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中图分类号:P41文献标识码:A
摘要:持续性天气异常可以引发多种严重的气象灾害,深入了解持续性重大天气异常,提高其预报能力、延长其预报时效可以有效减少持续性天气异常给人民生活生产造成的危害。本文针对我国持续性天气异常预报的意义及该项研究的现状和方向作了浅述。
关键词:持续性天气异常预报;现状;方向
一,持续性天气异常的危害及持续性天气异常研究的意义
据中央气象台监测显示,截至2013年7月29日,持续 高温少雨的天气,使中国西北宁夏、新疆、甘肃部分地区遭遇干旱,农业生产和群众生活受到影响。与此同时,受持续降雨影响,松花江流域发生1998年以来最大洪水,嫩江上游发生超50年一遇的特大洪水,黑龙江发生1987年以来最大洪水,黑龙江、嫩江和松花江干流800 多处堤防发生渗漏、冲刷、管涌等险情。持续性天气异常给人们的生活生产造成了严重的危害。
气候异常是对气候正常相对而言的。所谓气候正常,是指气候的变化接近于多年的平均状况,比较合于常规和较适宜于人类的活动和农业生产。气候异常则是指不经常出现的,如奇冷、奇热严干、大雨严冰、强风等。
有研究者对近六十年来我国持续性暴雨事件的统计发现,六十年来,我国持续性重大天气异常事件呈现出频次增多、强度增大、影响范围呈不断增长的趋势。持续性天气异常可以引发多种严重的气象灾害,如夏季持续性暴雨引发的洪涝、持续性的高温热浪、冬季雨雪冰冻灾害、春秋季低温连阴雨以及持续干旱少雨天气等。无论哪一种持续性天气异常都会给人民的生产生活造成了严重的影响,使得国民经济遭受重大损失,甚至还会威胁到人民的生命财产安全。深入了解持续性重大天气异常,提高其预报能力、延长其预报时效是各级政府与广大人民群众对气象科技工作者提出的迫切需要解决的科学问题,对社会和经济的发展具有十分重要的意义。
二,持续性天气异常预报的研究现状
目前最先进的天气预报的时效为10天左右,我国目前天气预报的能力已经接近7天。
过去几十年,我国中期天气预报的发展主要经历了自然天气周期法、天气型分类法、指数循环法等统计与诊断预报方法和以中期数值预报为代表的动力预报方法的发展历程。最近十多年来,中期数值天气预报取得了很大的进展,特别是资料同化技术和模式的性能都有了很大的提高,模式的耦合技术也有了进一步发展。
总的看来,我国虽然开始探索发展延伸期预报技术,但针对持续性重大天气异常的机理和预报理论研究这样的重大科学难题还缺乏深刻认识。从科学上看,对持续性重大天气异常一到两周以上的预报是目前最具有挑战性的课题。
一到两周以上的天气预报是介于短期天气预报和短期气候预测之间最薄弱的环节,缺乏有效的预报理论和方法,对其的研究也是当今国内外气象界共同面临的重大前沿气象科学技术问题。把预报时效延伸到对政府有决策价值的时间长度(1~2周以上),研究我国持续性重大天气异常形成机理的新理论和新预报方法,已成为我国气象领域面临的重大挑战。
目前,我国发展了以海面温度异常和青藏高原积雪异常的外部强迫信号等为主要因子的短期气候预测的理论与方法。虽然预测能力有限,但已经具有较完整的理论基础,基于动力与统计相结合的短期气候预测业务系统已经建立。然而,在时效为一到两周及其以上的延伸期预报领域,我国一直没有重大突破。
究其实质,对持续性重大天气异常一到两周以上的预报主要取决于一些大气的慢变过程和地球表面的外强迫因子。延伸期预报时效还可在大气的持续记忆的特点和一些长生命史的缓慢振荡中挖掘潜力:如把大气低频振荡作为持续性天气异常延伸预报的关键切入点进行研究与预报试验。低频振荡是大气环流的准周期变化,主要有两个主要频带,分别为十到二十天和三十到六十天。三十到六十天振荡,后被称为MJO。对于绝大多数异常天气现象,目前确定性的天气预报限制在十天以内,而MJO活动在季节内的时间尺度上可能存在至少十五到二十五天(甚至更长)的可预报性。利用MJO的准周期变化特征来预报相关地区的持续异常天气过程一直是国际努力的方向。再如通过集合预报也是提高已有条件下的数值预报能力和延伸预报时效的重要途径之一。利用不同初始条件所做预报的集合预报技术可以减少初值敏感等带来的误差。同样,采用多模式结合可以减少由于模式物理过程的不确定性而导致的预报误差,从而提高模式的预报技巧。
三,持续性重大天气异常预报的研究方向
持续性的重大异常天气往往是多种时空尺度、多种外强迫因子共同作用的结果,这使得准确预报持续性重大异常天气极为困难。虽然困难重重,但也并非无计可施。要深入理解持续性重大异常天气发生的原因以及关键影响因子的异常特征, 并在数值模式上对这些关键因子的预报在时效上要增长,准确率要提高。
重大持续性天气异常的形成,涉及到局地复杂的下边界强迫以及海陆气相互作用影响的物理过程、尤其是青藏高原的动力和热力影响。能否产生持续性重大天气异常,特别是持续性强降水取决于大尺度环流的异常程度和持续时间,既取决于来自海洋上的暖湿空气的强弱和持续时间,同时也取决于来自于北方的冷空气的强度和持续时间,只有当冷、暖空气稳定地持续对峙时才会形成我国持续性降水天气,
开展持续性重大天气异常的预报必然要涉及到预报强降水持续时间、出现的区域和范围以及强降水的强度,同时也还涉及到预报时效要达到一到两周以上的难题。持续性强降水的发生往往与大尺度环流的持续异常直接相关。
持续性重大天气异常通常发生在有利于其形成的大尺度环流持续异常背景条件下,不断出现能产生强降水的天气尺度系统的频繁活动以及形成有利于产生强降水天气系统生成、发展的动力、热力条件与水汽条件。正因为如此,其研究主要涉及到大尺度环流和天气尺度系统之间的相互作用;它还涉及到不同空间尺度的大气环流的相互作用;还涉及几小时(中尺度系统)至几十天(低频波)的多时间尺度相互作用的问题。所以它具有多时空尺度相互作用、不同层次、不同纬度带大气环流的相互作用的复杂性。所以,今后这一方面主要的研究内容需从半球尺度、大陆尺度、天气尺度和中尺度多尺度天气系统的相互作用入手,研究产生持续性重大天气异常的多尺度天气波动的演变特征,剖析大气遥相关对持续性天气异常环流的作用,研究形成我国持续重大天气异常的低频振荡的形成源地、传播特征及其对持续性重大天气异常形成的作用和机理以及研究建立形成我国持续性重大天气异常的物理模型。
在持续性天气异常预报的研究中,应发展物理诊断与统计分析理论和方法,在此基础上寻找影响大尺度环流持续异常背景形成和活跃的天气尺度系统发生、发展以及中尺度系统形成和发展的物理过程与物理因子及其与持续性重大天气异常的关系,在观测资料和模式预报结果中把握关键环流异常特征,提取相应的强信号,从而建立持续性重大天气异常物理统计预报的理论和方法,以更好地实现持续性天气异常预报的突破。
综上所述,持续性天气异常预报意义重大,我国在持續性天气异常预报方面取得了很大突破,但仍需明确研究的方向和内容,提高预报时效。
参考文献:
[1]翟盘茂 倪允琪 陈阳.我国持续性重大天气异常成因与预报方法研究回顾与未来展望.地球科学进展. 2013.28
[2]龚志强 王艳娇 王遵娅 马丽娟 孙丞虎 张思齐.2013年夏季气候异常特征及成因简析.气象.2014.01期
摘要:持续性天气异常可以引发多种严重的气象灾害,深入了解持续性重大天气异常,提高其预报能力、延长其预报时效可以有效减少持续性天气异常给人民生活生产造成的危害。本文针对我国持续性天气异常预报的意义及该项研究的现状和方向作了浅述。
关键词:持续性天气异常预报;现状;方向
一,持续性天气异常的危害及持续性天气异常研究的意义
据中央气象台监测显示,截至2013年7月29日,持续 高温少雨的天气,使中国西北宁夏、新疆、甘肃部分地区遭遇干旱,农业生产和群众生活受到影响。与此同时,受持续降雨影响,松花江流域发生1998年以来最大洪水,嫩江上游发生超50年一遇的特大洪水,黑龙江发生1987年以来最大洪水,黑龙江、嫩江和松花江干流800 多处堤防发生渗漏、冲刷、管涌等险情。持续性天气异常给人们的生活生产造成了严重的危害。
气候异常是对气候正常相对而言的。所谓气候正常,是指气候的变化接近于多年的平均状况,比较合于常规和较适宜于人类的活动和农业生产。气候异常则是指不经常出现的,如奇冷、奇热严干、大雨严冰、强风等。
有研究者对近六十年来我国持续性暴雨事件的统计发现,六十年来,我国持续性重大天气异常事件呈现出频次增多、强度增大、影响范围呈不断增长的趋势。持续性天气异常可以引发多种严重的气象灾害,如夏季持续性暴雨引发的洪涝、持续性的高温热浪、冬季雨雪冰冻灾害、春秋季低温连阴雨以及持续干旱少雨天气等。无论哪一种持续性天气异常都会给人民的生产生活造成了严重的影响,使得国民经济遭受重大损失,甚至还会威胁到人民的生命财产安全。深入了解持续性重大天气异常,提高其预报能力、延长其预报时效是各级政府与广大人民群众对气象科技工作者提出的迫切需要解决的科学问题,对社会和经济的发展具有十分重要的意义。
二,持续性天气异常预报的研究现状
目前最先进的天气预报的时效为10天左右,我国目前天气预报的能力已经接近7天。
过去几十年,我国中期天气预报的发展主要经历了自然天气周期法、天气型分类法、指数循环法等统计与诊断预报方法和以中期数值预报为代表的动力预报方法的发展历程。最近十多年来,中期数值天气预报取得了很大的进展,特别是资料同化技术和模式的性能都有了很大的提高,模式的耦合技术也有了进一步发展。
总的看来,我国虽然开始探索发展延伸期预报技术,但针对持续性重大天气异常的机理和预报理论研究这样的重大科学难题还缺乏深刻认识。从科学上看,对持续性重大天气异常一到两周以上的预报是目前最具有挑战性的课题。
一到两周以上的天气预报是介于短期天气预报和短期气候预测之间最薄弱的环节,缺乏有效的预报理论和方法,对其的研究也是当今国内外气象界共同面临的重大前沿气象科学技术问题。把预报时效延伸到对政府有决策价值的时间长度(1~2周以上),研究我国持续性重大天气异常形成机理的新理论和新预报方法,已成为我国气象领域面临的重大挑战。
目前,我国发展了以海面温度异常和青藏高原积雪异常的外部强迫信号等为主要因子的短期气候预测的理论与方法。虽然预测能力有限,但已经具有较完整的理论基础,基于动力与统计相结合的短期气候预测业务系统已经建立。然而,在时效为一到两周及其以上的延伸期预报领域,我国一直没有重大突破。
究其实质,对持续性重大天气异常一到两周以上的预报主要取决于一些大气的慢变过程和地球表面的外强迫因子。延伸期预报时效还可在大气的持续记忆的特点和一些长生命史的缓慢振荡中挖掘潜力:如把大气低频振荡作为持续性天气异常延伸预报的关键切入点进行研究与预报试验。低频振荡是大气环流的准周期变化,主要有两个主要频带,分别为十到二十天和三十到六十天。三十到六十天振荡,后被称为MJO。对于绝大多数异常天气现象,目前确定性的天气预报限制在十天以内,而MJO活动在季节内的时间尺度上可能存在至少十五到二十五天(甚至更长)的可预报性。利用MJO的准周期变化特征来预报相关地区的持续异常天气过程一直是国际努力的方向。再如通过集合预报也是提高已有条件下的数值预报能力和延伸预报时效的重要途径之一。利用不同初始条件所做预报的集合预报技术可以减少初值敏感等带来的误差。同样,采用多模式结合可以减少由于模式物理过程的不确定性而导致的预报误差,从而提高模式的预报技巧。
三,持续性重大天气异常预报的研究方向
持续性的重大异常天气往往是多种时空尺度、多种外强迫因子共同作用的结果,这使得准确预报持续性重大异常天气极为困难。虽然困难重重,但也并非无计可施。要深入理解持续性重大异常天气发生的原因以及关键影响因子的异常特征, 并在数值模式上对这些关键因子的预报在时效上要增长,准确率要提高。
重大持续性天气异常的形成,涉及到局地复杂的下边界强迫以及海陆气相互作用影响的物理过程、尤其是青藏高原的动力和热力影响。能否产生持续性重大天气异常,特别是持续性强降水取决于大尺度环流的异常程度和持续时间,既取决于来自海洋上的暖湿空气的强弱和持续时间,同时也取决于来自于北方的冷空气的强度和持续时间,只有当冷、暖空气稳定地持续对峙时才会形成我国持续性降水天气,
开展持续性重大天气异常的预报必然要涉及到预报强降水持续时间、出现的区域和范围以及强降水的强度,同时也还涉及到预报时效要达到一到两周以上的难题。持续性强降水的发生往往与大尺度环流的持续异常直接相关。
持续性重大天气异常通常发生在有利于其形成的大尺度环流持续异常背景条件下,不断出现能产生强降水的天气尺度系统的频繁活动以及形成有利于产生强降水天气系统生成、发展的动力、热力条件与水汽条件。正因为如此,其研究主要涉及到大尺度环流和天气尺度系统之间的相互作用;它还涉及到不同空间尺度的大气环流的相互作用;还涉及几小时(中尺度系统)至几十天(低频波)的多时间尺度相互作用的问题。所以它具有多时空尺度相互作用、不同层次、不同纬度带大气环流的相互作用的复杂性。所以,今后这一方面主要的研究内容需从半球尺度、大陆尺度、天气尺度和中尺度多尺度天气系统的相互作用入手,研究产生持续性重大天气异常的多尺度天气波动的演变特征,剖析大气遥相关对持续性天气异常环流的作用,研究形成我国持续重大天气异常的低频振荡的形成源地、传播特征及其对持续性重大天气异常形成的作用和机理以及研究建立形成我国持续性重大天气异常的物理模型。
在持续性天气异常预报的研究中,应发展物理诊断与统计分析理论和方法,在此基础上寻找影响大尺度环流持续异常背景形成和活跃的天气尺度系统发生、发展以及中尺度系统形成和发展的物理过程与物理因子及其与持续性重大天气异常的关系,在观测资料和模式预报结果中把握关键环流异常特征,提取相应的强信号,从而建立持续性重大天气异常物理统计预报的理论和方法,以更好地实现持续性天气异常预报的突破。
综上所述,持续性天气异常预报意义重大,我国在持續性天气异常预报方面取得了很大突破,但仍需明确研究的方向和内容,提高预报时效。
参考文献:
[1]翟盘茂 倪允琪 陈阳.我国持续性重大天气异常成因与预报方法研究回顾与未来展望.地球科学进展. 2013.28
[2]龚志强 王艳娇 王遵娅 马丽娟 孙丞虎 张思齐.2013年夏季气候异常特征及成因简析.气象.2014.01期