 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期133-143,共11页
为预测区域尺度的玉米成熟期,以4 d的MODIS叶面积指数产品(LAI)为数据源,选择黑龙江省、吉林省和辽宁省3省玉米为研究对象,结合农业气象资料和全球多模式集合预报资料(THOPREX interactive grand gloabal ensemble,TIGGE),采用积温-辐射... 为预测区域尺度的玉米成熟期,以4 d的MODIS叶面积指数产品(LAI)为数据源,选择黑龙江省、吉林省和辽宁省3省玉米为研究对象,结合农业气象资料和全球多模式集合预报资料(THOPREX interactive grand gloabal ensemble,TIGGE),采用积温-辐射和LAI曲线积分面积两种模型,提前10 d对东北地区玉米成熟期进行逐日动态预测。结果表明,LAI曲线积分面积模型的预测结果在时效和精度上均为最优,该模型决定系数R 2达到0.87,均方根误差(RMSE)为2.5 d,并且有效地克服了当前成熟期预测方法空间分辨率低和预测时效性差等局限性。LAI曲线积分面积模型适用于大面积农作物成熟期预测。 展开更多
关键词 玉米 积温辐射模型 LAI曲线积分面积模型 成熟期预测 全球多模式集合预报
下载PDF
Projection of global mean surface air temperature changes in next 40 years: Uncertainties of climate models and an alternative approach 被引量:10
12
作者 FU CongBin QIAN Cheng WU ZhaoHua 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2011年第9期1400-1406,共7页
The Fourth Assessment Report (AR4) of the Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) concluded that the climate projection using climate models that took account of both human and natural factors provided credib... The Fourth Assessment Report (AR4) of the Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) concluded that the climate projection using climate models that took account of both human and natural factors provided credible quantitative estimates of future climate change; however, the mismatches between the IPCC AR4 model ensembles and the observations, especially the multi-decadal variability (MDV), have cast shadows on the confidence of the model-based decadal projections of future cli mate. This paper reports an evaluation of many individual runs of AR4 models in the simulation of past global mean tempera ture. We find that most of the individual model runs fail to reproduce the MDV of past climate, which may have led to the overestimation of the projection of global warming for the next 40 years or so. Based on such an evaluation, we propose an al ternative approach, in which the MDV signal is taken into account, to project the global mean temperature for the next 40 years and obtain that the global warming during 2011–2050 could be much smaller than the AR4 projection. 展开更多
关键词 decadal prediction global warming multi-decadal climate variability the ensemble Empirical Mode Decomposition CMIP3 multi-model
原文传递
Recent advances in operational tropical cyclone genesis forecast
13
作者 K.K.Hon Robert Ballard +11 位作者 Eric Blake Steph Bond Robb Gile Daniel Halperin Charles Helms Hoang Lam Xinyan Lyu Mrutyunjay Mohapatra Monica Sharma Akira Shimokobe Ralf Toumi Seonghee Won 《Tropical Cyclone Research and Review》 2023年第4期323-340,共18页
Tropical cyclone(TC)genesis prediction is a major scientific challenge to the TC operation and research community.This report surveys the current status of TC genesis forecasts by a number of major operational centers... Tropical cyclone(TC)genesis prediction is a major scientific challenge to the TC operation and research community.This report surveys the current status of TC genesis forecasts by a number of major operational centers covering the key ocean basins across both hemispheres.Since IWTC-9,we see an emergence of probabilistic TC genesis forecast products by operational centers,typically supported by the statistical processing of a combination of ensemble prediction and satellite analysis,covering time periods of couple of days to weeks ahead.The prevalence of multi-center grand ensemble approach highlights the uncertainties involved and the forecast challenges in quantitative genesis prediction.While operational practice might differ across agencies,verification efforts generally report a steady or slightly improving skill level in terms of reliability,which likely results from the continual improvement in global numerical weather prediction capability. 展开更多
关键词 CYCLOGENESIS Tropical cyclone genesis ensemble prediction OPERATIONAL Forecasting Probabilistic Verification Survey global
原文传递
上一页 1 下一页 到第
使用帮助 返回顶部