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研究生:楊忠憲
研究生(外文):Chung-Hsien Yang
論文名稱:中央氣象局全球預報模式校驗之研究
指導教授:林松錦林松錦引用關係蒲金標蒲金標引用關係嚴明鉦嚴明鉦引用關係呂方川
指導教授(外文):Song-Chin LinChin-Piao PuMing-Cheng YenFang-Chuan Lu
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:大氣物理研究所
學門:自然科學學門
學類:大氣科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:系統性誤差全球預報模式
外文關鍵詞:systematic errorglobal forecast system
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中央氣象局第二代全球預報模式(水平解析度T79)自1994年開始運作,水平解析度T120的版本則於1999年上線作業,兩版本運作至今以累積相當數量的資料可供研究,不過對於此預報模式的預報表現一直沒有做完整的探討。本文將透過速度位,依照不同時間尺度檢視預報模式對行星尺度輻散場在五日內的預報能力。並進一步瞭解模式對2000/2001年東亞冬季寒潮事件掌握的能力。
在研究中發現模式對於行星尺度輻散場的年平均、年週期與季內振盪現象在五日預報內都可以保有其主要的結構與特徵。不過在年平均與年週期二日以上的預報,輻散環流場有預報過強的情形,特別是在東太平洋-中美洲區域出現明顯的預報誤差,其次為赤道非洲地區。在30-60天季內振盪的部分,預報模式五日以內的預報保有其全球一個波的結構及向東傳播的特性。但輻散環流場的結構隨預報時間的增加而變的鬆散,且輻散(輻合)中心有偏移的誤差發生,造成東太平洋-中美洲出現一類似駐波的系統性誤差。
對東亞冬季寒潮個案的合成檢驗發現,氣象局第二代全球預報模式對於寒潮事件的低層輻散場掌握不夠完備。相較於NCEP重新分析資料,氣象局模式850mb輻散場的初始場,對寒潮肇始後東亞大陸上的下沈運動區東移現象未有良好的掌握。影響第二日預報以後的預報場,大陸冷高壓在寒潮事件發生後就停留在115˚E附近不再繼續東移進入太平洋,造成模式對東亞大陸冷高壓出海的預報產生嚴重的誤差。
綜合本篇的研究顯示,中央氣象局第二代全球預報模式對行星尺度輻散環流在一日內的預報具有相當好的水準。二日以上就會有明顯的系統性誤差出現,並呈現偏強的趨勢。其初始場對東亞地區冬季寒潮現象的掌握,亦有進步的空間。T79與T120比較之下顯示,較高解析度的模式無法阻止系統性誤差的產生,不過會減緩誤差的成長,有助於預報準確度的提升。
摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥Ⅰ
致謝‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥Ⅱ
目錄‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥Ⅲ
附圖說明‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥Ⅳ
一、前言‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1
二、資料來源與分析方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 5
2.1 資料來源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 5
2.2 分析方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 7
三、行星尺度輻散環流‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14
3.1 年平均‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥15
3.2 年週期‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥17
3.3 季內振盪‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21
四、東亞冬季寒潮事件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥26
4.1 個案選取‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥26
4.2 環流結構‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥27
4.3 大陸冷高壓出海‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31
五、結論與展望‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
5.1 結論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
5.2 未來展望‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥36
參考文獻‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥37
附圖‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥39
陳建河,劉其聖,馮欽賜,汪鳳如,蕭志惠,1994:“中央氣象局第二代全球波譜模式之介 紹”。天氣分析與預報研討會論文彙編。中央氣象局。1-10。陳建河,劉其聖,1997:“中央氣象局全球模式之更新--- T120作業模式”。 天氣分析與 預報研討會論文彙編。中央氣象局。279-279。馮欽賜,1994:“中央氣象局全球預報模式中積雲參數化之測試”。天氣分析與預報研討會 論文彙編。中央氣象局。123-131。潘琦,盧孟明,1998:“氣象局全球作業模式東亞副熱帶高壓系統預報校驗”。 天氣分析 與預報研討會論文彙編。中央氣象局。217-219。蕭志惠,1994:“次網格參數化對中央氣象局第二代全球模式預報之影響”。天氣分析與預 報研討會論文彙編。中央氣象局。143-152。Bengtsson, L., and A. Lange, 1981: The result of the WMO/CAS NWP data study and intercomparison project for forecasts for the Northern Hemisphere in 1979- 80. PWPR Report NO. 1, WMO, Geneva, Switzerland.Chen, J.-M., C.-T. Fong, F.-J. Wang, C.-H. Shiao, J.-H. Chen, and M.-D. Cheng, 1999: Climate characteristics of the CWB global forecast system: Hydrological processes and atmospheric circulation. TAO, 10, 737-762.Chen, T.-C., and J. C. Alpert, 1990: Systematic errors in the annual and intraseasonal variations of the planetary-scale divergent circulation in NMC medium-range forecasts. Mon. Wea. Rev., 118, 2607-2623.Chen, T.-C. and Wiin-Nielsen, A. 1976: On the kinetic energy of the divergent and nondivergent flow in the atmosphere. Tellus 28, 486-498.Heckley, W. A., 1985: Systematic error of the ECMWF operational forcasting model in tropics. Quart. J. R. Met. Soc., 111, 709-738.Kalnay, E., and Coauthors, 1996: The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project. Bull. Amer. Meter. Soc., 77, 437-471.Knutson, T. R., and K. M. Weickmann, 1987: 30-60 day atmospheric oscillations: Composite life cycles of convection and circulation anomalies. Mon. Wea. Rev., 115, 1407-1436.Krishnamurti, T. N., P. K. Jayakumar, Jian Sheng, Naomi Surgi and Arun Kumar, 1985: Divergent circulations on the 30 to 50 day time csale. J. Atmos. Sci., 42, 364-375.Kutzbach, J. E. 1967: Empirical eigenvectors of sea level pressure, surface temperature and precipitation complexes over North Americal. J. Appl. Meter. 6, 791-802.Lau K.-M., Chang C.-P., and Chan P. H. 1983: Short-term planetary-scale interactions over the tropics and midlatitudes. PartⅡ: Winter-MONEX period. Mon. Wea. Rev., 111, 1372-1388.Liou, C,-S., J.-H. Chen, C.-T, Terng, F.-J, Wang, C.-T. Fong, T.E. Rosmond, H.- C. Kuo, C.-H. Shiao, and M.-D. Cheng, 1997: The second-generation global forecast system at the Central Weather Bureau in Taiwan. Wea. Forecasting, 12, 653-663.Lorence, A. C., 1984: The evolution of planetary scale 200 mb divergences during the FGGE year. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 110, 427-441.Madden, R. A. and P. Julian, 1972: Description of global scale circulation cells in the tropics with a 40-50 day period. J. Atmos. Sci., 29, 1109-1123.Murakami, M, 1979: Large-scale aspects of deep convective activity over the GATE area. Mon. Wea. Rev., 107, 997-1013. Shanks, J. L. 1967: Recursion filters for digital processing. Geophysics , 32, 33-51.Tracton, M. S., K. Mo, W. Chen, E. Kalnay, R. Kistler, and G. White, 1989: Dynamical extended-range forecasting (DERF) at the National Meteorological Center. Mon. Wea. Rev., 117, 1604-1635.Yen M.-C., and T.-C Chen, 1990:The effect of atmospheric diabatic heating on low-frequency oscillations. Tech. Rep., Atmospheric Science Program, Ames, 127pp.Zhang, Y., K. R. Sperber, and J. S. Boyler, 1997: Climatology and interannual variation of the East Asian winter monsoon: Results from the 1979-95 NCEP/NCAR reanalysis. Mon. Wea. Rev., 125, 2605-2619.
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