一种分离时间尺度的统计降尺度模型的建立和应用——以华北汛期降水为例

针对预报量变化中存在受不同物理因子控制的不同时间尺度变率特征,本文提出了分离时间尺度的统计降尺度模型。应用滤波方法,将不同尺度的变率分量分开,在各自对应的时间尺度上利用不同的大尺度气候因子分别建立降尺度模型。华北汛期(7～8月)降水具有年际变率和年代际变率,本文以华北汛期降水为例利用分离时间尺度的统计降尺度模型进行预测研究。采用的预报因子来自海平面气压场、500hPa位势高度场、850hPa经向风场和海表温度场以及一些已知的大尺度气候指数。利用基于交叉检验的逐步回归法建立模型。结果表明,年际尺度上,华北汛期降水与前期6月赤道中东太平洋海温以及同期中国东部的低层经向风密切相关;年代际尺度上,在东印度洋—西太平洋暖池海温的作用下,华北降水与前期6月西南印度洋海平面气压有同步变化关系。年际模型和年代际模型的结果相加得到对总降水量的降尺度结果。1991～2008年的独立检验中,模型估计的降水和观测降水的相关系数是0.82,平均均方根误差是14.8%。结合模式的回报资料,利用降尺度模型对1991～2001年的华北汛期降水进行回报试验。相比于模式直接预测的降水,降尺度模型预测的结果有明显改进。改进了模式预测中年际变率过小的问题,与观测降水的相关系数由0.12提高到0.45。