阻塞的可预报性研究

本项目拟采用非线性优化理论，建立适应于描述欧亚大陆冬季阻塞这一特殊天气事件的非线性优化理论框架，求解相应的非线性优化问题；考察不同类型的扰动在纬向流和阻塞流这两种不同的大气环流背景条件下的结构特征和增长特性；寻找激发阻塞形成（崩溃）的敏感性扰动，研究该类扰动的结构特征和发展演变规律，并探讨纬向流在什么情况下仅转变为经向流，在什么情况下可转变为阻塞流（或者阻塞的一种形态在什么情况下转变为经向流，在什么情况下进而发展为纬向流）；寻找阻塞形成（崩溃）的最优初始场，进而给出阻塞发生（崩溃）的可能的前期征兆。以上问题的研究，有助于我们弄清非线性在阻塞建立（崩溃）过程中的作用，从而更加全面地揭示阻塞环流的发生（崩溃）机理，并可能为提高中期甚至是更长期的天气预报提供新的思路。

采用非线性优化理论，建立了适应于描述阻塞发生的非线性优化理论框架，采用条件非线性最优扰动方法获得了阻塞发生的最优前期征兆，探讨了最优前期征兆的结构特征和发展机制。特别针对欧亚阻塞，探讨了最优前期征兆中行星尺度波和天气尺度波波谱特征以及空间分布，指出天气尺度波子相互作用的重要性。在此基础上，考察了阻塞形成过程中的最快增长初始误差的结构特征和发展机制，指出最优前期征兆与最快增长初始误差在空间模态和演变机理上的相似性关系。这种相似性启示我们可以在由最快增长初始误差确定的敏感区内实施目标观测，一方面可以减少最快增长初始误差出现的可能性，另一方面高分辨率的观测网有助于我们捕捉到最优前期征兆的信息，从而提高对阻塞事件发生的预报能力。