[發明專利]一種基于季節預報模式的季節降水相似預報方法

在審

• 申請號: 201410575487.6
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104392097A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 封國林;熊開國;龔志強
• 申請（專利權）人: 封國林;熊開國;龔志強
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 于國富

技術領域

本發明涉及氣象學氣候預測技術領域，尤其涉及一種基于季節預報模式的季節降水相似預報方法。

背景技術

我國位于東亞季風區，天氣和氣候災害頻繁，特別是旱澇災害極大地影響了我國經濟建設和社會發展。季節時間尺度的預測，特別是夏季旱澇的預測，是中央到地方各級領導極為關注的問題。圍繞以汛期降水預報為焦點的季節預報問題，關乎國計民生，對我國社會經濟發展、建設和諧社會起著重要的作用，一直是國家防災減災工作的重中之重。近幾年來，在全球增暖的背景下氣候異常和極端氣候事件頻發，客觀上增加了國家和社會對于提高季節氣候預報準確率的需求。

我國從1958年就開始了主要針對夏季旱澇形勢的季節預報。雖然經過幾十年的發展，氣象學者們提出了很多統計預報方法，發現了一些對中國區域汛期降水有影響的因子并建立了各種各樣的預報模型，實踐證明問題并沒有得到根本性的解決。

利用氣候模式開展短期氣候預測，是當前發達國家氣候預測的主流和國際上的發展方向。“九五”期間(1996—2000年)，在國家科技部重點項目“我國短期氣候預測業務系統的研究”的支持下，國家氣候中心與中國科學院等單位合作發展了一個具有較高分辨率和較復雜物理過程的全球大氣-海洋耦合模式，隨后建立起中國第1代氣候模式預測業務系統。該模式系統正逐步成為我國短期氣候預測業務的主要工具之一，并且在全球氣候預測的信息交換中發揮重要作用，是東亞區域氣候預測的主要參考。

數值模式作為實際大氣的近似，不可避免的存在誤差。數值天氣預報雖取得了很大的進展，但依然受到預報誤差的困擾，且無論數值模式怎么發展，模式中未知的誤差總是可觀而客觀地存在。因此，利用數值模式的歷史表現來統計訂正模式的缺陷成為數值模式發展過程中的重要補充。

在數值預報方法被廣泛接受后，模式誤差訂正技術也得到了快速發展。模式誤差訂正方式一般有兩種，一是事后訂正，另一是過程訂正。事后訂正，只在整個積分完成后對預報結果進行訂正處理。而過程訂正則是在積分進行過程中的固定間隔反復訂正。很多研究表明誤差訂正對模式預報來說是完全有必要的(Zeng等，1994；Kug等，2008；Ke等，2009)。

近些年，在使用GCM進行季節預測方面，發展了一系列后處理誤差訂正技術和方法，如典型相關分析(CCA)技術、奇異向量分解(SVD)技術、主成分回歸(EOF)等(Thomas，1970；Barnett和Preisendorfer，1987；Feddersen，1999；Mo，et?al，2002；Tippett，et?al，2005)，這些訂正技術的應用對預測效果有明顯改善。

我國學者在模式誤差訂正方面的研究由來已久，而且頗具創新性和前瞻性，很早就針對減小模式誤差而提出和發展了相似誤差訂正方法(丑紀范，1986；Huang和Wang，1991，1992；Huang等，1993；封國林等，1999，2001；Feng，et?al，2001；任宏利和丑紀范，2005，2007；鄭志海等，2009；Xiong，et?al，2011；楊杰等，2011；王啟光等，2011)。此外，曾慶存等(1994)在1994年也提出了一系列的訂正的理論和方法。而Wang等(2000)則根據降水等變量場準兩年周期的特征提出了新的WZZM訂正方法(該訂正方法以作者們名字的第一字母進行命名為WZZM訂正方法)，Chen和Lin(2006)也根據中國降水對ENSO冷、暖位相年的響應的非線性特征，提出了分類訂正的方法。

統計學方法與動力學方法要相互借鑒，取長補短，融合發展是當前普遍的共識(丑紀范，2003)。相似誤差訂正是根據大氣相似性原理，利用歷史資料的相似信息估計模式誤差的反問題，該方法將統計和動力兩種方法有機結合，在不改變現有數值預報模式的前提下，既充分利用了動力學發展的成就，又能夠有效提取大量歷史資料中的相似信息，達到減小模式誤差、改進當前預報的目的。

然而當前的一些相似誤差訂正方法一方面還沒有充分有效地利用有用的歷史資料，如在利用大氣相似的時候一般都是只考慮了大氣的靜態相似，大氣的演變對于氣候預測而言極其重要，但由于演變相似中動態相似判斷指標等一些技術手段的不確定而未被引入；另一方面，傳統的相似誤差訂正方法多數都是籠統而簡單地對模式預報誤差進行直接預報而沒有很好地考慮模式預報誤差的時間尺度特征，而不同時間尺度預報對應不同時間尺度預報因子，須區別對待。因此，采用現有技術進行季節降水模式預報，預報人員的工作效率低，預報結果的準確率低。

發明內容