[發明專利]東北夏季降水多模式組合降尺度預測方法

有效

• 申請號: 201910090461.5
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN110058328B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 房一禾;趙春雨;任宏利;劉穎;趙連偉;王小桃;秦美歐;李菲;沈玉敏;王濤;顧春來
• 申請（專利權）人: 沈陽區域氣候中心;國家氣候中心;南京助事達軟件科技有限公司
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 上官鳳棲

以提高中國東北地區夏季降水預測準確率進而提升氣候服務能力為目標，研發了東北夏季降水多模式組合降尺度預測方法。該方法兼顧國內外先進的氣候模式預報信息和前期實況因子信息，結合模式誤差訂正技術，并采用奇異值分解方法，分別建立小尺度的東北夏季降水場與大尺度的模式夏季環流預報場及大尺度的前期外強迫實況場的耦合型關系，進而建立東北夏季降水預報模型。并通過對多模式、多方案預測效果的對比檢驗，得到最優的、具有區域特色的東北夏季降水多模式組合降尺度預報模型。本發明可有效提高國內外氣候模式東北夏季降水預測準確率，更好地為政府防災減災決策提供技術支撐。

技術領域

本發明屬于氣候預測領域，具體涉及一種東北夏季降水多模式組合降尺度預測方法。

背景技術

月、季節(尤其是夏季及各月)氣候趨勢預測一直是短期氣候預測的重點和難點，也是政府防汛抗旱工作部署的重要參考。幾十年來，為提高氣候預測準確率，氣象學者開展了大量工作，取得了許多有意義的成果。

目前，短期氣候預測總體思路主要有兩種，一種是依靠歷史資料分析演變規律的統計方法，另一種是依靠物理機制建立數值模式的動力學方法，兩種方法各有優勢，也均有自身的缺陷。丑紀范(1986)認為：在長期預報中，將統計學方法與動力學方法有機結合，取長補短，通過利用歷史統計信息達到修正動力學方法的誤差，這不失為一種合理的方法。圍繞如何將兩種方法更有效結合的問題，國外學者開展了相應的研究(Mo，et al，2002；Tippett，et al，2005)，隨后，國內氣象學家將動力-統計相結合的思路應用于中國的氣候預測應用中，基于氣候預測模式的歷史回報結果，對長江流域(王啟光等，2011)、東北區域(Xiong et al.，2011；熊開國等，2012；Fang et al.，2017)、華北區域(楊杰等，2012)等地的訂正和預測方法進行了相應研究。此外，基于模式高技巧輸出信息的降尺度方法可以明顯改進氣候預測的效果，因此，基于模式的統計降尺度方法也得到了廣泛應用(賈小龍等，2010；顧偉宗等，2012；Sun and Chen，2012)。降尺度能夠從模式預報效果較好的大尺度環流場中提取關鍵信息，進而推算出降水，較模式直接預測降水更加準確。此外，前期外強迫場的實況也是建立降尺度模型的關鍵因素，因此，同時考慮模式同期環流場和前期外強迫實況來建立降尺度模型即組合降尺度(Hybrid Statistical Downscaling，簡稱HSD)，對改進模式降水預測效果可能有更大幫助，我國學者近年來在這方面取得了一些進展(Liu andFan，2012；2013；Liu and Ren，2015；劉穎等，2017)。

通過總結以往研究發現：首先，前人大都將東北夏季降水作為一個整體進行預測，但初夏和盛夏影響因子不同，有必要開展區分初夏和盛夏降水的降尺度預測工作；其次，降尺度預測過程中，往往單純基于模式預測技巧較高的大氣環流信息進行預測，且建立降尺度關系時往往直接應用未訂正的模式環流場輸出結果，而兼顧訂正后的模式環流預測信息和外強迫實況信息的東北初夏和盛夏降水組合降尺度預測工作更不多見；最后，對模式的解釋應用大都基于某個單獨模式進行研究，多模式集成預測效果和單模式技巧對比的工作略少。因此，為進一步提高模式東北雨季降水預測能力，有必要以國內外多家氣候預測模式(BCC_CSM、CFSv2和ECMWF等)輸出結果為基礎，通過對模式環流預測結果的訂正工作，結合前期外強迫實況信息(均由前文診斷分析得到)，進行東北雨季降水的組合降尺度預報研究十分必要。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種東北夏季降水多模式組合降尺度預測方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

步驟一、確定預測對象和預測因子，并對其進行濾噪，預測對象是東北夏季降水場，預測因子是多家模式環流預測場和前期海溫實況場，

步驟二、由于模式對中高緯環流預測技巧較低，建模前，首先對多家模式環流預測場進行誤差訂正；

步驟三、采用SVD方法建立東北夏季降水場與多家模式環流預測場的關系；