利用CAM-RegCM嵌套模式预测我国夏季降水异常

论文摘要

随着社会和经济发展的需要,短期气候预测的研究越来越受到大家的重视和关注。最近气候动力学方法的预测结果在业务预测中越来越多的被参考和应用。由于区域气候模式具有在时间和空间上能够提供更为细致模拟结果的优势,本工作利用最新一代的全球大气环流模式CAM3与区域气候模式RegCM3进行单向嵌套（CAM-RegCM）,对我国夏季（6-8月）降水距平百分率进行预测,为汛期的降水预测提供一种新的参考。本文实现了全球大气环流模式CAM3的预报结果作为背景场,单向驱动区域气候模式RegCM3,利用CAM-RegCM嵌套模式对1984～2000年我国夏季降水异常进行了后报试验以及2003～2006年我国夏季降水异常进行了独立实时预报试验,得到以下主要结论:（1）通过后报试验可知,CAM-RegCM嵌套模式对我国夏季降水距平百分率的预报具有一定的预测能力,在未订正前的预测水平与我国汛期业务预测的平均水平相当,其中预测评分P还要好于我国汛期业务预测的平均水平（距平相关系数ACC为0.03,预测评分P为72）。CAM-RegCM嵌套模式对我国东部地区的预测水平要好于西部地区,西北地区的模拟结果可信度较低。（2）从单个预报与集合预报的比较来看,集合预报的作用是平均化了单个预报效果,使得集合预报中出现异常级站点的数量减少,所以预报结果集合后使得异常级的预测水平被弱化了;同时集合预报的平均化也使得单个预报结果起了取长补短的作用,使得降水的预测结果在空间分布形势上与实际观测结果更加的相似。（3）通过距平订正（CM-AN）方法和距平百分率（CM-AP）方法订正后,使得我国夏季降水距平百分率的分布形势与观测结果更加的相似,而异常降水的预报效果略有下降。在我国东部地区,这两种订正方法预报效果的差异很小,而在西部地区,这两种订正方法在预报效果上存在一定差异。从全国范围来看,在经过CM-AP方法订正后预测技巧评分都要略好于CM-AN订正方法。（4）基于ENSO分类的订正（CM-ENSO）方法,主要在降水距平百分率（CM-AP）订正方案上,对于不同ENSO类（E1 Nino年、Normal年、La Nina年）而进行的。经过CM-ENSO订正后预报效果有一个整体的提高,所有的预报技巧评分指数总体都有明显的提高（距平相关系数ACC为0.29,预测评分P为81）,不仅降水距平百分率的分布形式与观测结果更接近,同时对强度和异常级的预报都有很大的提高。可以认为CAM-RegCM嵌套模式在经过CM-ENSO订正后对我国夏季降水距平百分率的预测能力有很好的订正作用。（5）将CAM-RegCM嵌套模式的后报试验与中国科学院大气物理研究所研制的跨季度动力气候预测系统（IAP DCP-Ⅱ）和国家气候中心已经建立了第一代动力气候模式预测预测业务系统的预测效果进行比较,可以发现,CAM-RegCM嵌套模式能够达到我国其他气候动力学方法对我国夏季降水异常预测的平均水平。（6）通过独立实时预测试验,发现CAM-RegCM嵌套模式对2003、2004、2006年我国夏季降水距平百分率的形势和强度预测效果较好,但对2005年我国夏季降水距平百分率的预测效果不佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 短期气候预测的意义
• 1.2 我国短期气候预测的研究进展
• 1.2.1 我国短期气候预测的现状
• 1.2.2 我国短期预测动力学方法的介绍
• 1.3 区域气候模式在短期气候预测中应用的研究进展
• 1.4 论文的研究目标和内容
• 参考文献
• 第二章 CAM-RegCM模式嵌套的步骤介绍
• 2.1 大气环流模式CAM3介绍
• 2.2 区域气候模式RegCM3介绍
• 2.2.1 变量的水平分布、模式垂直分层以及地图投影
• 2.2.2 动力框架
• 2.2.3 主要的物理过程参数化
• 2.2.3.1 辐射方案
• 2.2.3.2 行星边界层方案
• 2.2.3.3 积云参数化方案
• 2.2.3.4 次网格显示水汽方案
• 2.2.3.5 海洋通量参数化方案
• 2.2.3.6 气压梯度方案
• 2.2.3.7 陆面过程方案
• 2.3 CAM-RegCM模式嵌套的步骤
• 参考文献
• 第三章 CAM-RegcM模拟我国夏季降水异常的定量评估
• 3.1 试验方案设计和资料来源
• 3.2 评估方法
• 3.2.1 距平百分率符号一致率（同号率）R
• 3.2.2 距平相关系数ACC
• 3.2.3 预报评分P
• 3.2.4 技巧评分SS
• 3.2.5 异常级评分TS
• 3.3 预测试验的总体定量评估
• 3.3.1 平均夏季降水量的比较
• 3.3.2 降水距平百分率的标准差分布
• 3.3.3 全国降水距平百分率的预报技巧评估
• 3.3.4 不同区域预报技巧的对比
• 3.3.5 模拟与观测结果的相关关系
• 3.4 单个预报与集合预报的比较
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 CAM-RegCM模拟结果的订正
• 4.1 距平订正方法（CM-AN）
• 4.1.1 CM-AN订正方法介绍
• 4.1.2 CM-AN订正量分布
• 4.1.3 CM-AN订正后模拟效果的比较
• 4.2 距平百分率订正方法（CM-AP）
• 4.2.1 CM-AP订正方法介绍
• 4.2.2 CM-AP订正量分布
• 4.2.3 CM-AP订正后模拟效果的比较
• 4.2.4 CM-AN和CM-AP订正后预报效果的比较
• 4.2.5 CM-AN和CM-AP订正方法小结
• 4.3 基于ENSO分类的订正方法（CM-ENSO）
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 ENSO的分类
• 4.3.3 预报结果与ENSO之间的关系
• 4.3.3.1 订正前各预报评分指数与ENSO的关系
• 4.3.3.2 CM-AP订正后预报评分指数与ENSO的关系
• 4.3.4 CM-ENSO订正方法介绍
• 4.3.5 CM-ENSO订正量分布
• 4.3.6 CM-ENSO订正后模拟效果的比较
• 4.3.7 CM-ENSO和CM-AP订正后预报效果的比较
• 4.3.8 CM-ENSO订正后预测结果和观测结果的相关关系
• 4.3.9 CM-ENSO订正方法的小结
• 4.4 CAM-RegCM嵌套模式的后报试验与我国其它的预报系统预测效果的比较
• 4.4.1 与IAP DCP-Ⅱ预报效果的比较
• 4.4.2 与国家气候中心气候预测业务系统预报效果的比较
• 参考文献
• 第五章 CAM-RegCM嵌套模式对我国夏季降水的实时预测试验
• 5.1 实时预报试验方案设计
• 5.2 2003年的实时预报试验
• 5.3 2004年的实时预报试验
• 5.4 2005年的实时预报试验
• 5.6 2006年的实时预报试验
• 5.7 小结
• 参考文献
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 本论文的特色和创新点
• 6.3 研究展望
• 致谢