10_30d延伸期预报研究进展和业务现状

收稿日期：2010-01-16

基金项目：国家气象中心项目“利用可预报性理论分析T639模式资料在冬季我国不同区域中期预报能力”，中国气象局项目“低温雨雪冰冻中期预报技术”和“2008年江淮梅雨异常特征及其形成机制研究”联合资助。

作者简介：金荣花（1969-），女，正研级高级工程师，现从事天气预报及研究工作。E-mail:jinronghua2003@

2010年4月Desert and Oasis Meteorology

10~30d延伸期预报研究进展和业务现状

金荣花，马杰，毕宝贵

（国家气象中心，北京100081）

摘要：10~30d延伸期预报在气象业务发展和国民经济服务中具有重要的作用。本文回顾了关于延伸期预报的相关理论和技术研究进展，概要介绍了国内外开展延伸期预报业务现状；结合目前气象科技发展水平，进一步分析和阐述了现阶段我国开展延伸期预报业务亟待解决的关键技术问题，旨在共同探讨和推动延伸期预报业务的发展。

关键词：10~30d延伸期；研究进展

中图分类号：P451文献标识码：A文章编号：1002-0799（2010）02-0001-05 Research Advancement and Operation Status about the Extended Range

Forecast from10to30days

JIN Rong-hua，MA Jie，BI Bao-gui

（The National Meteorological Center,Beijing100081,China）

Abstract:The10~30days extended range forecast plays an important role in helping the development of weather business and the service for national economy.This study reviewed some related theories and knowledge about the extended range forecast,and introduced the operation status home and bined the level of meteorology development,the research further analyzed and discussed some key technical problems with demanding prompt solution in the forecast operation,aiming at helping the development and investigation of the extended range forecast.

Key words:10~30days extended range forecast;operation status;research advancement

2008年1月10日到2月2日,我国大部尤其是南方地区遭受了历史罕见的持续性、大范围的低温雨雪冰冻气象灾害，交通运输、电力传输、通讯设施、农业和人民群众的日常生活遭受了严重的影响和损失。在防御这场灾害中，各级气象部门密切配合，全

力对这场低温雨雪冰冻灾害进行监测、预报、预警和服务。与此同时，也应看到在当前防御重大气象灾害中，我们还面临着不少难点，存在许多有待进一步加强的环节。对此，中国气象局局长郑国光表示，虽然气象部门比较准确地预报了这次大范围持续性的低温雨雪冰冻天气的每一次过程，但限于当前天气预报的技术水平，我们对一周以后的天气还难以做出肯定的预报，也不能对天气的持续性及其衍生的气象灾害作足够的估计。

现阶段，我国气象部门的预报预测业务根据时间可划分为1～3d的短期预报、4～10d的中期预报（二者又被称为常规天气预报）以及月尺度以上的气

第4卷第2期2010年4月

沙漠与绿洲气象

Desert and Oasis Meteorology

候预测。而介于常规天气预报和气候预测之间的10～30d 的预报，即延伸期预报，是目前业务预报中

的一个

“盲点”。如果能在这一时段做出预报，那就能为防灾减灾工作带来极大的便利。因此，本文将围绕延伸期预报这一主题，介绍延伸期预报的基本概念，并回顾目前国内外延伸期预报的相关理论和技术研究进展；概要介绍国内外一些主要预报中心开展延伸期预报业务的现状；结合当前气象科技业务水平，进一步分析和讨论现阶段我国开展延伸期预报业务有利之处和亟待解决的一些关键技术问题[1]。1

理论认识

在常规天气预报业务和气候预测之间存在的这段10~30d 预报缝隙是目前预报业务中的“盲点”，从确定性预报的可预报性问题来讲它具有一定的必然性。大气是一个高度非线性的混沌系统，这就使得描述其变化的数值模式对初始时刻的误差非常敏感，即非常小的误差，随着时间的演变会不断扩大，使预报值和系统的真实状况相距很远。这样就产生了大气的可预报理论：由于初始资料不能做到百分之百的准确，而且数值模式相对真实大气也不完备，这就使得模式永远不能做出预报时效超过两周的、准确率超过随机猜测水平的逐日天气预报[1]。

那么这是否说明，超过两周的预报我们就无能为力了？答案是否定的。首先，大气可预报的时间长度上限只是大气平均状况的可预报性，即它仅仅限定了平均的逐日天气预报的最长可预报时间。而不同空间尺度的大气运动，可预报性是不一样的。如局地雷雨、大风或冰雹等强对流天气的可预报性上限只有几个小时。天气尺度系统可预报时限大约为2~5d 。大尺度系统可预报时效则更长。其次，理论研究表明，大气环流模式的非线性误差增长到一定时间后，一些大气以外的强迫系统[2]，如土壤湿度、植被、雪、冰盖、陆地温度、反照率、海冰移动等，这些信号的持续性明显比日变化天气更长，它们的作用将使误差增长减慢或停止，表现在这些误差可能在符号上随时间而迅速改变，所以几天或更长时间的平均趋向于稳定，这些平均值是可以预报的。10~30d 延伸期预报刚好涵盖了逐日预报的可预报时效上限和外强迫开始起作用的时间下限，即介于天气预报和气候预测这两类问题之间，这使得它在科学研究和气象业务上都很复杂。再者，许多长生命周期的大气现象，如行星尺度Rossby 波强度和位置、

Madden-Julian oscillation （MJO ）[3-4]

、Arctic Oscillation

（AO ）[5]

等，它们对天气尺度系统有明显的影响[6]。当后者失去可预报性后，这些受地形等因素作用的准定常系统预报性依然保持[6-7]。研究表明当这些特定

的大气流型出现，或者某些异常环流的信号明显且持续时，此时对于延伸期天气过程往往具有较好的可预报性，因为这些强的异常环流一般会引发后期的极端天气气候异常。如阻塞高压维持的平均时间为5～7d ，有时可达20d 以上，它所在的地区往往形成单一天气。对我国影响最大的乌拉尔山和鄂霍次克海阻塞高压就是明显例子，其夏季维持时，我国南方多连阴雨天气；而其在冬季减弱崩溃时，引起我国寒潮天气爆发。

由以上讨论可知，开展延伸期预报业务主要着重两方面进行：一是对气象要素在某段时间的平均值或距平值进行预报；二是针对持续强的异常环流造成的重大天气过程进行预报。目前各国对延伸期预报的尝试也是基于此进行的。2国内外业务现状

2.1

欧洲中期天气预报中心（ECMWF ）

ECMWF 将10~30d 延伸期预报又称为月预报（monthly forecasting ）。2004年10月7日，ECMWF 首个实时月预报作业系统建立，2008年3月又对月预报系统进行了更新。模式为海气耦合模式，包含51个预报成员，积分时间长度为32d 。月预报系统是中期预报和季节预报的结合，因此业务中采用了两种预报方式。一种是将中期预报进行延伸，并在预报起始日的第10天后开始考虑海气耦合作用。具体步骤：第10天前，模式（TL399L62）中海温保持恒定。从第10天开始利用风应力驱动海洋模式来产生海洋的初始场（此时分辨率为TL255L62），热通量和EP 通量由集合预报成员产生。产品有500hPa 位势高度场、海平面气压、12h 累积降水和850hPa 温度场。这些变量均以周平均形式给出：第一周，5~11d ；第二周，12~18d ；第三周，19~25d ；第四周，26~32d 。ECMWF 的另一种月预报和季节预报类似，只不过给出的是周平均，时间划分与前面类似，其产品为总降水、地表2m 温度、平均海平面气压和地表温度。2.2英国气象局（MO ）

英国气象局延伸期预报采用大气耦合模式（AGCM ）的集合预报，由持续性异常海温驱使。每周四预报一次。具体采用HadAM3气候模式，该模式