[发明专利]东北夏季降水多模式组合降尺度预测方法

说明书

以提高中国东北地区夏季降水预测准确率进而提升气候服务能力为目标，研发了东北夏季降水多模式组合降尺度预测方法。该方法兼顾国内外先进的气候模式预报信息和前期实况因子信息，结合模式误差订正技术，并采用奇异值分解方法，分别建立小尺度的东北夏季降水场与大尺度的模式夏季环流预报场及大尺度的前期外强迫实况场的耦合型关系，进而建立东北夏季降水预报模型。并通过对多模式、多方案预测效果的对比检验，得到最优的、具有区域特色的东北夏季降水多模式组合降尺度预报模型。本发明可有效提高国内外气候模式东北夏季降水预测准确率，更好地为政府防灾减灾决策提供技术支撑。

技术领域

本发明属于气候预测领域，具体涉及一种东北夏季降水多模式组合降尺度预测方法。

背景技术

月、季节(尤其是夏季及各月)气候趋势预测一直是短期气候预测的重点和难点，也是政府防汛抗旱工作部署的重要参考。几十年来，为提高气候预测准确率，气象学者开展了大量工作，取得了许多有意义的成果。

目前，短期气候预测总体思路主要有两种，一种是依靠历史资料分析演变规律的统计方法，另一种是依靠物理机制建立数值模式的动力学方法，两种方法各有优势，也均有自身的缺陷。丑纪范(1986)认为：在长期预报中，将统计学方法与动力学方法有机结合，取长补短，通过利用历史统计信息达到修正动力学方法的误差，这不失为一种合理的方法。围绕如何将两种方法更有效结合的问题，国外学者开展了相应的研究(Mo，et al，2002；Tippett，et al，2005)，随后，国内气象学家将动力-统计相结合的思路应用于中国的气候预测应用中，基于气候预测模式的历史回报结果，对长江流域(王启光等，2011)、东北区域(Xiong et al.，2011；熊开国等，2012；Fang et al.，2017)、华北区域(杨杰等，2012)等地的订正和预测方法进行了相应研究。此外，基于模式高技巧输出信息的降尺度方法可以明显改进气候预测的效果，因此，基于模式的统计降尺度方法也得到了广泛应用(贾小龙等，2010；顾伟宗等，2012；Sun and Chen，2012)。降尺度能够从模式预报效果较好的大尺度环流场中提取关键信息，进而推算出降水，较模式直接预测降水更加准确。此外，前期外强迫场的实况也是建立降尺度模型的关键因素，因此，同时考虑模式同期环流场和前期外强迫实况来建立降尺度模型即组合降尺度(Hybrid Statistical Downscaling，简称HSD)，对改进模式降水预测效果可能有更大帮助，我国学者近年来在这方面取得了一些进展(Liu andFan，2012；2013；Liu and Ren，2015；刘颖等，2017)。

通过总结以往研究发现：首先，前人大都将东北夏季降水作为一个整体进行预测，但初夏和盛夏影响因子不同，有必要开展区分初夏和盛夏降水的降尺度预测工作；其次，降尺度预测过程中，往往单纯基于模式预测技巧较高的大气环流信息进行预测，且建立降尺度关系时往往直接应用未订正的模式环流场输出结果，而兼顾订正后的模式环流预测信息和外强迫实况信息的东北初夏和盛夏降水组合降尺度预测工作更不多见；最后，对模式的解释应用大都基于某个单独模式进行研究，多模式集成预测效果和单模式技巧对比的工作略少。因此，为进一步提高模式东北雨季降水预测能力，有必要以国内外多家气候预测模式(BCC_CSM、CFSv2和ECMWF等)输出结果为基础，通过对模式环流预测结果的订正工作，结合前期外强迫实况信息(均由前文诊断分析得到)，进行东北雨季降水的组合降尺度预报研究十分必要。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种东北夏季降水多模式组合降尺度预测方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

步骤一、确定预测对象和预测因子，并对其进行滤噪，预测对象是东北夏季降水场，预测因子是多家模式环流预测场和前期海温实况场，

步骤二、由于模式对中高纬环流预测技巧较低，建模前，首先对多家模式环流预测场进行误差订正；

步骤三、采用SVD方法建立东北夏季降水场与多家模式环流预测场的关系；