基于下垫面条件扰动的中尺度集合预报研究的任务书.docx

基于下垫面条件扰动的中尺度集合预报研究的任务书
一、任务背景及意义
预报是大气科学领域的重要研究内容之一，是气象服务、应急管理和科学研究等领域的基础性工作。由于气象系统的复杂性，预报存在着一定的不确定性和误差。因此，如何提高预报精度一直是气象学界和业界的研究热点。传统的数值天气预报模型，通过对大气初始状态和边界条件的反演和预测，模拟出未来一段时间内气象变化的趋势，得到相应的气象预报结果。然而，由于大气初始状态和边界条件预报存在着难以消除的误差和偏差，因此模型的预报结果也存在着一定的误差和偏差。为了减小模型预报误差和提高预报精度，需要采用一种新的预报方法。
集合预报是一种基于大量初始化方案，构建天气系统演化状态概率分布，进而进行后验统计推断的预报方法。集合预报考虑初始值和模式误差、物理参数误差以及未知模型等众多因素，以多样性采样、不确定性预估和概率预报方式为特点。集合预报适用于高精度预报、极端事件预报和现象预报等众多方面。其中中尺度集合预报，是针对相对较小尺度范围（5~100km）的天气系统演化预报，是气象领域中较为成熟的预报方法之一。而在中尺度集合预报方法中，基于下垫面条件扰动的集合预报，能够提高模型对下垫面不同条件的适应性和对不同下垫面条件下的气象演变的抵抗能力。因此，对基于下垫面条件扰动的中尺度集合预报方法的研究，对提高气象预报的准确性和精度，有着重要的意义和价值。
二、任务内容和研究方法
1.任务内容
（1）研究下垫面条件扰动对集合预报精度的影响机制。
（2）构建基于下垫面条件扰动的中尺度集合预报模型，开展数值模拟实验。
（3）通过实际天气事件数据对比集合预报和传统预报方法的预报结果，评估集合预报方法的预报精度和结果可视化效果。
2.研究方法
（1）文献资料调研和分析。梳理和分析目前中尺度集合预报方法的研究进展及下垫面扰动对集合预报精度的影响机制等相关内容。
（2）基于WRF（WeatherResearchandForecastingmodel）数值预报模型，构建基于下垫面条件扰动的中尺度集合预报模型。通过不同下垫面的地表温度、地表湿度等因素的扰动，建立集合预报数据集。
（3）分析集合预报技术中的集合初始扰动方法、集合积分方法、集合结果评估方法等，对集合预报模型进行参数优化，并通过数值实验进行模型精度评估。
（4）应用基于下垫面条件扰动的中尺度集合预报方法，对实际天气事件进行预报实验，并将其与传统预报方法的预报结果进行对比。
（5）评估基于下垫面条件扰动的中尺度集合预报方法的优劣及其可视化效果。
三、任务的意义及应用价值
本项目的研究成果，将在以下方面具有重要应用价值：
（1）为进一步加强基于下垫面条件扰动的中尺度集合预报技术研究，提供重要依据和参考。
（2）研究成果将有助于提高气象预报的精度和可靠性，提高气象服务的水平，减少灾害损失。
（3）研究成果将有助于推动气象科学领域的发展，丰富和完善气象学科理论，促进气象科学研究的深入。
（4）成果可为气象应急管理、民生服务、国家决策制定等方面提供参考依据。