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1、南极数值天气预报应用与研究进展第23卷第2期2011年6爿极地研究CHINESEJOURNAlOFPOLARRESEARCHVo1.23.No.2June201l南极数值天气预报应用与研究进展孙启振杨清华张林(【家海洋环境预报中心,国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室,北京100081)提要多个业务化的全球预报模式和有限区域预报模式应用于南极地区,已经成为南极天气预报和南极气候诊断研究的主要工具.现今南极地区的数值天气预报模式在模拟南极大气环流和天气系统方面性能小够理想,原因是多方面的:南极天气气候的特殊性(包括边界层的参数
2、化,中尺度气旋等),模式对南极复杂地形的描述够充分,由于缺乏观测资料而使得模式的初始场不够准确等然而,近几年来,随着对南极大气环流状况研究的深人,模式分辨率的提高以及各种形式的气象观测资料的日渐丰富,南极地区的数值天气预报模式有r许多显着的改善～本文在介绍了国外多个应用于南极地区的数值天气预报模式的同时,对利用这些模式进行的南极天气气候的研究工作做_r初步的总结,最后给出了多个数值天气预报模式的性能评估与比较的研究进展.关键词南极数值天气预报进展综述doi:10.3724/SP.J.1084.2011.O01280引言南极有"暴
3、风雪的故乡"之称,与其他地区相比,其天气和气候有许多特殊之处.南极大陆绝大部分地区被冰雪覆盖,有着较高的平均反照率;近地面辐射和对流层下部的强烈逆温,形成了内陆地区的逆温风(inversionwinds)和大陆边缘地区的下降风(katabaticwinds),这样独特的低层风场是南极气象中的重要特征之一.南极大陆边缘地区地形复杂,形成的屏障风(barrierwinds)也不容忽视.在南大洋,有终年围绕南极大陆的西风带,其连续不断生成和消失的气旋给南极大陆边缘带来了较高的风速和水汽含量.所有这些复杂的特点,使南极地区的天气预报有着
4、较大的难度.卫星资料(satellitesounderdata),无线电探空资料(radiosondedata)和现场观测资料(insituob.servationdata)可以用于南极地区的短时预报,但未来一至两天的短期天气预报则主要依赖数值天气预报模式(NWPmodels,NumericalWeatherPredictionmodels)¨.数值天气预报模式在南极地区的应用包括:气压场和重要天气过程的识别与预报,地面和高空风场的预报,温度和湿度的预报,云和降水的预报,大气冰晶的预报,急流的预报以及海浪的预报等.南半球数值天气
5、预报模式的能力比北半球的弱.在高纬度地区特别是在南极,数值预报的输出结果不像中低纬度地区那样准确,对南极地区模式结果的分析确认以及预报后的检验也相对较少.但自20世纪90年代初以来,南极地区的数值天气预报模式有了许多显着的改善,其改进的速度要比北半球数值天气预报模式的改进快,两者的差距越来越小.多个业务化的全球预报模式和有限区域预报模式应用于南极地区,已经成为南极天气预报的主要工具.例如,在南设得兰群岛(SouthShet—landIslands)及其周边区域,几个主要的数值天气预[收稿日期]2010年10月收到来稿,2011年
6、1月收到修改稿[基金项目]国家海洋局青年科学基金(2011802),国家自然科学基金(41076128,41006115)和国家科技支撑计划资助[作者简介]孙启振,男,1984年生.研究实习员,主要从事极地气象和海冰方面的研充.Email:sunqzh@nmefc?.gov.(_lI2期孙启振等:南极数值灭气预报应L}=J与研究进展129报模式在分析和预测大尺度气旋的位置和强度时效果非常好;多个仝球预报模式的输出结果还用于辨别绕南极海域上的冷锋与暖锋的位置.此外,数值大气颅报模式还于南极地区的气候诊断研究.一些以极地灭气预报模式
7、为主题的研讨会对此有重要的促进作用,例如卞林根以及Tilley等的报诺1国外南极数值天气预报模式概况下对JL个叮用于南极地区天气预报和研究的数值天气预报业务模式作一些介绍.1.1ECMWF欧洲中期天气预报中心(ECMWF,TheEuropeanCenh'eff1rMediumRangeWeatherForecasts)从1979年开始式开展中期预报业务,其预报水平一直处于国际领先地位=在对南极地区的天气预报方面,Tm'ner等指出ECMF的模式在Molodezhnaya考察站(67.7.s,45.8.E)地的预报性能较好.EC—
8、M,,F业务模式还可以用来分析南极地区首次对流层观测研究(FROSq,theFirstRegionalObservingStudyoflherr'oposphere)期间南半球温带气旋的活动情况.例如PendlebuO等..分析了EcMwF模式成功预报影响澳大利
