李晓莉
- 作品数：27 被引量：238H指数：12
- 供职机构：中国气象局更多>>
- 发文基金：公益性行业(气象)科研专项国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：天文地球文化科学自动化与计算机技术经济管理更多>>
- 全球/区域集合预报关键技术研发与业务应用
- 2023年
- 数值天气预报的发展状况和预报水平是当今世界用来衡量气象现代化水平和国际先进性的重要标志,是服务国家防灾减灾不可替代的技术手段之一。一直以来,数值预报的不确定性是影响数值预报准确率的世界难题,估计数值模式预报不确定性是世界各国数值预报业务焦点问题之一。为解决我国集合预报技术长期受限于欧美、缺乏自主核心技术和集合预报系统等问题,中国气象局地球系统数值预报中心研究团队在国家科技支撑计划、国家重点研发计划、国家公益行业科研专项、国家自然科学基金项目等项目支持下,针对中国气象局(CMA)全球及区域模式初值误差和模式误差特点,自主创新发展了集合预报关键技术,突破初值扰动技术、模式扰动技术和集合预报应用技术瓶颈,建成了自主可控的全球0~15d中期、中国区域0~3d短期、北京冬奥0~36 h对流尺度集合预报系统,实现天气预报服务保障的全覆盖,促进我国数值预报业务取得显著进步,总体技术指标达到国际先进水平。
- 陈静李晓莉邓国高丽李红祺
- 关键词：数值天气预报预报准确率自主核心技术
- 基于总能量模的GRAPES全球模式奇异向量扰动研究被引量：26
- 2013年
- 以发展基于奇异向量技术为初值扰动的GRAPES全球集合预报系统为目的,在GRAPES模式及其干动力框架下的切线性、伴随模式基础上开展了以总能量模为权重算子的奇异向量计算技术研究,建立奇异向量的计算求解模块,并通过奇异向量检验方法和切线性近似方法验证了奇异向量求解的正确性。通过对中高纬度的GRAPES奇异向量水平结构的线性演变分析,证实了在最优时间间隔内GRAPES奇异向量能够快速增长,并能描述中高纬度大气的斜压不稳定特征。分析在初始时刻和最优化时间间隔时刻的GRAPES奇异向量总能量及其分量(动能和势能)的垂直分布特征,发现在中高纬度区域,GRAPES奇异向量能够描述对流层不同层次的斜压不稳定增长特征。
- 刘永柱沈学顺李晓莉
- 关键词：GRAPES模式
- GRAPES全球/区域集合预报系统10年发展回顾及展望被引量：21
- 2020年
- 较系统地概述了中国气象局全球/区域集合预报系统及描述模式初值和模式自身不确定性的集合预报扰动技术发展历程,回顾了GRAPES(Global/Regional Assimilation Pr Ediction System)全球集合预报的奇异向量初值扰动方法、GRAPES区域集合预报的集合变换卡尔曼滤波初值扰动方法和多尺度混合初值扰动方法、GRAPES全球/区域集合预报模式不确定性的随机物理过程倾向项扰动方法和动能后向散射随机补偿方法等研究成果,介绍了GRAPES全球/区域集合预报业务系统构建参数设置和预报性能,最后分析了GRAPES全球/区域集合预报中存在的问题,展望了未来发展方向。
- 陈静李晓莉
- 关键词：GRAPES模式初值扰动
- CMA全球集合预报系统误差增长及预报性能的尺度依赖特征诊断分析
- 2023年
- 利用CMA全球集合预报(CMA-GEPS)业务系统2020年6月1日至2021年5月31日一整年的500 hPa位势高度场(H_(500))预报数据,诊断评估了CMA-GEPS在北半球地区误差增长及预报性能的尺度依赖特征。使用谱滤波方法实现H_(500)不同尺度(包括行星尺度、天气尺度与次天气尺度)分量的分离。从集合平均均方根误差(简称集合平均误差)-离散度关系来看,在预报前期(108 h之前),CMA-GEPS集合平均误差小于集合离散度,存在过度发散的问题,主要是由天气尺度分量离散度过大导致;在预报后期(108 h之后),CMA-GEPS集合平均误差大于集合离散度,离散度偏小,是由行星尺度与天气尺度分量离散度不足共同引起。采用Dalcher等1987年修订的误差增长模型对H_(500)集合平均预报误差增长特征进行诊断分析,发现CMA-GEPS误差增长过程合理,初始误差在次天气尺度上增长最快,行星尺度上增长最慢;就绝对(相对)误差而言,模式误差对预报误差的影响随空间尺度的增大而增大(减小)。此外,将使用1989至2018年共计30 a的ERA-Interim再分析逐日数据得到的气候态分布作为参考预报,通过连续分级概率预报技巧评分(Continuously Ranked Probability Skill Score,CRPSS)检验了CMA-GEPS H_(500)及其不同尺度分量的概率预报技巧。结果表明,行星尺度分量概率预报技巧最高,次天气尺度分量最小,未经滤波的H_(500)预报技巧位于行星尺度与天气尺度分量预报技巧之间。上述诊断结果可为CMA-GEPS改进方向提供一定的客观依据。
- 彭飞李晓莉李晓莉赵滨
- 区域集合预报系统2-m温度预报的校准技术
- 本文采用非齐次高斯回归(NGR)技术对中国国家气象中心区域集合预报系统的2-m温度预报结果开展了一阶偏差和二阶离散度的校准研究.通过对预报结果比较详尽的检验分析表明,校正后的2-m温度预报可靠性和预报技巧均显著提高,具体...
- 王敏李晓莉
- 关键词：地面温度集合预报系统偏差校正
- 文献传递
- GRAPES全球集合预报系统模式扰动随机动能补偿方案初步探究被引量：19
- 2019年
- 为了体现次网格尺度能量升尺度转换过程中存在的不确定性,文中将随机动能补偿(Stochastic Kinetic Energy Backscatter,SKEB)方案应用于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)全球集合预报系统(GRAPES-GEPS),以更好地表征模式误差并且增大集合离散度。使用的SKEB方案基于具有一定时、空相关特征的随机型以及由数值扩散导致的局地动能耗散率来构造随机流函数强迫。并根据流函数与水平风速旋转分量的关系,将SKEB方案中的流函数强迫转化为适用于GRAPES全球模式的水平风速扰动。结果表明,SKEB方案的使用一方面能够提高GRAPES对大气动能谱的模拟能力;另一方面能够改善GRAPES-GEPS的集合离散度与集合平均误差的关系,增加了集合离散度,并在一定程度上减小了集合平均误差,尤其是在热带地区这种改进更为显著。而且该方案使得热带地区连续分级概率评分(CRPS评分)显著减小。就降水预报而言,从Brier评分与相对作用特征面积(AROC,Area under the Relative Operating Characteristics)的结果来看,SKEB方案有助于改善中国地区小雨[0.1 mm,10 mm)、中雨[10 mm,25 mm)与大雨[25 mm,50 mm)量级降水的概率预报技巧,而对暴雨[50 mm,∞)量级降水预报技巧影响很小(24 h降水量)。总体上,模式扰动随机动能补偿方案提高了GRAPES-GEPS的概率预报技巧。
- 彭飞李晓莉李晓莉李红祺
- GRAPES全球集合预报初始条件及模式物理过程不确定性方法研究被引量：20
- 2019年
- 为描述GRAPES全球模式初始条件的不确定性,基于适合集合预报应用的GRAPES全球奇异向量技术,依据大气初始误差符合正态分布的特征,采用高斯取样奇异向量来构造全球集合预报初始扰动,在此基础上建立了GRAPES全球集合预报系统(GRAPES-GEPS)。利用GRAPES全球同化分析场,对采用初始扰动的GRAPES-GEPS连续试验预报结果进行检验和分析。结果表明:GRAPES-GEPS中高度场、风场及温度场预报的集合离散度能有效快速增加,集合平均均方根误差与集合离散度的关系合理;相对控制预报的均方根误差,集合平均的预报优势在预报中期非常显著。为进一步体现GRAPES-GEPS中模式物理过程的不确定性,发展了模式物理过程倾向随机扰动技术(SPPT)。试验结果表明:SPPT方案的应用有效提高了GRAPES-GEPS在南、北半球和热带地区等压面要素预报的集合离散度,同时一定程度减小了集合平均误差,进而改进了集合平均误差与集合离散度的关系,其中SPPT方案在热带地区的改进最为显著。本文发展的基于奇异向量的初始扰动方法和模式扰动SPPT方案在中国气象局2018年12月业务化运行的GRAPES-GEPS中得到了应用。
- 李晓莉李晓莉刘永柱陈静霍振华
- 地球物理科学集合预报方法国际会议简介
- 2013年
- 1概况 2012年11月12—16日，中国气象局数值预报中心的陈静和李晓莉参加了地球物理科学集合预报方法国际会议。会议由法国气象局、世界气象组织（WMO）和法国国家研究基金委员会联合主办，主要内容是讨论集合预报在大气科学资料同化和预报系统中的应用方法，包括集合方法理论、算子、业务系统和检验评估方面。
- 陈静李晓莉
- 关键词：地球物理科学世界气象组织
- GRAPES区域集合预报对2019年中国汛期降水预报评估被引量：22
- 2021年
- 2019年,数值预报中心开发了以GRAPES全球模式为驱动场,集合变换卡尔曼滤波为初值扰动方法,随机物理过程倾向项为模式扰动方法的10 km水平分辨率GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式,并投入业务运行。基于该模式,作者开展了2019年7~9月夏季降水不确定性的集合预报实时试验,并从统计检验和个例分析角度,与GRAPES-REPS V2.0和ECMWF全球集合预报模式进行对比,由此对GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式的降水预报能力给予客观评价,并分析了引起中尺度强降水预报不确定性的物理机制,研究结论可为诊断集合预报模式及改进集合预报方法提供依据。结果表明:(1)GRAPES-REPS V3.0区域集合预报系统的降水ETS评分在所有预报时效和量级内均优于GRAPES-REPS V2.0区域集合预报模式,降水成员具有明显等同性,且概率预报技巧FSS评分较高,GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式降水预报效果全面优于GRAPES-REPS V2.0区域集合预报模式。(2)GRAPES-REPS V3.0区域集合预报的集合平均降水BIAS评分及小雨和暴雨ETS评分均明显优于ECMWF全球集合预报系统,降水概率预报与ECMWF降水概率具有一定可比性。(3)个例分析结果表明,不同集合预报模式通过刻画中尺度特征物理量不确定性来捕捉降水预报不确定性,初始时刻,GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式和ECMWF全球集合预报模式环流形势分布较为相似,随预报时效演变,GRAPES-REPS V3.0区域集合预报模式对中尺度动力、热力场捕捉更为准确,相应地对降水落区与量级预报较好,概率预报技巧较优。(4)与ECMWF全球集合预报模式相比,GRAPES区域集合预报模式集合成员能很好地预报降水发生、发展、消亡整个过程,故GRAPES-REPS V3.0区域集合预报系统对中国汛期降水具有较强的预报能力。
- 王婧卓陈法敬陈静陈静李红祺邓国李红祺王远哲
- 关键词：降水预报
- 热带气旋奇异向量在GRAPES全球集合预报中的初步应用被引量：7
- 2020年
- 基于副热带奇异向量的初值扰动方法已应用于GRAPES(Global and Regional Assimilation PrEdiction System)全球集合预报系统,但存在热带气旋预报路径离散度不足的问题.通过分析发现,热带气旋附近区域初值扰动结构不合理导致预报集合不能较好地估计热带气旋预报的不确定性,是路径集合离散度不足的可能原因之一.通过建立热带气旋奇异向量求解方案,将热带气旋奇异向量和副热带奇异向量共同线性组合生成初值扰动,以弥补热带气旋区域初值扰动结构不合理这一缺陷,进而改进热带气旋集合预报效果.利用GRAPES全球奇异向量计算方案,以台风中心10个经纬度区域为目标区构建热带气旋奇异向量求解方案,针对台风"榕树"个例进行集合预报试验,并开展批量试验,利用中国中央气象台最优台风路径和中国国家气象信息中心的降水观测资料进行检验,对比分析热带气旋奇异向量结构特征和初值扰动特征,评估热带气旋奇异向量对热带气旋路径集合预报和中国区域24 h累计降水概率预报技巧的影响.结果表明,热带气旋奇异向量具有局地化特征,使用热带气旋奇异向量之后,热带气旋路径离散度增加,路径集合平均预报误差和离散度的关系得到改善,路径集合平均预报误差有所减小,集合成员更好地描述了热带气旋路径的预报不确定性;中国台风降水的小雨、中雨、大雨、暴雨各量级24 h累计降水概率预报技巧均有一定提高.总之,当在初值扰动的生成中考虑热带气旋奇异向量后,可改进热带气旋初值扰动结果,并有助于改善热带气旋路径集合预报效果.
- 霍振华刘永柱陈静陈静瞿安祥
- 关键词：热带气旋GRAPES模式
