微科普首页气象预报 | RSS

研究发现中纬度天气可预测性极限

2019-05-18 11:46:53      来源:《中国气象报》   分享:扫描到手机

研究发现中纬度天气可预测性极限,4月10日,美国宾夕法尼亚州立大学的科学家在《大气科学杂志》上发表研究称,即使预报模式和初始条件接近完美,中纬度天气的可预测性极限可能确实存在,并且是潜在动力系统和不稳定性的固有性质。

4月10日,美国宾夕法尼亚州立大学的科学家在《大气科学杂志》上发表研究称,即使预报模式和初始条件接近完美,中纬度天气的可预测性极限可能确实存在,并且是潜在动力系统和不稳定性的固有性质。当前,中纬度即时天气的熟练预报提前时间为10天左右,而这就是实际的可预测性极限。将当前初始条件的不确定性降低一个数量级,可以将日常天气确定性预报的提前时间延长5天,但改进雷暴等小尺度天气现象预报的空间要小得多。

数值天气预报的改进可以带来显著的社会经济效益。目前,美国国家飓风中心对热带气旋路径的预报时效平均每十年提前近一天。2016年该中心平均可提前5天预报大西洋盆地生成的热带气旋路径,而1990年平均只能提前2天,并且前者的预报误差小于后者,其间减少的经济损失可能达数十亿美元。

理解日常天气现象(如中纬度冬季风暴和夏季季风暴雨)的可预测性极限对于数值天气预报至关重要。“大气科学领域从一开始提出的一个显而易见的问题就是,未来我们对日常天气进行预测的最终极限在哪里。我们认为我们已经找到了这个极限——平均而言大约为两周左右。” 该研究第一作者张福清说。

地球上绝大多数人群居住在中纬度地区。在这个地区,目前一般能提供9至10天的可靠天气预报。在未来几十年中,随着科学技术的进步,预报时效将能再增加4至5天,也就是提前两周左右对日常天气进行预报。

为研究天气可预测性的极限,研究者利用全球最先进的两个高分辨率数值预报模式系统——欧洲中期天气预报中心(ECMWF)全球模式和美国下一代全球预测系统(NGGPS)进行模拟。在近乎完美的初始条件下,研究者测试了模式如何重建2015年12月的北欧寒潮和2016年6月中国暴雨两起真实天气事件。结果显示,模式大概可以提前两周左右预测出这两个天气系统。

该研究证实了麻省理工学院数学家、气象学家和混沌理论先驱爱德华·洛伦茨在20世纪60年代提出的一个关于天气预报可预测性极限的假说。该假说认为,超过一定时间范围后,就不可能对天气进行预测。换句话说,天气预测存在一个极限值。“我们的研究表明,这个极限为两周左右,非常接近洛伦兹的估计。”该研究作者之一克里·伊曼纽尔说。

在过去的几十年里,人类在天气预报方面取得了重要进展,现在已经有把握地提前五天预测天气。如果将来我们可以将预报时效进一步提高,那将带来巨大的经济和社会效益。(来源:《大气科学杂志》 编译:吴鹏)

返回首页
推荐资讯
相关新闻