延伸期慢变分量提取及其在华东地区夏季降水预测研究

Precipitation prediction in extended range has been a hot topic and difficult problem at home and abroad in meteorological research, at present the skill of extended range weather forecast for the coming 10-30 days is still poor on the whole, and the study about methods of process forecast for the extended range is less. This project based on the analysis of spatial and temporal scale of summer precipitation in the east China, investigates the error source of numerical model for this region, proposes a new method for extraction the extended range slow varying components based on the objective historical data to avoid the dependence of extracting predictable components technology on numerical model, applies this method to summer extended range weather cases in east China, analyses the variation characteristics of slow varying components in monthly scale and their linkage with weather process. Taking dynamic extended range forecast model as a platform, this project establishes an improving prediction strategy by extracting slow varying components based on the predictability of different components of prediction, provides some new thoughts about the application of dynamical-statistical methods to extended range weather forecast.

延伸期降水一直是国内外的研究热点和难点问题，目前10-30天延伸期预报技巧总体上仍然较低，对于延伸期过程预报的相关方法研究在国内外涉及甚少。本项目旨在基于分析华东地区夏季降水的时空尺度特征，诊断数值模式对该地区延伸期预报误差产生的来源，从客观历史资料出发提出一种利用距平主分量分析筛选提取延伸期慢变分量的新方法，避免提取可预报分量技术对数值模式的依赖性，并将此方法应用于夏季华东地区延伸期天气事件个例中，考察慢变分量在月尺度的变化特征与延伸期天气过程的联系。以月动力延伸期预报模式为平台，针对不同分量的可预报性采取不同的预报策略，建立提取慢变分量改进数值模式延伸期预报方案，为动力-统计方法在延伸期预报中的应用提供新思路。

本项目紧密围绕华东地区夏季降水延伸期预报的研究主题，分析了华东地区年降水的变化特征，对比了不同省份年降水的趋势及不同气候态下的降水空间分布情况，统计分析了华东地区年降水日数和年日降水量的变化趋势。针对华东城市极端强降水事件，选取杭州市为例分析了该地区降水的整体变化趋势和极端变化趋势，加深了对华东地区降水特征的理解。建立了基于自然灾害风险理论的长三角干旱风险评估模型，实现了对长三角地区干旱灾害相对风险等级的区划。评估了海气耦合模式模拟大气季节内振荡的性能，诊断模式模拟偏差产生的可能原因，评估了延伸期动力模式在华东地区特别是对浙江省气象要素的模拟能力。从可预报性角度研发慢变分量提取方法，分别挑选典型海温外强迫年进行统计外推，检验慢变分量逐月的方差变化特征，证明了提取慢变分量方法的有效性和持续性。基于新方法构建华东地区延伸期动力统计预报模型，并应用于2016年长江中下游地区极端梅雨的天气过程中，提取长江中下游梅雨天气的慢变分量，分析10-30天慢变分量所对应的持续环流型，揭示了大尺度环流配置造成持续性异常天气气候事件的可能原因，强调了中高纬阻塞高压的重要性，为华东地区10-30天延伸期预报提供参考。本项目的研究基本达到了原设的科学目标，2017-2019年本项目共资助发表论文9篇。