中国夏季月际—季节平均降水动力和统计结合实时预测模型

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作者 范可 田宝强 戴海霞 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期359-375,共17页

中国夏季降水大幅度月际尺度变化往往造成极端旱涝事件交替或转折,但其月际异常会被季节平均掩盖,影响季节尺度气候预测准确度,因此亟需考虑月际气候预测,提升月际—季节尺度气候预测准确度。本文首先采用年际增量和场信息耦合型预测方... 中国夏季降水大幅度月际尺度变化往往造成极端旱涝事件交替或转折,但其月际异常会被季节平均掩盖,影响季节尺度气候预测准确度,因此亟需考虑月际气候预测,提升月际—季节尺度气候预测准确度。本文首先采用年际增量和场信息耦合型预测方法研制中国夏季6~8月月际尺度降水动力和统计结合气候预测模型,之后根据月际尺度降水预测,开展季节平均降水预测。首先,基于前期观测信息和美国第二代气候预测系统(CFSv2)预测结果,选取前期12月观测的南太平洋中高纬关键区海温、1月北极关键区海冰密集度以及CFSv2预测系统2月起报的夏季同期关键区海温作为月际尺度降水预测因子,分别研制以上具有物理意义的单预测因子预测模型,并采用奇异值分解(SVD)误差订正方法对其改进;之后,利用多因子择优集合方案,研制预测效能较高且稳定的中国160站夏季月际尺度降水动力和统计结合预测模型,进而基于月际尺度预测开展夏季季节平均气候预测。1983~2022年夏季(6~8月)中国160站逐月降水预测模型的交叉检验结果表明:逐月回报与观测降水距平百分率的时间相关系数通过90%置信水平的站点占比分别为90%,88%,82%,多年平均的空间相关系数分别为0.39、0.40和0.39,均通过99%置信水平。针对2020~2022年连续三年同样拉尼娜背景下但不同中国夏季降水形势,开展月际—季节独立回报检验,其结果显示,2020~2022年6、7、8月预测降水距平百分率的趋势异常综合检验(PS)平均分分别为75、75和70分;夏季季节平均降水的PS评分分别为72、76和73分,均高于多年业务预测平均分。由此,考虑月际异常开展季节尺度气候预测是提升月际—季节尺度气候预测准确度的一个有效途径。 展开更多

关键词 中国夏季月际—季节尺度 动力和统计结合降水预测 SVD误差订正 择优集合方案 实时预测

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基于多种动力-统计方法的中国夏季降水集成预测研究 被引量：3

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作者 杨子寒 托雅 +3 位作者 杨杰 吴银忠 龚志强 封国林 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期982-996,共15页

中国夏季降水预报对中国社会和经济发展具有重要意义,但由于气候系统的不确定性,中国夏季降水预报在当前气象研究中仍然是一个具有挑战性的问题.本文在分析7种动力-统计预报方法对我国夏季降水预报效果的基础上,提出了动态加权集成预报... 中国夏季降水预报对中国社会和经济发展具有重要意义,但由于气候系统的不确定性,中国夏季降水预报在当前气象研究中仍然是一个具有挑战性的问题.本文在分析7种动力-统计预报方法对我国夏季降水预报效果的基础上,提出了动态加权集成预报方法.通过比较动态加权集成预报方法与模式系统误差订正、单个动力-统计方法和等权重集成预报的空间距平相关系数(ACC)和预报评分(PS)值,发现动态加权集成预报较系统误差订正、单个动力-统计方法和等权重集成均有更好的预报效果.主要表现为:(1)动态加权集成预报方法2011—2020年夏季降水预报的ACC均值为0.05~0.10,较系统误差订正(-0.08)提高了0.13~0.18,较等权重集成提高了0.02~0.04,且优于绝大多数单个动力-统计预报方法的结果.(2)动态加权集成预报PS均值达到69.3~70.7,明显优于等权重集成预报的67.8~68.5和多数单方案动力-统计预报结果.(3)2021年独立样本检验中,动态加权集成预报中国夏季降水ACC值最高为0.21,明显优于等权重集成预报的最高值0.14,且PS评分值均高于70分.因此,动态加权集成预报可以在单个动力-统计方案预报的基础上,进一步提高中国夏季降水预报的准确率,改进预报技巧稳定性,具有较好的潜在应用价值. 展开更多

关键词 降水 误差订正 动力-统计预测 集成预测

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中国东部冬季降水的动力结合统计预测方法研究 被引量：5

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作者 郎咸梅 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期174-182,共9页

针对中国东部6个气候关键区,首先,通过相关分析指出,冬季降水既与前期气候因子有关,又受同期大气环流的影响。因此,有必要采用动力与统计相结合的方法进行气候预测研究。然后,从实时预测的角度出发,综合考虑前期预测因子的观测信息和具... 针对中国东部6个气候关键区,首先,通过相关分析指出,冬季降水既与前期气候因子有关,又受同期大气环流的影响。因此,有必要采用动力与统计相结合的方法进行气候预测研究。然后,从实时预测的角度出发,综合考虑前期预测因子的观测信息和具有数值可预测性的同期气候因子的数值模式结果,使用多元线性回归分析方法就各区域平均冬季降水逐一建立了短期气候预测模型,并在预测模型中考虑了模型结果中系统误差的订正。交叉检验分析结果表明,所建立的各区域预测模型普遍具有较好的预测效果,预测优势主要表现在对冬季降水的变化趋势、年际变化、以及异常符号的预测准确率上。就6个区域平均而言,1982—2008年交叉检验结果与实况间的相关系数和距平同号率分别为0.69和78%,表明该预测思想具有可行性。 展开更多

关键词 冬季降水 多元线性回归分析 季节预测模型 动力结合统计预测

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动力和统计预测信息融合预测方法及对我国夏季降水预测的检验 被引量：3

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作者 孙丞虎 崔童 +1 位作者 李维京 左金清 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4110-4119,共10页

短期气候预测中如何将气候模式和统计方法的预测结果科学、客观的集成起来,一直是非常重要的问题.本文针对动力模式和统计方法预测结果相结合的问题,引入资料同化中信息融合的思想,采用最优内插同化方法,实现了动力模式和统计季节降水... 短期气候预测中如何将气候模式和统计方法的预测结果科学、客观的集成起来,一直是非常重要的问题.本文针对动力模式和统计方法预测结果相结合的问题,引入资料同化中信息融合的思想,采用最优内插同化方法,实现了动力模式和统计季节降水预测结果的融合.检验表明,对1982—2015年我国夏季降水百分率的回报,融合预测结果与观测的平均空间相关系数可达0.44,分别较统计预测和CFSv2模式统计降尺度订正的技巧提高了0.1左右,而均方根误差较两者可以降低5%~20%.可见,该方法可以进一步提升对我国夏季降水的预测技巧,具有显著的业务应用价值. 展开更多

关键词 中国夏季降水 统计预测 动力模式预测 融合

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2015/2016年极强厄尔尼诺事件下我国动力和统计结合实时气候预测研究 被引量：8

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作者 范可 田宝强 刘颖 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期744-755,共12页

本文研究建立2015/2016年极强厄尔尼诺事件下我国动力和统计结合的气候预测模型,并开展2015年夏季和2016年冬季气候我国160个站点和主要区域实时气候预测。夏季降水的实时预测起报于2月,冬季气温的预测起报于10月。研究结果表明,尽管NCE... 本文研究建立2015/2016年极强厄尔尼诺事件下我国动力和统计结合的气候预测模型,并开展2015年夏季和2016年冬季气候我国160个站点和主要区域实时气候预测。夏季降水的实时预测起报于2月,冬季气温的预测起报于10月。研究结果表明,尽管NCEP-CFSv2耦合气候模式能较好预测2015/2016年极强厄尔尼诺事件中海温异常的演变,但对我国160个站点夏季降水和冬季气温预测仍有较大的偏差。因此,基于NCEP-CFSv2耦合模式预测结果,分别建立我国160个站点冬季气温和夏季降水异常的动力和统计结合气候预测模型。同时,利用年际增量预测方法开展我国长江中下游夏季降水和华北冬季气温的区域气候预测。研究结果表明以上预测模型在2015/2016年的实时预测中较NCEP-CFSv2有更好的预测效能。相对于NCEP-CFSv2耦合模式的预测结果,2015年夏季降水距平空间相关系数ACC从0.21提高到0.31(超过0.01信度的显著性水平),距平同号率提高到60%,2016年冬季气温ACC从0.19提高到0.32(超过0.01信度的显著性水平),距平同号率提高到75%。 展开更多

关键词 2015/2016极强厄尔尼诺事件 NCEP-CFSv2耦合气候统计 动力和统计结合年际增量 实时预测

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中国南方降水及其极端事件的动力-统计相结合延伸期预报 被引量：4

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作者 张可越 李娟 +1 位作者 徐邦琪 朱志伟 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期79-93,共15页

延伸期预报是无缝隙预测系统中的薄弱环节,如何提高灾害天气过程的延伸期预报技巧是国际热点及前沿问题。本研究基于2005年12月—2014年8月的观测/再分析资料,通过奇异值分解方法,揭示了与中国南方低频降水变化高度耦合的热带对流和中... 延伸期预报是无缝隙预测系统中的薄弱环节,如何提高灾害天气过程的延伸期预报技巧是国际热点及前沿问题。本研究基于2005年12月—2014年8月的观测/再分析资料,通过奇异值分解方法,揭示了与中国南方低频降水变化高度耦合的热带对流和中纬度波列信号。利用中国气象局参加国际次季节至季节预报计划模式(BCC-CPS-S2Sv2模式,简称BCC S2S模式)的回报数据,对中国南方低频降水异常场进行统计降尺度,构建了一套动力-统计相结合的延伸期降水预测模型。独立预测时段(2014年12月—2019年8月)的结果表明,BCC S2S模式可以提前10—15 d预报中国南方大部分区域的异常降水;提前15—20 d以上预报时,动力-统计结合预报模型对冬季(夏季)华南沿海地区(长江以北地区)的降水时间演变、降水空间分布及极端强降水事件的预报技巧均优于BCC S2S模式。文中提出的思路和方法可广泛应用于其他区域气象要素和极端天气事件的延伸期预报。 展开更多

关键词 动力-统计结合 延伸期预报 S2S模式 中国南方降水

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降雨年际气候变化的非线性动力统计模拟预测 被引量：5

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作者 严华生 曹杰 +2 位作者 谢应齐 季崇萍 郭世昌 《气象学报》 CSCD 北大核心 1999年第4期502-509,共8页

文中应用非线性动力统计方法来模拟降水年际气候变化。经过对中国４２ 个测点近百年降雨变化的模拟预测检验，取得了较好的效果，并得出了一些有意义的结论。关键词：非线性，动力统计，模拟预测。

关键词 非线性 动力统计 模拟预测 气候变化 降水

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基于DERF的SD方法预测月降水和极端降水日数 被引量：14

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作者 刘绿柳 孙林海 +2 位作者 廖要明 杜良敏 李想 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2011年第1期77-85,共9页

针对动力气候模式对区域或更小空间尺度内的日降水预测技巧偏低的问题,应用最优子集回归(OSR)方法对国家气候中心业务化的月动力气候模式(DERF)输出的高度场、风场和海平面气压场进行降尺度处理用于降水预测,旨在提高预测准确率。1982—... 针对动力气候模式对区域或更小空间尺度内的日降水预测技巧偏低的问题,应用最优子集回归(OSR)方法对国家气候中心业务化的月动力气候模式(DERF)输出的高度场、风场和海平面气压场进行降尺度处理用于降水预测,旨在提高预测准确率。1982—2006年交叉检验结果表明:OSR方法能显著提高降水预测技巧,其中11～40 d改善效果最为显著。在此基础上,应用一步法和两步法两种统计降尺度方法预测极端降水日数,交叉检验结果表明:两种方法均优于随机预测,冬季两步法预测技巧略高于一步法,夏季一步法略优于两步法。综合认为OSR,OSR结合随机天气发生器(WG)两种统计降尺度方法对月尺度降水或极端降水日数的预测均具有较高的技巧,可作为短期气候预测的重要参考信息。 展开更多

关键词 降水预测 极端降水日数 统计降尺度 月动力气候模式

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中国东部夏季降水与东亚垂直环流结构及其预测试验 被引量：10

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作者 韩雪 魏凤英 《大气科学》 CSCD 北大核心 2010年第3期533-547,共15页

本文在分析中国东部夏季降水的时空分布特征基础上,从东亚高、中、低层大尺度环流异常着手,选取对中国东部夏季降水异常有显著影响的大气环流预报因子,分别应用逐步回归和最优子集回归法两种统计降尺度方法,以动力气候模式CAM3.1预报输... 本文在分析中国东部夏季降水的时空分布特征基础上,从东亚高、中、低层大尺度环流异常着手,选取对中国东部夏季降水异常有显著影响的大气环流预报因子,分别应用逐步回归和最优子集回归法两种统计降尺度方法,以动力气候模式CAM3.1预报输出的大气环流预报因子为基础,以中国东部夏季降水的典型空间分布型为预报对象,建立动力与统计相结合的中国东部夏季降水预测模型,并对1981～2000年的中国东部夏季降水进行回报试验。结果表明:中国东部夏季降水具有4类典型的空间分布型式,且具有显著的准2年和年代际尺度振荡周期;东亚高、中、低层大气环流异常的特定配置,对东部夏季降水的空间分布型有显著影响;使用两种降尺度方案建立的动力与统计相结合的预测模型对中国东部夏季降水异常具有一定的预报技巧,可以在一定程度上提高动力模式对中国东部夏季降水的预报效果。 展开更多

关键词 短期气候预测 中国东部夏季降水 CAM3.1模式 动力与统计相结合 统计降尺度

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基于动力统计方法对中国夏季温度模式误差订正的研究 被引量：7

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作者 苏海晶 封国林 +1 位作者 杨杰 王启光 《高原气象》 CSCD 北大核心 2015年第5期1345-1356,共12页

利用气候趋势系数分析1983-2012年NCEP/NCAR温度逐日再分析资料和国家气候中心全球海气耦合模式(CGCM)逐月温度资料,得出近30年中国夏季观测温度和模式预报温度趋势变化特征。通过经验模态分解方法拟合并去除观测温度整体趋势得到无趋... 利用气候趋势系数分析1983-2012年NCEP/NCAR温度逐日再分析资料和国家气候中心全球海气耦合模式(CGCM)逐月温度资料,得出近30年中国夏季观测温度和模式预报温度趋势变化特征。通过经验模态分解方法拟合并去除观测温度整体趋势得到无趋势温度资料,结合系统误差订正和最优多因子组合动力统计相结合两种不同的模式误差订正预测方法,分析了全球变暖对中国夏季温度预测的影响。结果表明:近30年来中国夏季大部分地区观测温度呈上升趋势,且通过了0.01显著性水平检验,而模式预报温度几乎无趋势变化,对全球变暖存在明显的模拟不足。为避免这种模式对观测气温整体趋势的模拟不足对预测效果的影响并得到最优的预测结果,利用经验模态分解方法拟合并去除观测温度的整体趋势,对观测温度的拟合趋势预测时采取先去除预测后再回加的方式在预测过程中避开模式结果模拟不足的问题。近10年独立样本回报预测结果表明,上述方法可以有效地提高预测效果,并解决直接预测出现的预测结果偏低的问题,说明了在对模式预报结果后处理过程中去除增温趋势的重要性。 展开更多

关键词 经验模态分解 全球变暖 夏季温度预测 动力统计相结合

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Downscaling法在贵州冬季气温和降水预测中的应用 被引量：16

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作者 严小冬 吴战平 +2 位作者 马振锋 古书鸿 严华生 《高原气象》 CSCD 北大核心 2008年第1期169-175,共7页

基于CGCM模式输出500 hPa位势高度场、NCEP/NCAR再分析500 hPa高度资料、贵州冬季降水和气温历史资料,利用降尺度法,对贵州冬季降水和气温预报的技巧和预测效果进行了预测试验和改进。结果表明,该方法从动力与统计相结合的角度,给出季... 基于CGCM模式输出500 hPa位势高度场、NCEP/NCAR再分析500 hPa高度资料、贵州冬季降水和气温历史资料,利用降尺度法,对贵州冬季降水和气温预报的技巧和预测效果进行了预测试验和改进。结果表明,该方法从动力与统计相结合的角度,给出季尺度大气环流与局地降水、气温之间的关系,有明确的动力学背景和天气学意义。20年回算及两年回报试验证明了该关系的合理性;对贵州冬季降水的预测率约70%,而对气温的预测率为65%左右。另外,通过对气温反演方程订正后,其预测率达67%左右;在极端异常年,该方法对降水的预测率变幅不大,而对气温的预测效果影响极大。最后利用该方法对2005年贵州冬季降水和气温趋势进行了展望。 展开更多

关键词 降尺度 动力统计相结合 降水预测 气温预测

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一个ENSO动力相似误差订正模式及其后报初检验 被引量：10

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作者 孙丞虎 李维京 +2 位作者 任宏利 张培群 王冬艳 《大气科学》 CSCD 北大核心 2006年第5期965-976,共12页

为有效利用历史资料中的相似信息,减小模式误差对ENSO这类跨季节年际尺度预测问题的影响提高动力模式的预测水平。作者利用一种基于统计相似的模式误差订正方法,以国家气候中心简化海气耦合模式为平台建立了相应的动力相似误差订正(DAEC... 为有效利用历史资料中的相似信息,减小模式误差对ENSO这类跨季节年际尺度预测问题的影响提高动力模式的预测水平。作者利用一种基于统计相似的模式误差订正方法,以国家气候中心简化海气耦合模式为平台建立了相应的动力相似误差订正(DAEC)模式,并着重探讨了系统相似程度(全相似或部分相似)、误差重估周期以及相似样本个数等因素对预报效果的影响。结果表明,利用该方法可以有效地改善原有模式的预报性能,其中“全相似”比“部分相似”更能反映海气耦合系统的相似程度,从而对模式误差做出更为准确的估计,使预报误差明显减小。海洋和大气的误差重估周期对结果也有较大影响,在不同相似程度下分别存在着某种最优配置使得预报效果达到最佳。另外,在对相似样本存在状况及影响的研究中则发现在当前资料长度内整体上只存在着有限个相似样本,在此范围内随着样本取样数目的增加DAEC模式的预报性能逐渐提高。 展开更多

关键词 动力-统计相结合 ENSO预测 相似误差订正法

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