迈阿密的科学家们正在研究下一个天气预报的前沿领域,他们希望预报3~4周后的天气状况能像7天预报一样那么精确。公众和应急管理人员掌握这类被称为次季节预报的天气信息,可以为应对海洋热浪或下一个极涡等自然灾害提供必要的关键准备时间。迈阿密的科学家们通过SubX项目来做一些前沿性的实验,从而缩小天气预报系统中的这一关键差距。
SubX项目是一个从研究到运行的项目,目的是为国家气象局提供更好的次季节预报。次季节试验(SubX)是围绕业务需求而设计的以提高次季节预报为目标的多模态次季节预报试验。七个全球模型已经产生了17年的回顾性(再)预测和一年多的每周实时预测。这些重新预测和预报为研究次季节到季节的可预报性和预报提供了一个全面的数据库。SubX模式显示了特定地区提前3周的温度和降水技巧。SubX多模式集合平均比任何单个模型都更为熟练,对于Madden-Julian振荡(MJO)和北大西洋涛动(NAO)这两种次季节可预报性来源的模拟也得到了很好的评价,其中MJO的技巧性预报提前4周,NAO的技巧性预报提前2周。SubX还能够为气候预报中心的业务预报指导作出有益的贡献。此外,SubX还提供了与热带气旋有关的极端降水信息。
次季节预测最难的是时间框架,最困难的部分是把所有的观察结果都纳入模型。SubX正在填补天气预报和季节性条件预报之间的空白,而季节性条件的预报是由缓慢演变的海洋条件(如海面温度和土壤湿度)和气候系统中的可变性(周的时间尺度)引导的。为了达到次季节尺度,科学家需要在他们的计算机模型中输入影响全球天气的条件信息,如热带印度洋的MJO等大规模对流异常。SubX公共数据库提供了3~4周的预测,并为研究人员提供了数据基础设施,以研究如何在未来使预报变得更好。
SubX已经显示出预测天气状况的巨大潜力。它准确地预测了来自飓风迈克尔的降雨量,大约50毫米;阿拉斯加7月4日的热浪,那里的温度达到90华氏度以上,比一些地方的平均温度高出20至30度,以及1月底袭击美国中西部和加拿大东部并造成22人死亡的极涡。
做出这些预测的能力需要计算和存储大量数据的能力。这意味着在很大程度上需要依赖于计算科学中心的计算能力来处理模型所需的复杂计算。计算科学中心的资源对于实时地满足SubX成功至关重要。SubX的公开数据库包含17年(1999~2015年)的历史重新预测和超过18个月的实时预测,供研究团体和国家气象局使用。
相关论文链接:https://journals.ametsoc.org/doi/10.1175/BAMS-D-18-0270.1
(郭亚茹 编译,於维樱 审校)