[发明专利]一种面向单模式次季节预报订正的邻域迭代映射方法

说明书

本发明涉及单模式次季节预报订正方法。本发明针对这一问题创新地提出一种面向单模式次季节预报订正的邻域迭代映射方法，首先，针对预报目标格点选取构成邻域预报因子场；其次，提取邻域预报因子场中所有格点的预报结果；然后，对训练期中模式预报输出信息与观测信息进行迭代分析，得到最优权重组合；最后，根据最优权重组合，订正预报结果。创新地通过提取相关区域格点对目标格点预报的有效信息，即将训练期内相关区域中的诸多格点预报映射到目标格点观测，从而改进目标格点的预报结果。在训练期不同阶段，根据其不同重要性自动赋予更合理的权重，从而尽可能地降低了单模式次季节预报的系统偏差。

技术领域

本发明属于天气预报技术领域，具体涉及单模式次季节预报订正方法。

背景技术

近年来，全球温室气体浓度持续升高，增暖愈演愈烈。世界气象组织(WMO)指出，2015–2019年已经成为有气温记录以来最为炎热的五年，全球平均气温较工业化前上升了1.1℃，较2010–2014年上升了0.2℃。在全球气候变化的背景下，极端天气事件如热浪、低温、干旱、洪涝等频繁发生，且强度不断增加。随着经济社会的发展，气象灾害所带来的巨大损失越来越不容小觑，严重影响到人民群众生产生活的方方面面。2008年冬天，持续性的低温与冰冻雨雪天气席卷了大部分地区，成为半个多世纪以来最为恶劣的冬季天气，造成了严重的交通中断、电力匮乏等问题，直接导致至少129人死亡，以及数十亿美元的经济损失。2014年1月，来自北极的一股强冷气流穿越北美，给加拿大与美国带来了严重的寒潮侵袭，受灾人员达到2亿多人。2017年的大西洋飓风是有记录以来最具破坏性的飓风，仅“哈维”飓风造成的损失就超过了1250亿美元。2018年夏天，东北亚的大部分地区遭受了一次罕见的极端高温，持续时间长，影响范围广，造成日本至少138人死亡，韩国至少42人死亡。2019年，欧洲大陆则经历了前所未有的热浪过程，法国南部、西班牙北部多地最高气温超过40℃，多地创下温度观测最高记录。全球范围内多发、频发的极端事件，对人民生活、生命安全和社会经济造成了严重的威胁。

诸多事实表明，面对极端天气灾害，除了建立灾害事件的应急机制，提升应对灾害的能力储备，不同时间尺度的高质量预报，尤其是对极端天气的准确预报，更是防灾减灾建设至关重要的环节之一，带来前瞻性和主动性，无缝隙的气象预报成为国际主流趋势，从分钟尺度到年代尺度的预报被纳入未来数十年地球系统科学领域指导方针的重要指标。数十年来，随着雷达、卫星等硬件设备产品的不断进步，以及数据同化、计算资源等方面的技术提升，研究人员对大气动力系统有了更为深入的理解，数值天气预报技术也得到快速发展，短期天气预报和长期气候预测水平均已得到长足的提高。天气预报一般是针对两周以内天气过程、现象的预报，而气候预测是指对季节及以上时间尺度的气候转变进行预测。但是目前，在中短期天气预报与短期气候预测之间的衔接处，即两周至季节尺度的气象预报，是无缝隙预报中的难点，并导致无法提前数周较为准确地提供天气过程尤其是极端事件(如热浪、寒潮、暴雨等)的预报。

因此，为满足无缝隙预报的需求，填补从天气到气候多时间尺度预报预测的鸿沟，次季节—季节(S2S)尺度的气象预报起着关键的衔接作用，并在能源、农业等领域具有巨大的潜在价值。无论是从专业发展还是社会需求的方面，S2S预报的开展及其预报水平的提高都具有重要的科学意义和广泛的应用价值。

事实上，中短期天气预报通常面临的是初值问题，即大气初始条件对预报结果起着非常重要的作用，其逐日预报的有效预报最长时效为10–14天；而季节到年际尺度的气候预测对大气而言主要是边值问题，主要来自下垫面(如海洋、海冰、陆面等)的强迫影响。介于天气与气候之间，次季节尺度预报既是初值问题，也是边值问题，更加复杂。具体如图1所示。