BAMS:如何准确预测灾害性天气气候事件?

学术   2024-12-01 23:53   中国香港  


随着灾害性天气气候事件的频繁发生,提前两周准确预测周平均降水、风、光等气象要素,即高技巧“次季节预测”,是防范洪水、热浪、野火等自然灾害,实现新能源高效利用、物流高效运营、农业安全生产等社会高质量运转的基础。然而,当前国际上最先进的预测系统,如ECMWF系统,对周平均陆地降水的预测技巧(0.5相关系数阈值)也只有一个星期,难以满足高质量社会发展的需求。其背后一个原因是我们尚不清楚哪些极端事件具有较高的可预报性。


为解决次季节预测技巧偏低的国际难题,中山大学大气科学学院通过走访各省、州、室气象局,吸取各区域的预测经验,与国家气候中心等国内外机构合作,从可预报性的角度解释了高技巧次季节预测难以突破一周的原因,并提出了通过识别高技巧预测机会和障碍(OBs-Opportunities & Barriers)来提高预测水平的行业应用方法(图1)。


以东亚夏季风降水为例,其次季节可预报性主要来源于强次季节事件;稳定传播的欧亚和热带大气波动作为预测机会(Os),其驱动的强次季节事件的预测技巧能够提高到两周,而不稳定传播的青藏高原-东亚季风波列作为预测障碍(Bs),其驱动的强次季节事件预测技巧不足一周。在业务操作中,我们需要建立一套历史回报系统,用于辨识高技巧预测的OBs;如果系统预警两周后会发生强降水、高温、无风、无光等强次季节事件,需在过去几天的观测数据中辨识有无预测机会(Os)的信号,如果有则需要提高此次预测的信心发布预警。辨识出来的障碍(Bs)也为预测系统的改进提供研究的方向。


本文提出的高技巧次季节预测机会与障碍(OBs)辨识方法可以帮助我们识别不同极端事件的可预报性。例如针对致灾极端暴雨的天气预报,可以分辨出哪些中尺度对流系统(MCS)控制的暴雨具有较高的预报技巧,服务于早期预警。 


*文本来自中山大学大气学院风能预报预测实验室刘飞教授。


图1:高技巧次季节预测机会与障碍(OBs)辨识方法。

1.针对预测对象,辨识历史回报实验中预测技巧好/坏的次季节事件;

2.确定观测资料中好/坏事件的前期信号;

3.计算前期信号传播稳定度,稳定度高/低的信号为预测机会/障碍;

4.在实际预测中,根据观测中有无预测机会来确定提前两周的预测信心。

改自Liu et al. 2024BAMS.



🔹论文标题:

Opportunities and barriers for skillful sub-seasonal prediction of East Asian summer precipitation


🔹本文作者包括:

中山大学大气学院风能预测实验室刘飞(通讯)

广东省气象局周家辉

中山大学大气科学学院董文杰(通讯)、范可

夏威夷大学Bin Wang 

热带所Jeremy Cheuk-Hin Leung

瑞典哥德堡大学/清华大学Deliang Chen

中科院大气物理研究所林中达、黄刚

海洋局第二研究所In-Sik Kang

中国气象局巢清尘、柯宗建、刘伯奇

南京信息工程大学徐邦琪


Liu F.*, J., Zhou, B. Wang, J. Leung, D. Chen, Z. Lin, I. Kang, Q. Chao, Z. Ke, K. Fan, B. Liu, G. Huang, P. Hsu, and W. Dong*, 


2024: Opportunities and barriers for skillful sub-seasonal prediction of East Asian summer precipitation. Bulletin of the American Meteorological Society., 105, E2216–E2230, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-24-0055.1.





期刊介绍

Bulletin of the American Meteorological Society

本刊是针对大众读者的AMS旗舰期刊,覆盖天气、水和气候领域的同行评审文章、简述、评论和趣事短文。




美国气象学会公报 /

BAMS

ISSN: 0003-0007

eISSN: 1520-0477

https://www.ametsoc.org/index.cfm/ams/publications/bulletin-of-the-american-meteorological-society-bams/








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