收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

NCEP全球集合预报系统框架的优化研究

麻巨慧  
【摘要】:集合预报已成为目前数值预报业务和研究发展的重点。而集合预报系统框架的构建是发展高质量集合预报系统的核心。良好的集合预报系统框架需要建立在计算资源、集合成员数和模式分辨率之间达到平衡关系的基础上。本文主要利用NCEP业务运行的全球集合预报系统(GEFS),设计了大量的数值试验,分析了增加集合成员数和提高模式水平分辨率对集合预报效果的影响以及它们的相对重要性,并以此为基础,提出了NCEP集合预报系统框架的优化设计方案。研究选择2009年12月1日到2010年1月31日为研究时段,北半球热带以外地区(20-80°N)和南半球热带以外地区(20-80°S)为研究区域,选择6个变量进行检验评价,包括500hPa和1000hPa位势高度场、850hPa和2米温度场、10米经向和纬向风场,主要检验方法包括均方根误差、距平相关系数、CRPS和Brier技巧评分及其分解。得到以下主要结论: 1.在模式分辨率不变的情况下,增加集合成员数可以不同程度地提高集合预报的效果。具体而言, (1)使用Lorenz-96理想模式的分析表明,随着集合成员数增加,对预报效果的提高程度逐渐减小,增加集合成员数更有助于提高集合概率预报的效果。(2)进一步使用NCEP GFS复杂模式验证了理想试验的结果,分析认为,在北半球,集合平均预报效果显著提高所对应的预报时效会随集合成员数倍增而逐渐缩短;而对南半球整个预报时效内的预报效果都有显著提升,但提高程度随成员数倍增明显降低。增加集合成员数对集合概率预报效果的影响比对集合平均预报的影响大。集合成员数倍增对北、南半球的集合概率预报效果均有显著提高。这种改善作用主要源于增加成员数在短预报时效对分辨能力的提高,在长预报时效对可靠性的提高。 2.在集合成员数不变的情况下,提高模式水平分辨率可以改善多数变量在短预报时效的集合预报效果。具体地, (1)对于500hPa和1000hPa位势高度场,10米经向风和纬向风场,增加模式水平分辨率基本上仅在短预报时效对集合平均预报和集合概率预报效果有显著的提高。(2)850hPa和2米温度场集合平均和集合概率预报对模式水平分辨率的提高要比其他变量敏感。 3.选取两个耗用相近的计算资源的集合框架—70个集合成员T126水平分辨率(70T126)和20个集合成员T190水平分辨率(20T190),对它们的集合预报效果进行统计分析和个例分析。统计结果显示,对于多数变量,在短预报时效提高模式水平分辨率的作用要比增加集合成员数重要;对于长预报时效,增加集合成员数更有助于提高集合预报技巧。在统计分析结果的基础上,选择2009年美国圣诞暴雪事件的天气过程作为个例进行研究。结果发现,对于14天(3天)预报,70T126(20T190)的预报效果优于20T190(70T126)。上述发现与统计分析得到的结论一致。 4.基于上述研究结果,本文设计了NCEP GEFS集合框架的优化方案。通过构建可变模式水平分辨率和可变集合成员数相结合的集合框架,分别用以提高NCEP GEFS的1周和2周的预报效果。通过对大量的数值试验结果的统计分析和2009年美国圣诞暴雪事件的天气过程的个例分析,结果表明这种优化的集合框架既节省计算资源又具有较好的预报效果。 本文的研究对于未来发展更新NCEP GEFS十分必要。同时该研究结果也具有一定的普适性,可以为全球其它数值预报中心设计和发展集合预报系统提供借鉴,尤其是对于起步较晚的中国的集合预报系统发展具有重要的参考作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵天保,艾丽坤,冯锦明;NCEP再分析资料和中国站点观测资料的分析与比较[J];气候与环境研究;2004年02期
2 方庆文,潘永地,郑锋,李波;利用GrADS读取NCEP再分析资料格点数据[J];贵州气象;2004年05期
3 马未宇,徐秀登,张行才,何芸;NCEP结合GPS技术在地震分析预测中的应用初探——以日本北海道2003.9.26Ms8.1地震为例[J];科学技术与工程;2004年11期
4 林良勋;集合预报系统及其产品应用综述[J];广东气象;2001年02期
5 张庆阳;张沅;;集合预报的进展与展望[J];青海气象;2003年01期
6 肖红茹;冯汉中;陈朝平;徐琳娜;;2005年西南区域集合预报系统试验与检验[J];四川气象;2006年04期
7 ;Inter-annual variation of the earth rotation and El Nio[J];Chinese Science Bulletin;2002年02期
8 肖红茹,冯汉中;2004年西南地区多物理集合预报系统试验及初步检验[J];四川气象;2005年03期
9 金荣花;田伟红;矫梅燕;;基于Ward聚类法的中国业务集合预报系统的产品开发[J];气象;2007年12期
10 陈静,陈德辉,颜宏;集合数值预报发展与研究进展[J];应用气象学报;2002年04期
11 王文兰,王元,伍荣生;Ferrel环流之新解[J];地球物理学报;2005年03期
12 侯建伟,庞华基;集合预报研究及应用进展[J];山东气象;2005年02期
13 王晨稀;姚建群;梁旭东;;上海区域降水集合预报系统的建立与运行结果的检验[J];应用气象学报;2007年02期
14 郑飞;朱江;王慧;;ENSO集合预报系统的检验评价[J];气候与环境研究;2007年05期
15 郑峰;;集合预报初值扰动在天气预报中的应用研究进展[J];科技导报;2008年19期
16 陈丽芳;陈勇明;;集合预报方法在不同类型天气中的预报性能评估[J];科技通报;2010年03期
17 柏亚周;李训强;郑崇伟;郑友华;;风暴潮集合预报现状及前景展望[J];中国科技信息;2011年04期
18 康建伟;陆汉城;张少波;钟玮;;长江中下游地区梅雨期降水的集合预报试验[J];气象科学;2006年06期
19 于永锋;张立凤;;基于BGM的不同繁殖长度对集合预报的影响[J];应用气象学报;2007年01期
20 马清;龚建东;李莉;李应林;;中尺度集合预报的二阶矩离散度订正研究[J];气象;2008年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Abnormal Phenomenon of NCEP before Wenchuan and other earthquakes[A];现代测量技术与地理信息系统科技创新及产业发展研讨会论文集[C];2009年
2 李晓莉;田华;邓国;;国家气象中心全球和区域集合预报系统的初步比较[A];第26届中国气象学会年会灾害天气事件的预警、预报及防灾减灾分会场论文集[C];2009年
3 衡志炜;傅云飞;;基于NCEP CFSR资料的全球云水云冰气候分布分析[A];第28届中国气象学会年会——S4应对气候变化,发展低碳经济[C];2011年
4 魏丽;李栋梁;;青藏高原地区NCEP新再分析地面通量资料的检验[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“气候系统与气候变化”分会论文集[C];2003年
5 李俊;王明欢;公颖;赖安伟;;基于AREM模式的短期集合预报系统降水预报试验及检验[A];第七次全国动力气象学术会议论文摘要[C];2009年
6 吴瑶;;NCEP、ERA40再分析资料下东亚冬季风异常变化特征的比较[A];第27届中国气象学会年会副热带季风与气候变化分会场论文集[C];2010年
7 邓国;田华;陈静;;国家气象中心基于ET(Ensemble Transform)技术的全球集合预报系统研发介绍[A];第26届中国气象学会年会灾害天气事件的预警、预报及防灾减灾分会场论文集[C];2009年
8 阎访;李宝莉;张玉凤;;NCEP再分析一次秋季罕见暴雪[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
9 邓国;朱跃建;Zoltan Toth;Richard Wobus;;全球中期集合预报系统地表扰动试验[A];中国气象学会2007年年会天气预报预警和影响评估技术分会场论文集[C];2007年
10 周勍;赵栋;钱鹏;孙翠梅;李建国;;利用NCEP再分析资料尝试对0704对流性强降水进行诊断分析[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 麻巨慧;NCEP全球集合预报系统框架的优化研究[D];南京信息工程大学;2012年
2 黄艳松;基于浮标观测资料的海气通量计算方法研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
3 马未宇;基于NCEP卫星红外增温异常与天体引潮力的地震短临预测应用研究[D];浙江大学;2006年
4 姜华;热带大西洋海表潜热和感热通量的季节和年际变化研究[D];中国海洋大学;2003年
5 支蓉;全球气象要素场关联特性及在汛期降水预测中的应用研究[D];兰州大学;2010年
6 杜娟;链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠肾脏髓质水通道蛋白-2的表达及意义[D];重庆医科大学;2004年
7 姚志刚;全球气候变化对美国东海岸区域气候变化和风暴潮活动影响的研究[D];中国海洋大学;2012年
8 蔡淼;中国空中云水资源和降水效率的评估研究[D];中国气象科学研究院;2013年
9 衡志炜;基于卫星及数值模式资料的云水凝物的气候特征分析和检验[D];中国科学技术大学;2013年
10 王慧;青藏高原正涡度源的形成及其对中国东部梅雨的影响[D];南京信息工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴政谦;一个中尺度多模式集合预报系统的建立及应用研究[D];南京信息工程大学;2011年
2 王斌;高原地区NASA与NCEP再分析资料对比和南亚高压活动及其旱涝影响分析[D];中国气象科学研究院;2011年
3 朱红芳;不同初始场和边界条件对GRAPES模式数值预报的影响[D];南京信息工程大学;2007年
4 郭栋;两种再分析资料月平均高度场谱结构的分析和比较[D];南京信息工程大学;2007年
5 李静;CAMS云方案和NCEP云方案在GRAPES区域模式中的检验和对比[D];中国气象科学研究院;2009年
6 谢潇;全球变暖背景下多种资料的高空温度特征分析[D];南京信息工程大学;2012年
7 刘正佳;气象数据的不确定性对CEVSA模型模拟结果的影响研究[D];山东师范大学;2012年
8 李君;山东伏期降水特征及其诊断分析[D];中国海洋大学;2004年
9 张书萍;华北空中水资源年代际变化及其与大尺度海—陆温度变化的关系[D];中国气象科学研究院;2011年
10 刘春文;LAPS系统对多种探测资料的融合及在GRAPES模式中的应用研究[D];兰州大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张庆阳;张沅;数值预报的新纪元[N];中国气象报;2002年
2 傅秋瑛;探测“温度” 关护生命[N];科技日报;2005年
3 金利;气象集合预报应用网格[N];科技日报;2007年
4 记者 王瑾 通讯员 张翔宇;上海区域气象业务三项合作计划首先启动[N];中国气象报;2005年
5 国家气象信息中心 孙婧;高性能计算机撑起精准气象服务[N];中国计算机报;2007年
6 本报记者 郭起豪 通讯员 邓国;让预报更加精彩[N];中国气象报;2008年
7 裕龙;数值预报——奥运气象服务的技术支撑[N];中国气象报;2006年
8 蒙嘉川高丽 李应林;第二次系统测试进展顺利[N];中国气象报;2007年
9 姜永育;三年磨剑成果丰[N];中国气象报;2007年
10 中国气象局预测减灾司 阮水根;积极向气候系统领域拓展的战略思考[N];中国气象报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978