当前位置:新闻阅读
CFSv2模式次季节预报对平流层大气质量环流的预测能力评估
作者:虞越越               发布时间:2019/3/4 16:20:25              浏览量:814

近日,我院青年教师虞越越博士在国际权威期刊《Climate Dynamics》发表了题为“Sub-seasonal Prediction Skill for the Stratospheric Meridional Mass Circulation Variability in CFSv2”的研究成果。对于北半球冬季,寒潮低温是出现最为频繁、影响最为广泛的极端天气。北半球冬季极端低温事件次季节尺度预测水平的提升,可大大提高其衍生、次生灾害的监测预警水平,为政府机关部署规划防灾减灾各项工作争取充足的时间,最大程度地避免或减轻灾害影响。然而,次季节尺度预测介于数值天气预报和短期气候预测之间,仍然是搭建无缝隙、一体化气候预测系统的难点所在。在寒潮低温次季节尺度预报因子不足的当下,虞越越博士与合作者佛罗里达州立大学Ming Cai教授开创性地着眼于可能具有次季节可预测性并与地面温度存在有机联系的较快平流层信号——平流层大气质量环流:在60°N 附近,通过具有深厚垂直结构的大尺度行星波,平流层向极地的暖空气质量输送往往与低层向中纬度地区的冷空气输送在天气尺度上紧密相关,可指示70%以上的大陆尺度寒潮低温事件。然而,业务预报模式对平流层大气质量环流是否具有次季节预报能力,仍须对其进行系统性的定量评估。

虞越越博士等人的最新研究采用CFSv2模式次季节尺度预报日资料对2011-2018年冬季平流层大气质量环流关键指数的次季节预测能力进行了评估。评估手段包括针对时间演变特征的相关系数法以及针对事件是否发生和发生时间是否预报准确的Fuzzy 命中率和错报率等多种预报技巧评估指标。研究首先考查了平流层质量环流指数的气候平均和标准差的预报误差,并基于该系统性预报误差设计了一套对平流层大气质量环流次季节模式预测的系统误差校正方案。其次,平流层质量环流季节内变率的预报水平评估显示,其预报极限可延长至20天,大振幅事件的预报极限更长(图)。这为通过动力 (模式对平流层质量环流信号的次季节预报结果)和统计(平流层质量环流与地面异常低温事件的有机联系)相结合的方法对逐个寒潮事件进行次季节预测提供了重要依据。

该研究还考查了CFSv2模式对驱动平流层大气质量环流的大尺度波动的预报能力,发现限制平流层大气质量环流次季节可预测性的主要原因是CFSv2模式对表征波动的斜压不稳定性的波动西倾角度的预测能力较低,而对行星波振幅的预报可长达50天 以上 。

 

论文信息:Yu, YY*, M Cai, CH Shi, RK Yan, J Rao, 2019: Sub-seasonal Prediction Skill for the Stratospheric Meridional Mass Circulation Variability in CFSv2. Clim Dyn. doi: 10.1007/s00382-018-04609-9.

http://cas.nuist.edu.cn/TeacherFiles/file/20190224/6368661164287397545985945.pdf

 

虞越越3.png

图. 60°N平流层大气质量环流关键指数(i.e., 平流层净向极质量通量ST60N及其一波、二波分量ST60N_W1, ST60N_W2)的预报极限(单位:天)。红色柱状图表示基于预报与观测相关系数的预报极限;蓝色、紫色、灰色柱状图分别表示允许3天、2天、1天预报时间误差的强弱事件预报极限。“P”表示异常偏大振幅时段或强事件;“N”表示异常偏小振幅时段或弱事件。