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平流层爆发性增温是否可以被提前预报?——以2018年2月一次事件为例
作者:饶建               发布时间:2019/5/17 10:49:52              浏览量:391

平流层爆发性增温(SSW)是平流层乃至气候系统中最为激烈的变化之一。当SSW发生时,平流层极区温度可以在短短数天内上升20-50℃以上。因此,对SSW的形成机理、型态分类、SSW低层影响和数值模拟的研究一直从未中断。相比之下,人们对SSW可预报性的研究仍投入不足,这大大限制了我们利用平流层信号预报对流层天气的能力。

近期,我院饶建博士、陈海山教授、虞越越教授和周洋博士等利用国家气候中心的BCC_CSM预报产品对发生在2018年2月的一次强SSW事件的可预报性进行了研究。他们的研究结果发现(图1),当起报时间早于SSW爆发时间3-4周(D-28、D-21)时集合(28个成员)平均和绝大多数的集合成员不能很好地捕捉到SSW爆发前的西风减速阶段。D-28集合有5个成员预报出了绕极西风转为东风,但时间均晚于观测数天。相比之下,D-14集合中预测出纬向西风反转为纬向东风的成员数目增加至8个。此外,绝大多数的集合成员都能够预报出第二个纬向风减速阶段,但集合平均预报效果仍然欠佳。D-7集合中成功预报出SSW爆发的成员数量增加到15,所有成员均预报出2月11日前后绕极西风的迅速减速情况。一般而言,起报时间愈接近SSW的爆发时间,预测评分越高。D-28、D-21、D-14和D-7试验的预测评分分别为5/28、1/28、8/28和15/28。如果定义有效预报的阈值在30~50%以上,这也意味着2018年2月的这次SSW事件的预报有效时间并不超过2周。


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图1 观测和预报的绕极西风(即60°N/10hPa纬向风)演变情况(a-e)和各个集合预报出SSW的百分比情况。前五幅图分别为起报事件早于SSW爆发时间28天、21天、14天、7天和0天左右的预报集合(D-28……D-0),灰色线为各个集合成员的预报结果,黑色虚线为集合平均,黑色实线为观测。最后一幅图为五个预报集合预报出SSW的百分比(灰色实心柱状图),时间误差在五天以内;空心柱状图和误差棒为BCC_CSM模式中相应时间段SSW发生的气候态与标准差,作为SSW爆发预报的阈值。

 

文章已在《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》期刊发表:

Rao, J., Ren, R., Chen, H., Yu, Y., & Zhou, Y., 2018: The stratospheric sudden warming event in February 2018 and its prediction by a climate system model. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123 (23): 13332–13345. https://doi.org/10.1029/2018JD028908

 

相关研究工作还在继续,敬请关注。扩展阅读,了解更多:Rao, J., Ren, R., Chen, H., Liu, X, Yu, Y. & Yang, Y., 2019: Sub-seasonal to Seasonal Hindcasts of Stratospheric Sudden Warming by BCC_CSM1.1(m): A Comparison with ECMWF. Advances in Atmospheric Sciences, 36 (5): 479–494. https://doi.org/10.1007/s00376-018-8165-8