La prévision du climat : de l'échelle saisonnière à l'échelle décennale     

Jean-Claude Andr  Jean-Yves Caneill  Michel Dqu  Philippe Rogel  Laurent Terray  Yves Tourre 《Comptes Rendus Geoscience》2002,334(16):1115

The atmosphere and the ocean are subject to many dynamical instabilities, which limit the time during which their behaviour can be deterministically forecasted. At longer timescales, the atmosphere can be predicted at best using statistical methods, as a response to external forcing linked to sea- and land-surface anomalies. Climate being defined as the mean of atmospheric states, it appears that it can be predicted up to a few months in advance, which is the characteristic time of the so-called slow components of the climate system. Forecasting can sometimes be extended to longer time ranges, especially when the coupled ocean–atmosphere system exhibits internal variability modes, with characteristic times of a few years. Seasonal climate forecasting is most often based upon Monte-Carlo simulations, where the various realisations correspond to slightly different initial conditions. The present sate-of-the-art in Europe (ECMWF) and/or in the USA (IRI) allows to forecast such major phenomena, as El Niño, up to six months in advance. Finally, some parameters may exhibit predictability at still longer time-ranges (inter-annual to decadal), but only for certain regions. The example of electricity production is used to underline the potentially large economical benefit of seasonal climate forecasting. To cite this article: J.-C. André et al., C. R. Geoscience 334 (2002) 1115–1127.

Résumé

L'atmosphère et l'océan sont le siège d'instabilités dynamiques, qui limitent la durée pendant laquelle il est possible d'en prévoir l'évolution de façon déterministe. Au-delà, l'atmosphère n'est plus prévisible, au mieux, que de façon statistique, en fonction du forçage externe qu'exerce(nt) sur elle l'océan et/ou la surface des continents. Le climat (au sens d'une moyenne des états atmosphériques) se révèle ainsi prévisible jusqu'à des échéances temporelles de quelques mois, échelle de temps caractéristique des composantes dites « lentes » du système climatique. La prévision peut s'étendre à des échéances parfois plus longues, dans le cas où le système couplé océan–atmosphère posséderait des modes de variabilité temporelle de périodes caractéristiques de quelques années. La prévision climatique saisonnière est très souvent construite à partir de simulations de type Monte-Carlo, avec des ensembles de réalisations utilisant des conditions initiales légèrement différentes. Dans l'état actuel de ces prévisions, qu'elles soient réalisées en Europe (CEPMMT) ou aux États-Unis (IRI), il est possible de prévoir environ six mois à l'avance un certain nombre de phénomènes climatiques, en particulier ceux liés aux épisodes dits « El Niño », pour lesquels l'amplitude des variations est suffisamment importante. Il existe, par ailleurs, une prévisibilité à encore plus longue échéance (inter-annuelle à décennale), mais seulement pour certains paramètres et certaines régions. L'exemple de la production d'électricité montre l'importance économique potentielle très grande de la prévision climatique saisonnière. Pour citer cet article : J.-C. André et al., C. R. Geoscience 334 (2002) 1115–1127.  相似文献   

线性矩法估计参数的保证修正值系数B的推求   总被引：3，自引：0，他引：3  

刘攀  郭生练  胡安焱 《水文》2006,26(6):27-29

在设计洪水的抽样误差估计中,采用保证修正值系数B方法估计均方差简单易用。应用线性矩法估计频率分布曲线的参数,有较好的无偏性和有效性,具有一定的应用前景。目前线性矩法的B值诺模图尚未确定,给用线性矩法确定参数时估计抽样误差带来了难度与不便。采用统计试验,分析了离差系数、偏态系数和样本长度对B值的影响,结果表明线性矩法估计参数时仍可采用保证修正值系数B值诺模图方法来估计抽样误差,并推求了不同偏态系数、设计频率情形下的B值,制成了线性矩法的B值诺模图备用。  相似文献   

南海热带气旋路径集合预报试验   总被引：6，自引：14，他引：6  

袁金南  万齐林  黄燕燕  丁伟钰 《热带气象学报》2006,22(2):105-112

利用3种不同模式的初始资料，通过它们生成得到16个不同的初始场，分别对2004年南海及其周边地区9个热带气旋个例进行集合预报试验，最后筛选得到了7个南海热带气旋初值集合成员，由此初步探讨了南海热带气旋初值集合成员的生成方法。结果表明，采用不同模式的初始资料生成得到初值集合成员的方法用于集合预报，对南海热带气旋路径预报有一些明显的改进。  相似文献   

全球资料同化中误差协方差三维结构的准确估计与应用Ⅱ:背景误差协方差调整与数值试验分析   总被引：6，自引：1，他引：6  

龚建东  赵刚 《气象学报》2006,64(6):684-698

利用NMC方法针对背景误差协方差的方差、三维相关与特征长度来揭示T213L31模式的误差主要特点,并与传统更新矢量方法的计算结果进行了对比与调整。结果表明NMC方法结果与更新矢量方法结果在大体特征上基本吻合,但细节上的差异不可忽视,特别是对背景误差方差与特征长度的估计存在显著的差异,其主要原因是NMC方法倾向于高估天气尺度波的背景误差,而低估次天气尺度到中尺度波的背景误差。通过对背景误差方差、特征长度的调整,显著改善了背景误差功率谱的分布特点,使得NMC方法结果与更新矢量方法结果更为吻合。通过三维变分同化与最优插值中观测与背景误差相对重要性的比较,发现两者结果基本一致,但三维变分同化在850 hPa以下的温度场和300 hPa以上的风场统计结果都表现出背景误差相对于观测误差偏小的特点。背景误差相对于观测误差偏小有助于保证分析场中质量场与风场平衡,消除了大气底层和高层质量场与风场不匹配现象。在数值试验中,针对不同的背景误差均方差与特征长度的特点,分析了分析增量和预报效果的差异,结果表明,准确的背景误差估计与优化工作改善了预报效果,使得北半球三维变分同化的120 h预报效果整体好于现有最优插值。  相似文献   

Study on the Variational Assimilation Technique for the Retrieval of Wind Fields from Doppler Radar Data   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

WAN Qilin  XUE Jishan  ZHUANG Shiyu 《Acta Meteorologica Sinica》2006,20(1):1-19

This paper introduces a variational assimilation technique for the retrieval of wind fields from Doppler radar data. The assimilated information included both the radial velocity (RV) and the movement of radar echo. In this assimilation technique, the key is transforming the movement of radar echo to a new radar measuring variable- "apparent velocity" (AV). Thus, the information of wind is added, and the indeterminacy of recovering two-dimensional wind only by AV was overcome effectively by combining RV with AV. By means of CMA GRAPES-3Dvar and CINRAD data, some experiments were performed. The results show that the method of retrieval of wind fields is useful in obtaining the construction of the weather system.  相似文献   

APPLICATION OF BDA SCHEME IN TYPHOON TRACK PREDICTION     

张根生  费建芳  黄小刚  卢龙 《热带气象学报(英文版)》2006,12(2):179-185

The MM5, which is the PSU/NCAR mesoscale nonhydrostatic limited-area model, and its adjoining modeling system are used in this paper. Taking T106 analysis data as background field the authors generate an optimal initial condition of a typhoon by using two bogus data assimilation schemes, and conduct some numerical simulating experiments. The results of No.9608 typhoon (Gloria) show that the optimal initial field have some dramatic improvements, such as inaccurate position of typhoon center, weaker typhoon circulation and incomplete inner structure of the typhoon, which are caused by shortage of data over the sea. Some improvements have been made in the track forecast. Through several comparing experiments, the initialization optimized by BDA scheme is found to be more reasonable than GFDL scheme and its typhoon track forecast is better.  相似文献   

多普勒天气雷达资料对中尺度模式短时预报的影响   总被引：22，自引：8，他引：22  

盛春岩  浦一芬  高守亭 《大气科学》2006,30(1):93-107

利用中尺度模式ARPS(The Advanced Regional Prediction System)及其资料分析系统ADAS(ARPS Data Analysis System),将国内新一代多普勒雷达(CINRAD)反射率及径向风资料直接用于中尺度数值模拟,通过一次华北地区暴雨过程的模拟对比试验,分析了雷达资料对初始场的改进效果及其对模拟结果的影响,结果表明:(1)利用雷达径向风资料对初始风场进行调整后,自近地面到对流层顶的u,v,w都发生了变化,调整后的初始风场在对流层中层变化最大.(2)利用雷达反射率进行微物理调整和云分析能调整初始场中的云水信息,使得雷达回波附近3 km以下的水汽混合比(qv)增加,4 km以下的雨水混合比(qr)增加,对流层(约10 km以下)的云水混合比(qc)增加,4～9 km的对流层上部云冰混合比(qi)和雪混合比(qs)增加.ADAS通过非绝热初始化调整温度场,从而得到了一个动力和热力上平衡的初始场.(3)模拟的1 h雨量与实况的对比表明,同时利用雷达反射率和径向风改进过的初始场能明显增强3 h内的降水强度和落区预报,改善中尺度数值模式短时定量降水预报.模拟的1 h流场对比分析表明,经雷达径向风调整后,能够在初始场中增加气旋性涡旋等中小尺度风信息,明显减少模式的spin-up时间.(4)通过对雷达径向风和反射率对模式初始场和模拟结果影响的对比分析发现,雷达径向风主要是改进初始风场,而雷达反射率主要是改进初始场中的湿度参数,增加初始场中云水等的含量,调整温度场.通过模拟的6 h降水对比发现,利用雷达径向风调整初始场后,对降水模拟有一定的改进,但效果不甚明显,而雷达反射率资料对定量降水预报改进效果明显,同时使用雷达径向风和反射率资料改进初始场后对降水的模拟效果最明显.  相似文献   

嵌套网格空气质量预报模式系统的发展与应用   总被引：74，自引：4，他引：74  

王自发  谢付莹  王喜全  安俊岭  朱江 《大气科学》2006,30(5):778-790

主要综述中国科学院大气物理研究所自主开发的嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS,Nested Air Quality Prediction Modeling System)的历史发展与应用情况.模式发展伊始为欧拉污染物输送实用模型,利用其研究东亚硫氧化物的跨国输送问题,得出中国对于周边国家的输送量不大的结论; 在系统中嵌入适合东亚的起沙机制模块,用来模拟沙尘发生、输送及沉降等过程,估算亚洲大陆沙尘气溶胶对海洋地区的输送与沉降通量,为研究海洋生物地球化学循环提供基础数据; 利用该系统研究沙尘及其土壤粒子对酸雨的中和作用,发现沙尘输送对东亚酸雨的分布影响很大; 发展城市尺度高分辨率气象和空气质量预报技术,使模式水平分辨率达到500 m,并应用于台北高浓度臭氧和PM10的模拟; 研究和集成区域及城市尺度大气污染预报理论和模拟技术,研制成目前的嵌套网格空气质量预报模式系统,以探讨不同尺度各种污染(如沙尘暴、城市光化学烟雾、酸雨、高浓度悬浮颗粒物等)的变化规律.在模式系统中初步建立资料同化模块,开展大气化学成分及沙尘输送模拟的资料同化研究.系统已经在北京、上海、深圳、郑州等城市环境监测中心实施空气质量的实时预报.未来,系统将集成到全球环境大气输送模式(GEATM),以实现从城市群到全球具有双向耦合功能的模式系统.  相似文献   

中国云南哀牢山含海蓝宝石伟晶岩的起源和成岩模拟实验研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

李兆麟 李文季俊峰  王银喜石贵勇 《岩石学报》2007,23(1):39-52

The Ailaoshan aquamarine-bearing pegmatites are associated with Proterozoic metamorphic rocks in the southern portion of the Ailaoshan fault-folded complex.The gem-bearing pegmatite mineralization zones of the region occur in areas generally consistent with the regional tectonic trend.The pegmatites are found in metamorphic rocks,migmatites and in the inner/outer contact zones of gneissoid granites. The Rb-Sr isochron drawn for the pegmatites is 26～31 Ma,(i.e.in Himalayan).The homogenization temperatures of melt and liquid inclusions in minerals vary from 185 to 920℃,which are comparable to the inclusions observed in banded migmatites and ptygmatic quartz veins in the surrounding metamorphic rocks. The mineralization fluids of the pegmatite were rich in HCO_3 and CO_2,and their compositional assemblages are comparable to metamorphic fluids.Results of H,O,C,Si etc.isotopic analyses and REE,and Be analyses indicates that the sources of mineralization components that formed the pegmatites are closely associated with metamorphic fluids and the enclosing metamorphic rocks. A pegmatite structure simulation experiment was conducted at high temperature and pressure(840℃and 1,500×105Pa.),with various metamorphic rock samples in a water-rich and volatile-rich environment.When the liquidus was reached,the temperature was gradually decreased at the rate of 5～10℃/day over a time period of three months.SEM energy-dispersive spectrum analyses were performed on the experimental products.A series of pegmatoid textures were observed including zonal texture,megacryst texture,drusy cavities,crystal druses,and vesicular texture along with more than ten types of minerals including plagioclase,microcline,quartz and biotite.Different metamorphic rock melts generated different mineral assemblages.Experiment results revealed that the partial melting of metamorphic rocks could form melts similar to pegmatite magmas. Based upon the geological characteristics,geochemistry,and pegmatite texture simulation experimental results,it is concluded that the mineralization components of Ailaoshan aquamarine-bearing pegmatites came from metamorphic rocks.The petrogenetic model for the origin of pegmatites is related to ultrametamorphism and metamorphic anatexis.  相似文献   

UKF滤波算法在数据同化中的应用          下载免费PDF全文

黄春林  李新 《热带气象学报》2007,23(6):617-622

介绍了一种新的数据同化算法（UKF，Unscented Kalman Filter），该算法不需要计算伴随矩阵，就能够解决模式的非线性问题。以Lorenz系统为例，进行了数据同化的数值试验。结果表明：基于UKF的同化方案与背景场的初始值无关，它能有效地抑制状态变量误差的增长，同化结果精度高。  相似文献