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[气候预测] 对于数值盲区的一些讨论和看法

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发表于 2020-1-3 19:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 tom.hp 于 2020-1-3 19:30 编辑

这个问题可谓老生常谈,从我们开始关注天气开始,中长期数值预报存在的不确定性始终存在,现在经过10多年,其误差并没有随着科技进步而改善,相反的,从我们观察和分析切入角度越来越深,不确定性好像不减反增,这里正好有一个典型的例子供大家讨论。

现在数值盲区确实厉害,昨天和今天的500hPa层面EC240H显示的东亚环流完全不同,或者说是几乎相反的模式,所以中期推算“失之毫厘,谬以千里”,牵一发而动全身,我们做分析预测判断需要谨慎。

我们来看,今天1月3日00UTC最新EC预测的500hPa层面216-240H显示我国中东部地区正在遭受一股寒潮的侵袭,从北半球图中显示的上下游阻塞已经形成有利于极涡分裂南下,我国自北向南将出现明显降温天气。

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再看1月2日12UTC的500hPa层面240H,也就是最新之前的一报,东半球极涡基本盘旋在俄罗斯北部靠近北冰洋沿海,从北半球图上明显是偶极子形势,和上图风马牛不相及,更不会看得出有什么关联,如果是不给予日期的盲看,我肯定不会想到竟然是连续两报。

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UTC12-2.png

最后我们再来看一下1月2日00UTC的500hPa层面240H,也就是距最新一报24小时前的天气图,东半球极涡和1月2日12UTC这报比较接近的,说明可信度理论上应该是前两报比今天最新的要来得准确。

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那么为什么会出现如此巨大的误差?以至于结果竟然可以相反。(这里先解释一下何为气象意义上的相反环流:举个通俗的例子,预报大暖结果大冷就是相反,预报下雨结果晴天也是相反的一种表现)

初始场的不同,或者运算过程中某一个大尺度天气系统出现了偏差例如阻塞的位置和强度,就会导致之后一系列放大误差,即蝴蝶效应。1月2日00UTC、12UTC、1月3日00UTC的3张120H的图虽然区别不大,不过阻塞和切断的强度已经有了有些变化,只能说大趋势到现在都是基本一致的。

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再看1月3日168H和1月2日00UTC和12UTC的192H,可以发现上下游阻塞明显发生了巨大变化,这个变化直接导致最后整个环流的相反性。

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可见,时效越长有效性越低,这个难关还是未被攻破。但并不是随着每天更新就一定可以认为中长期新报比旧报更具有参考价值,一个数值的改变足以影响全局,下垫面反馈也同样可以对大气环流造成很明显的改变,例如大面积积雪效应往往可以使得原来的冷空气临近调强很多。不确定因素很多,也欢迎大家各抒己见,提高分析能力。






发表于 2020-1-3 21:32 | 显示全部楼层
常见还有一个问题:环流大调整时,没算出一个次生气旋,短波不对,或者里海冰雪反馈导致的南支不对
发表于 2020-1-4 10:14 | 显示全部楼层
目前模式短期预测的准确率较高,突出体现就在于台风24小时路径预报误差能够缩小到70公里左右,大概相当于县级的差距。但超过72小时的预报由于误差逐渐累加,慢慢地就不大行,这个目前没有本质的改善。
     
其实气象部门内部经常释用集合预报产品(ENSEMBLE),也就是通过多加扰动得出多家成员的不同演算结果,集成后以百分位或者概率来看环流和要素的预报情况,这个可以稍为改善根据数值模式演算推导的主观结论的准确度。
      
不过单独通过外网一般很难得到集合预报结果,通过官网看到的通常只是确定性模式。只根据确定性模式来看,经常就有盲期随便几报就大相径庭的情况了。
 楼主| 发表于 2020-1-4 20:58 | 显示全部楼层
li0627 发表于 2020-1-4 10:14
目前模式短期预测的准确率较高,突出体现就在于台风24小时路径预报误差能够缩小到70公里左右,大概相当于县 ...

对于临近的台风确实现在准确度高了很多,但是对于中期的还是会出现极大的误差甚至相反的情况。举个例子,2019年11月下旬那次台风就从原来的西行进入南海变成北上东海,并且如果同一海域多个气旋并存对于后期就会有很大的不确定性。

从最近几年持续的关注中,对于CFS数值统计出一个规律,只要是新地岛附近南下的寒流一般在7-10天后容易引起东亚的一次寒潮过程,但是每次CFS总是对于南下的幅度估计错误,认为不会南下,原因可能在于俄罗斯远东地区和蒙古国缺乏足够的数据支持导致运算模式出现问题。
发表于 2020-1-6 22:42 | 显示全部楼层
外东北到西伯利亚一带的气象站密度很低,可能是数值的盲区之一。
而这一带对冷空气南下程度的影响是非常之大的。
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