基于观测扰动的集合预报EDA初值扰动方法研究

• 作者: 张涵斌 计燕霞 陈敏 孙鑫 夏宇
• 来源期刊: 气象
• 学科: 地球科学
• 关键词: 对流尺度集合预报 集合资料同化 初值扰动
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 论文|Articles
• 页码范围: 406-417
• 页数: 12页
• 分类号: P456
• 语种: 中文
• DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2021.102301

摘要

北京城市气象研究院初步发展了3 km分辨率的华北对流尺度集合预报系统.为构建适用于该系统的初值扰动,设计了观测随机扰动方案,并与全球集合预报动力降尺度背景场相结合,利用三维变分同化方法构建了集合资料同化(EDA)初值扰动;开展了EDA方案在华北对流尺度集合预报系统中的批量试验,并与动力降尺度初值扰动方法进行了对比.结果表明:观测扰动构建方法合理,能够产生与观测误差量级相当且正态分布的观测扰动;动力降尺度方法初始离散度较大,EDA方案如果同化单一未扰动观测会约束各成员的集合离散度,而同化扰动观测之后相对于同化单一观测而言离散度增加,且基于观测扰动的EDA初值扰动场能够代表背景场和观测的不确定信息;从统计检验结果来看,相对于动力降尺度,EDA初值扰动方法可以大幅减少短预报时效的预报误差,集合离散度略有减少,而集合概率技巧评分具有较明显提升;降水概率预报检验结果表明EDA方法能够显著改善动力降尺度方法对强降水的漏报现象,对于局地降水的量级和时段具有更准确的预报能力;试验时段内的统计降水评分结果也表明,不管是小雨、中雨还是大雨量级,EDA方法均能够获得更好的概率预报评分效果.