[发明专利]一种风暴尺度集合预报扰动方法

摘要

本发明涉及一种风暴尺度集合预报扰动方法，以观测资料分析、同化和数值模拟为主要手段，将集合预报方法和强对流天气预报相结合，针对全球中期集合预报和风暴尺度强对流集合预报的本质差异，围绕建立适用于多类型风暴系统并根据实时发展的强对流系统特征自适应的构造扰动方案的风暴尺度集合预报系统这一最终目标。有益效果为：通过变分同化的集合使得集合扰动具有物理和动力的协调性；通过随机物理扰动方法改善边界层模式变量的集合离散度；通过自适应地选择对实时发展的风暴系统敏感的扰动变量选择对风暴发展影响最显著和敏感的变量进行扰动，更有针对性，也增加了集合离散度。

主权项

1.一种风暴尺度集合预报扰动方法,其特征在于包括如下步骤：1)采用天气研究和预报模式高级研究版的数值预报模式建立一个外、内层水平格距分别为12、2公里的风暴尺度集合预报系统；所述系统的控制预报的分析场由欧洲中期天气预报中心的高分辨率全球分析场的观测资料生成，所述系统的集合成员的边界条件由欧洲中期天气预报中心的全球集合预报系统35公里分辨率的集合预报提供；2)自适应选择扰动变量：对于任意一种强对流天气，当垂直风切变、螺旋度、沙氏指数和Jefferson指数中两个或多个变量都支持其发生时，自动地将扰动在这种强对流天气中较为敏感的模式变量设定为最合适的扰动变量；3)确定运行区域和分辨率，通过多个个例统计并结合步骤2)中最合适的扰动变量，确定需要扰动的物理过程，进行扰动集合；4)结合区域集合预报较小尺度扰动结构，在模式内外层区域生成相互正交且能够在对流区域快速增长的扰动结构，采用谐区域提供初始扰动；而后进行第二次混合过程，即将外层模式区域和内层模式区域的扰动进行调整，获得合理的集合成员的扰动信息；5)将所述合理的集合成员的扰动信息构造三个集合分量：扰动的观测集合、来自于风暴尺度集合预报短期预报的背景条件集合以及以观测形式被同化的欧洲中期天气预报中心全球集合预报初始条件集合，对所述三个集合分量的集合成员进行三维变分同化，确保每个集合成员在保持自身与其他成员的离散度的同时，使集合成员自身更接近真值并在从对流尺度到天气尺度的多尺度上进行热动力协调。