不同随机物理扰动方案在一次暴雨集合预报中的对比研究

来源：高原气象杂志2017年第2期北京时间：

作者：蔡沅辰;闵锦忠;庄潇然

单位：南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 南京 210044;气象灾害教育部重点实验室/南京信息工程大学, 南京 210044

摘要：天气预报系统对模式本身的误差非常敏感，尤其是次网格物理参数化过程的不确定性对天气预报系统的准确性具有重要影响。由于风暴尺度系统时间尺度较小、发展剧烈以及高度非线性，传统的中期集合预报方法不再适用。本文将随机物理扰动方案（Stochastic Perturbed Parameterization Tendencies scheme，SPPT）、随机动能补偿方案（Stochastic Kinetic-Energy Backscatter scheme，SKEB）以及混合模式扰动方案（SKEB+SPPT）引入风暴尺度集合预报系统，对2014年5月31日安徽的一次强对流天气过程进行数值模拟，并评估集合预报效果和分析扰动特征及能量变化特征。结果表明：适用于本次天气过程的SPPT方案的时空尺度分别为3 h和60 km；混合模式扰动方案提高了SPPT方案和SKEB方案的集合预报离散度，减小了预报误差，且提高了预报的准确性；混合模式扰动方案减少了SPPT方案和SKEB方案对降水的空报和漏报；混合模式扰动方案的扰动空间分布在预报初期与SPPT方案类似，随着预报时间的推移，其扰动空间形态分布转换为与SKEB方案类似；混合模式扰动方案的扰动动能在所有尺度上都要明显大于其他两种方案，表明两种随机物理扰动方案的结合可以有效弥补两者在不同尺度上的能量缺失。

关键词：风暴尺度;集合预报;模式扰动

基金资助：国家自然科学基金项目（41430427，40975068）