ISSN 1004-4965

CN 44-1326/P

用微信扫描二维码

分享至好友和朋友圈

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

次季节-季节预报模式对华南前后汛期降水的预报技巧评估

谢洁宏 林巧美 胡娅敏 林锦鸿 叶梦茜

谢洁宏, 林巧美, 胡娅敏, 林锦鸿, 叶梦茜. 次季节-季节预报模式对华南前后汛期降水的预报技巧评估[J]. 热带气象学报, 2025, 41(2): 224-235. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.021
引用本文: 谢洁宏, 林巧美, 胡娅敏, 林锦鸿, 叶梦茜. 次季节-季节预报模式对华南前后汛期降水的预报技巧评估[J]. 热带气象学报, 2025, 41(2): 224-235. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.021
XIE Jiehong, LIN Qiaomei, HU Yamin, LIN Jinhong, YE Mengxi. Capability of Subseasonal-to-Seasonal Prediction Models in Forecasting Precipitation in South China During Rainy Seasons[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2025, 41(2): 224-235. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.021
Citation: XIE Jiehong, LIN Qiaomei, HU Yamin, LIN Jinhong, YE Mengxi. Capability of Subseasonal-to-Seasonal Prediction Models in Forecasting Precipitation in South China During Rainy Seasons[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2025, 41(2): 224-235. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.021

次季节-季节预报模式对华南前后汛期降水的预报技巧评估

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.021
基金项目: 

国家自然科学基金项目 U2142205

广东省基础与应用基础研究重大专项 2020B0301030004

广东省气象联合基金项目 2024A1515510011

中国气象局创新发展专项基金项目 CXFZ2023J027

中国气象局复盘总结专项 FPZJ2025-096

详细信息
    通讯作者:

    胡娅敏,女,湖北省人,研究员级高级工程师,主要从事气候预测和气候变化研究。E-mail:huym@gd121.cn

  • 中图分类号: P426.6

Capability of Subseasonal-to-Seasonal Prediction Models in Forecasting Precipitation in South China During Rainy Seasons

  • 摘要: 利用次季节-季节(S2S)预报计划多模式回报数据集和国家气象观测站逐日降水数据,通过确定性指标评估了CMA、ECMWF、NCEP、JMA、UKMO这5家S2S模式对华南前后汛期降水的预报技巧,并分析了不同类型降水事件的可预报性。各模式在表征降水强度与变率方面存在一定局限性,普遍高估(低估)华南西北部(东南部)降水强度,低估全区降水变率。在时间相关技巧方面,前后汛期大多模式可提前1~2候熟练预测(相关系数通过了0.05的显著性检验)大部分地区降水。根据平均方差技巧,模式可预报性较低,多数模式对大部分区域降水的熟练预报(平均方差技巧大于0)仅在第1候。ECMWF模式显示了最熟练、稳健的预报能力,基于时间相关与平均方差技巧所揭示的可预报性上限为2~3候。在短预报时效(1候)下,后汛期模式预报技巧较高于前汛期,但随预报时效的增加,模式预报能力较前汛期下降更迅速。在S2S时间尺度,降水异常事件通常具有比平均事件更高的可预报性。

     

  • 图  1  1991—2020年华南前汛期(a,c)与后汛期(b,d)降水强度(a~b)和标准差(c~d) 单位:mm·d-1

    a中蓝色、绿色、红色虚线框分别表示华南东部(111.0~117.5 °E,21.5~26.5 °N)、华南南部(108.2~111.2 °E,17.5~21.5 °N)和华南西部(104.5~111.0 °E,21.5~26.5 °N)。

    图  2  ECMWF模式(第1列)提前1候(P1)(a,c)和3候(P3)(b,d)预报前汛期(a~b)与后汛期(c~d)降水强度的平均偏差(预测减去观测) 单位:mm·d-1

    第2~5列对应其他模式结果。显示了预报场与观测场之间的PCC与NRMSE,PCC带“*”表示通过0.05的显著性检验。

    图  3  图 2,但为模式预报降水标准差差值

    图  4  前汛期模式预报降水距平的TCC技巧

    P1~P6对应预报时效1~6候;打点区域表示TCC通过0.05的显著性检验;右下角为区域平均TCC数值。

    图  5  图 4,但为后汛期预报降水距平TCC技巧

    图  6  前汛期(a、b)和后汛期(c、d)S2S模式提前1~6候预报降水距平的PCC技巧

    (a,c)时间平均PCC (虚线表示通过0.05的显著性水平对应的相关系数阈值),(b,d)同(a,c)但为PCC通过了0.05的显著性检验的预报时间点的比例(单位:%)。

    图  7  前汛期模式预报降水距平的MSSS技巧

    P1~P6对应预报时效1~6候;右下角为区域平均MSSS数值。

    图  8  图 7,但为后汛期预报降水距平MSSS空间分布

    图  9  前汛期(a~c)和后汛期(d~f)ECMWF模式预报华南东部(a,d)、华南南部(b,e)、华南西部(c,f)的EDIEWE (蓝色曲线)或EDIEDE(红色曲线)(y轴)与对应EDIAE(x轴)对比

    显示了提前3、5、7、10、13、15、20、25、30天预报对应散点。

    图  10  前汛期(柱状图)和后汛期(柱状图带斜线)(a~d)S2S模式(x轴)提前3~6候预报华南东部(a~d)、华南南部(b~h)和华南西部(i~l)不同降水事件的EDI技巧

    表  1  本研究所使用S2S模式历史回报数据介绍

    模式 预报时效 回报类型 预报频率 回报时段 集合成员数 海洋耦合 海冰耦合 前汛期/后汛期起报样本量
    ECMWF 0~46 d 动态 2 times·wk-1 2000—2019年 11 520/520
    CMA 0~60 d 动态 2 times·wk-1 2005—2019年 4 390/390
    NCEP 0~44 d 固定 1 time·d-1 1999—2010年 4 1 092/1 104
    JMA 0~33 d 固定 3 times·mo-1 1981—2010年 5 180/180
    UKMO 0~60 d 动态 4 times·mo-1 1993—2016年 3 288/288
    下载: 导出CSV
  • [1] 梁建茵, 吴尚森. 广东省汛期旱涝成因和前期影响因子探讨[J]. 热带气象学报, 2001, 17(2): 97-108.
    [2] 王志伟, 唐红玉, 李芬. 近50年中国华南雨涝变化特征分析[J]. 热带气象学报, 2005, 21(1): 87-92.
    [3] 蔡悦幸, 陆希, 杨崧. 华南地区前后汛期极端降水事件对比分析[J]. 中山大学学报(自然科学版), 2018, 57(1): 83-92.
    [4] 伍红雨, 杨崧, 蒋兴文. 华南前汛期开始日期异常与大气环流和海温变化的关系[J]. 气象学报, 2015, 73(2): 319-330.
    [5] 吴尚森, 黄成昌, 薛惠娴. 华南后汛期降水的年际变化[J]. 热带气象, 1990, 6(4): 348-356.
    [6] 陆虹, 陈思蓉, 郭媛, 等, 近50年华南地区极端强降水频次的时空变化特征[J]. 热带气象学报, 2012, 28(2): 219-227.
    [7] LI C H, LI T, GU D J, et al. Relationship between summer rainfall anomalies and sub-seasonal oscillations in South China[J]. Climate Dyn, 2015, 44(1-2): 423-439.
    [8] 薛亮, 袁淑杰, 王劲松. 我国不同区域气象干旱成因研究进展与展望[J]. 干旱气象, 2023, 41(1): 1-13.
    [9] 齐庆华. 中国东部降水的极端特性及其气候特征分析[J]. 热带气象学报, 2019, 35(6): 742-755.
    [10] XIE J H, HSU P C, HU Y M, et al. Disastrous persistent extreme rainfall events of the 2022 pre-flood season in South China: Causes and subseasonal predictions[J]. J Meteor Res, 2023, 37(4): 469-485.
    [11] VITART F, COAUTHORS. The subseasonal to seasonal (S2S) prediction project database[J]. Bull Amer Meteor Soc, 2017, 98(1): 163-173.
    [12] ZHANG C. Madden-Julian oscillation[J]. Rev Geophys, 2005, 43: RG2003.
    [13] ZHANG C. Madden-Julian oscillation: bridging weather and climate[J]. Bull Amer Meteor Soc, 2013, 94(12): 1 849-1 870.
    [14] HSU P C, LEE J Y, KYUNG J. Influence of boreal summer intraseasonal oscillation on rainfall extremes in southern China[J]. Int J Climatol, 2016, 36(3): 1 403-1 412.
    [15] GAO Y, HSU P C, CHE S, et al. Origins of intraseasonal precipitation variability over North China in the Rainy Season[J]. J Climate, 2022, 35(18): 6 219-6 236.
    [16] ZHOU F, FANG Y H, SHI J, et al. Modulation of mid-high-latitude intraseasonal variability on the occurrence frequency of Northeast China cold vortex in early summer[J]. J Climate, 2023, 36(12): 4 235-4 253.
    [17] 袁媛, 李崇银, 凌健. 不同分布型El Niño期间MJO活动的差异[J]. 中国科学: 地球科学, 2015, 45(3): 318-334.
    [18] FORD T W, DIRMEYER P A, BENSON D O. Evaluation of heat wave forecasts seamlessly across subseasonal timescales[J]. NPJ Clim Atmos Sci, 2018, 1(1): 20.
    [19] XIE J H, YU J H, CHEN H S, et al. Sources of subseasonal prediction skill for heatwaves over the Yangtze River basin revealed from three S2S models[J]. Adv Atmos Sci, 2020, 37(12): 1 435-1 450.
    [20] TIAN B J, WALISER D E, KAHN R A, et al. Modulation of Atlantic aerosols by the madden-Julian oscillation[J]. J Geophy Res: Atmosphere, 2011, 116 (D15): D15108.
    [21] STOCKER T F, QIN D, PLATTNER G K, et al. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[R]//IPCC. Climate change 2013: the physical science basis. Cambridge, United Kingdom and New York, USA: Cambridge University Press, 2013: 1 535.
    [22] DE ANDRADE F M, COELHO C A S, CAVALCANTI I F A. Global precipitation hindcast quality assessment of the Subseasonal to Seasonal (S2S) prediction project models[J]. Climate Dyn, 2019, 52(9-10): 5 451-5 475.
    [23] LIANG P, LIN H. Sub-seasonal prediction over East Asia during boreal summer using the ECCC monthly forecasting system[J]. Climate Dyn, 2018, 50(3-4): 1 007-1 022.
    [24] LIU B Q, YAN Y H, ZHU C W, et al. Record-breaking Meiyu rainfall around the Yangtze River in 2020 regulated by the subseasonal phase transition of the North Atlantic Oscillation[J]. Geophys Res Lett, 2020, 47(22): e2020GL090342.
    [25] XIE J H, HSU P C, HU Y M, et al. Disastrous persistent extreme rainfall events of the 2022 pre-flood season in South China: Causes and Subseasonal predictions[J]. J Meteor Res, 2023, 37(4): 469-485.
    [26] VITART F, ROBERTSON A W. The sub-seasonal to seasonal prediction project (S2S) and the prediction of extreme events[J]. NPJ Clim Atmos Sci, 2018, 1(1): 3.
    [27] QUESADA B, VAUTARD R, YIOU P, et al. Asymmetric European summer heat predictability from wet and dry southern winters and springs[J]. Nat Clim Change, 2012, 2(10): 736-741.
    [28] WULFF C O, DOMEISEN D I V. Higher subseasonal predictability of extreme hot European summer temperatures as compared to average summers[J]. Geophys Res Lett, 2019, 46(20): 11 520-11 529.
    [29] BRETHERTON C S, WIDMANN M, DYMNIKOV V P, et al. The effective number of spatial degrees of freedom of a time-varying field[J]. J Climate, 1999, 12(7): 1 990-2 009.
  • 加载中
图(10) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  3
  • HTML全文浏览量:  0
  • PDF下载量:  0
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-12-14
  • 修回日期:  2025-01-18
  • 刊出日期:  2025-04-20

目录

    /

    返回文章
    返回