南海及周边海域风浪流耦合同化精细化数值预报与信息服务系统简介

面向社会需求,建立覆盖南海及周边海域的高分辨率风-浪-流耦合同化数值预报与信息服务系统。系统包含耦合同化数值预报模式、海洋动力环境数据库与可视化平台两部分。其中,耦合同化数值预报模式由中尺度大气数值预报模式、海浪数值预报模式和区域海洋环流数值模式,在C-Coupler耦合器中进行耦合,引入集合调整Kalman滤波同化模块,在耦合预报前进行大气、海浪和海流的同化后报模拟,为耦合预报模式提供更为精确的初始场。预报结果经海洋动力环境数据库和可视化平台处理后,通过二维和三维可视化展示,向用户提供直观的南海及周边海域海洋环境预报产品。     

中尺度海气浪耦合模式对西北太平洋双台风影响下的海浪预报研究

为了分析中尺度海气浪耦合模式对西北太平洋双台风影响下的海浪预报效果,采用GFS全球预报系统和西北太平洋海洋预报系统预报场驱动区域中尺度海气浪耦合模式,针对西北太平洋一次"双台风"共同影响下的台风浪进行了连续5 d逐日72 h预报,并分析了海浪场预报分布特征,检验了耦合模式的海浪预报性。结果表明,耦合模式能较好地预报出双台风移动路径,以及双台影响下的海浪分布、演变特征。台风浪的最大有效波高与近中心最大风速成正比、中心最低气压成反比的演变规律与模式预报的较为一致,波高的整体预报效果与卫星高度计观测值较为吻合。但台风浪的预报效果受台风强度、所处海域等影响,远海期间海浪的预报效果要优于近海和台风强度明显变化期的。研究结果可为后续耦合模式的台风浪业务化定量预报发展提供有益参考。     

提高分辩率对GLA四阶模式预报影响的二个个例分析

为了说明加倍GLA四阶GCM的水平分辨率,从4°(纬度)×5°(经度)到2°×2.5°网格如何能显著地提高该模式的预报能力,这里介绍两个例个。 第一个个例是1978年9月9日1200GMT的GLA分析后的36小时预报。在这期间位于加拿大的新斯科舍(Nova Scotia)南岸的一个1004hPa弱低压在向东北东移动过程中强烈地发展到987hPa(见图1a和图1b)。这个被称为伊利沙白Ⅱ皇后的风暴的发展被2°×2.5°网格模式非常好地模拟出来。这个模式预报出的中心气压是987hPa,这比4°× 5°模式的预报低10hPa(见图1c和图1d)。这个风暴模拟中的地表强迫和高空涡度收支的相对重要性,将在这次会议上讨论。     

1000hPa温度平均预报的参数化方法

海洋和大气相互制约,预报海表面温度变化所要考虑的因素之一是栈面上大气的温度变化.因此,准确预报出1 000hPa大气温度变化对提高海表面温度预报水平将有很大的帮助.长期温度预报的方法有多种.如Adem[1]的模式,它主要以热力学为基础;还有我国长期数值值预报小组[2]和巢纪平等[3]的模式.他们的预报结果都有一些很成功的预报个例,但仍需作大量的例子才能检验其方法的可倍度.     

基于区域海气浪耦合模式的海洋风场预报性能研究

为评估面向海洋风场的耦合模式预报性能,针对西北太平洋海域,基于一次有无台风过程开展了区域海气浪耦合模式的72 h风场预报应用研究,并重点对1 000 m以下低空风预报进行了GPS观测数据的比对检验评估。结果表明:无论是海面10 m风还是1 000 m以下低空风,耦合模式对无台风日的风场预报效果相对更好;有无台风过程的检验评估均显示,海面低空风预报随时间变化趋势与GPS观测的基本一致,且各高度上均是u分量预报效果好于v分量的;针对台风的耦合模式预报需从模式初始场和物理过程参数化等加以发展完善。     

用一统计动力模式做1000Hpa温度月预报

本文用一简单的统计动力模式,对冬季1000hPa北半球温度作旬及月平均预报试验。采用了三种不同的求平均方法;一是对逐日预报的结果取所需天数的平均;二是用一窗口过滤器求平均;三是导出平均预报公式。预报结果表明,三种方法的旬和月平均预报均超过惯性预报的水平,其中以后两种方法为佳。     

渤海风暴潮数值预报的个例研究

本文叙述利用风暴潮模式和斜压大气模式耦合进行温带风暴潮预报.应用边界层阻尼定律预报风暴潮模式所需的海面风应力.本文进行了渤海风暴潮的个例研究.预报结果清楚地显示了温带风暴潮的特性.一些个例研究指出,风暴潮模式和计算风应力方案是令人满意的,而风暴潮预报精度非常依赖于气象预报.     

Delft3D在天文潮与风暴潮耦合数值模拟中的应用

本文应用Delft-3D水动力学计算软件，以长江口地区为例建立的台风风暴潮、天文潮耦合数值预报模型，对台风风暴潮、天文潮两潮耦合预报模式进行探研和分析。该模式不同于以往的单纯台风增水模型与天文潮叠加的风暴潮模式，而是在计算中直接对天文潮和台风风暴潮进行两潮耦合，有效地消除了近岸地区潮波与增水之间叠加的非线性影响。通过模拟台风8114和7708过境对长江口的影响，并与实测数据比较，预报结果和实测水位过程的对比说明，台风风暴潮耦合数值预报模式对增水和高潮的过程预报是准确的，两者在高水位时同步且相差甚微。     

一个ENSO集合数值预测系统的历史后报试验

对一个热带太平洋海气耦合ENSO集合数值预测系统进行历史后报检验。该系统模式为一个中等复杂程度的耦合模式,其中大气部分为统计模式,海洋部分为动力模式。扰动初始场通过集合卡尔曼滤波同化获得,并引入了模式误差,由一阶马尔科夫随机微分方程生成。集合预报样本数为100个。系统从1993—2011年共19 a的每个月都开始起报,每个预报样本都分别向后预报12个月。给出了El Nino指数时间序列预报结果检验、个例预报检验,以及El Nino指数和热带太平洋SSTA的相关系数和均方根误差检验,计算了模式的平均系统误差,并分析了其不同季节的预报性能。结果表明,系统具有较强的ENSO预测能力,能够提前6~12个月给出有参考价值的预报。     

北印度洋风浪流数值预报系统:Ⅱ-检验分析

基于系统构建工作[1],开展北印度洋风浪流数值预报系统后报和准业务化预报,并利用2013年9月—2014年3月共6个月的资料对预报结果进行了统计检验。结果显示北印度洋风浪流数值预报业务运行稳定可靠,大气模式(WRF)72 h预报的500 hPa位势高度距平相关系数达到89%,海浪模式(SWAN)的72 h有效波高预报的相对误差低于20%,海流模式(ROMS)的72 h海表温度预报的均方根误差在0.5℃左右;同时对2013年10月期间孟加拉湾的超级气旋风暴"PHAILIN"的预报结果进行了分析。该风、浪、流预报系统能够较好地预报"PHAILIN"的移动路径、最低气压及相应的海浪和海流过程。该系统的试运行和检验分析结果,对建立新一代海洋环境数值预报系统具有一定借鉴意义。     

北太平洋500hpa候高度场的主成分分析

对太平洋500hPa候高度场和距平场进行了主成分分析,得出反映500hPa候高度特征的典型场。指出候高度场的第1特征向量的空间型是季节变化的主要型,它可解释总方差的74.5％,候高度场的其余特征向量与距平场的特征向量是按顺序的对应相似。这些典型场可以很好地描述北太平洋的大气环流特征。距平场的第1特征向量空间型清楚地反映了与厄尔·尼诺现象有关的环流型。     

基于次季节—季节(S2S)模式的中国东部夏季日降水预报评估

为理解次季节—季节(subseasonal to seasonal,S2S)模式的预报技巧,利用台站降水观测资料对中国气象局(China Meteorological Administration,CMA)、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)模式公共回报期1999—2010 年108°E 以东的中国大陆东部夏季日降水及极端降水预报展开评估。结果表明,ECMWF 预报整体表现最佳、NCEP 次之、CMA 相对较弱,各模式随预报时间的增长均呈现当观测偏湿(干)时预报倾向偏干(湿)的特点,在 S2S 时间尺度基本丧失预报技巧,具有很大的改进空间。极端降水临界阈值的界定方法会直接影响单个台站的评估结果,但对区域整体预报技巧影响不大。S2S 模式预报的均方根误差在观测降水量越多时往往越大;预报值与观测值的相关系数在所有(极端)降水事件中呈连续(振荡)衰减,甚至出现负相关;均方技巧评分在所研究降水事件较多的情况下表现更好。各模式在所有降水事件中的空报率要远高于漏报率,但在极端降水事件中恰好相反。降水预报检验指标在绝对极端降水分级检验中的表现逐级变差,各模式预报中基本不出现特大暴雨,CMA 对极端降水事件发生的预报准确率较低。     

集合成员个数对集合预报技巧影响的试验分析

利用全球中期预报模式T63L9,选取2004年6月4日至13日10d作为试验个例进行了集合预报试验,分析了不同集合成员个数对于预报结果的影响。结果表明,集合预报的技巧都明显高于单个控制预报。在集合成员较少时,随集合成员教的增加,集合预报的技巧提高明显,当集合成员数多于11个时,集合预报的效果提高缓慢。在中期预报时段内。集合成员数11为集合预报效果随集合成员教趋于饱和的临界值,如果继续增加成员数.预报效果提高较少,但计算量却大大的增加。本文只是单个试验个例的分析结果。为验证结论的普适性,还需要进行更多的试验。     

印度洋偶极子预报技巧在多模式中的对比研究

本文采用北美多模式集合产品数据，分析了印度洋偶极子指数在不同模式中实际预报技巧和潜在可预报性的差异，并进一步探究其可能的原因。结果表明，印度洋偶极子的有效预报时效在不同模式中差别较大，从2个月到4个月不等。其中东极子海温异常在不同模式中预报技巧的差别较西极子海表面温度异常更明显，表明模式误差和初始误差对东极子海表面温度异常演变的影响更为显著。另外，印度洋偶极子的实际预报技巧和潜在预报技巧存在明显的线性关系，潜在预报技巧高的模式，其实际预报技巧也高。最后，本文诊断、分析了厄尔尼诺对印度洋偶极子预报技巧的影响，发现在厄尔尼诺和印度洋偶极子相关性较高的气候模式中，印度洋偶极子实际预报技巧也较高。     

Investigating the ENSO prediction skills of the Beijing Climate Center climate prediction system version 2

The El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO) ensemble prediction skills of the Beijing Climate Center(BCC) climate prediction system version 2(BCC-CPS2) are examined for the period from 1991 to 2018. The upper-limit ENSO predictability of this system is quantified by measuring its “potential” predictability using information-based metrics, whereas the actual prediction skill is evaluated using deterministic and probabilistic skill measures.Results show that:(1) In general, the current operational BCC ...     

海洋资料同化对气候季节-年际预测技巧及初始场的影响试验

集合卡尔曼滤波(Ensemble Kalman filter, EnKF)是一种国内外广泛使用的海洋资料同化方案, 用集合成员的状态集合表征模式的背景误差协方差, 结合观测误差协方差, 计算卡尔曼增益矩阵, 有效地将观测信息添加到模式初始场中。由于季节、年际预测很大程度上受到初始场的影响, 因此资料同化可以提高模式的预测性能。本文在NUIST-CFS1.0预测系统逐日SST nudging的初始化方案上, 利用EnKF在每个月末将全场(full field)海表温度(sea surface temperature, SST)、温盐廓线(in-situ temperature and salinity profiles, T-S profiles)以及卫星观测海平面高度异常(sea level anomalies, SLA)观测资料同化到模式初始场中, 对比分析了无海洋资料同化以及加入同化后初始场的区别、加入海洋资料同化后模式提前1~24个月预测性能的差异以及对于厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-southern oscillation, ENSO)预测技巧的影响。结果表明, 加入海洋资料同化能有效地改进初始场, 并且呈现随深度增加初始场改进越显著的特征。加入同化后, 对全球SST、次表层海水温度的平均预测技巧均有一定的提高, 也表现出随深度增加预测技巧改进越明显的特征。但加入海洋资料同化后, 模式对ENSO的预测技巧有所下降, 可能是由于模式误差的存在, 使得同化后的预测初始场从接近观测的状态又逐渐恢复到与模式动力相匹配的状态, 加剧了赤道太平洋冷舌偏西、中东部偏暖的气候平均态漂移。     

How the technical differences between shale gas and conventional gas projects lead to a new business model being required to be successful

This paper will make the case that the unconventional natural gas business is not the same as the conventional natural gas business. The skills involved in finding, developing and producing discreet pools of oil and gas are not identical to those for shale gas projects. However, they are similar enough that many companies large and small have not recognized this difference and have not changed their business models. Those companies are struggling to succeed. Others have become huge successes seemingly overnight.This paper is based primarily on our experience as a junior oil and gas start-up company with three different shale gas plays, as well as my observations as President of one of the first junior companies in Canada to become involved in shale gas. Our first shale gas play was the Liard Basin Besa River shale play in northeast British Columbia in western Canada. We tried conventional approaches, with the usual business model, and failed. Worse, we had to go back to the beginning of the learning curve and start over.More recently we have applied the new technical methods in our Utica shale gas play in Quebec in eastern Canada with great technical success. However, other “orders of magnitude” factors required for success have stalled our progress as we struggle with acquiring new skills in public policy and politics.Based on these experiences, it is our belief that geology and sound science still matters now more than ever. It is our position that new skills and approaches are needed in areas that have not been the traditional strengths of our industry.     

台湾海峡850hPa低空急流天气气候特征的初步分析

本文应用任意３ａ中８５０ｈＰａ上的风及５００ｈＰａ和地面气象资料，对台湾海峡地区出现低空急流的天气气候特征，形成急流的天气背景及其影响下的天气进行初步分析。结果表明，台湾海峡地区８５０ｈＰａ低空急流具有明显的季风特征和特定的地理影响。     

Sea surface temperature predictability in the North Pacific from multi-model seasonal forecast

Sea surface temperature (SST) prediction based on the multi-model seasonal forecast with numerous ensemble members have more useful skills to estimate the possibility of climate events than individual models. Hence, we assessed SST predictability in the North Pacific (NP) from multi-model seasonal forecasts. We used 23 years of hindcast data from three seasonal forecasting systems in the Copernicus Climate Change Service to estimate the prediction skill based on temporal correlation. We evaluated the predictability of the SST from the ensemble members' width spread, and co-variability between the ensemble mean and observation. Our analysis revealed that areas with low prediction skills were related to either the large spread of ensemble members or the ensemble members not capturing the observation within their spread. The large spread of ensemble members reflected the high forecast uncertainty, as exemplified in the Kuroshio–Oyashio Extension region in July. The ensemble members not capturing the observation indicates the model bias; thus, there is room for improvements in model prediction. On the other hand, the high prediction skills of the multi-model were related to the small spread of ensemble members that captures the observation, as in the central NP in January. Such high predictability is linked to El Niño Southern Oscillation (ENSO) via teleconnection.

     

On the recent development of simple,coupled ocean-atmosphere models of ENSO

Based on simple model results, I describe the recent progress in our understanding of physical mechanisms directly associated with El Niño-Southern Oscillation (ENSO) phenomena. In particular, I extract two extremes from recent simple coupled models in order to interprete two complementary phases of interannual ENSO events. I also discuss what is most necessary for more complete model studies useful to improve forecasting skills.