動(dòng)力模式在北半球冬季阻塞高壓活動(dòng)模擬與預(yù)報(bào)中的效能評(píng)估與展望一、引言1.1研究背景與意義在全球氣候系統(tǒng)中，阻塞高壓是一個(gè)關(guān)鍵的大氣環(huán)流現(xiàn)象，對(duì)北半球冬季氣候有著深遠(yuǎn)的影響。阻塞高壓通常在西風(fēng)帶長波槽脊的發(fā)展演變進(jìn)程中出現(xiàn)，當(dāng)高壓脊不斷向北伸展，其南部與南方暖空氣的聯(lián)系被冷空氣切斷后，在脊的北側(cè)會(huì)形成一個(gè)孤立的閉合暖高壓中心。這種高壓系統(tǒng)穩(wěn)定少動(dòng)，持續(xù)時(shí)間長，對(duì)其控制下的上下游大范圍地區(qū)的環(huán)流天氣過程產(chǎn)生重要作用。在冬季，阻塞高壓的存在會(huì)導(dǎo)致大氣環(huán)流的異常變化，進(jìn)而影響到溫度、降水等氣象要素的分布。例如，烏拉爾阻塞高壓的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致西伯利亞地區(qū)冷空氣的聚集和南下，引發(fā)寒潮等極端天氣事件，對(duì)我國乃至整個(gè)東亞地區(qū)的冬季氣候產(chǎn)生顯著影響。研究表明，烏拉爾阻塞高壓強(qiáng)度的變化與我國冬季氣溫的異常密切相關(guān)，當(dāng)烏拉爾阻塞高壓增強(qiáng)時(shí)，我國大部分地區(qū)冬季氣溫會(huì)偏低。阻塞高壓還會(huì)影響降水的分布，改變區(qū)域的干濕狀況，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源管理等方面產(chǎn)生重要影響。動(dòng)力模式作為氣象研究中的重要工具，在模擬和預(yù)測(cè)大氣環(huán)流和天氣變化方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過求解大氣運(yùn)動(dòng)的基本方程組，動(dòng)力模式能夠?qū)Υ髿獾倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬，從而預(yù)測(cè)未來的天氣和氣候狀況。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值計(jì)算方法的不斷發(fā)展，動(dòng)力模式的分辨率和模擬能力得到了顯著提高，為氣象研究和天氣預(yù)報(bào)提供了有力的支持。然而，盡管動(dòng)力模式在氣象領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，但在模擬和預(yù)報(bào)阻塞高壓等復(fù)雜大氣環(huán)流現(xiàn)象時(shí)，仍然存在一定的局限性。不同的動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的模擬和預(yù)報(bào)能力存在差異，這種差異可能導(dǎo)致對(duì)冬季氣候預(yù)測(cè)的不確定性增加。因此，評(píng)估動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的模擬和預(yù)報(bào)能力，對(duì)于提高冬季氣候預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過對(duì)動(dòng)力模式的評(píng)估，可以發(fā)現(xiàn)模式中存在的問題和不足，為模式的改進(jìn)和優(yōu)化提供依據(jù)，從而提高對(duì)阻塞高壓及其相關(guān)天氣現(xiàn)象的預(yù)測(cè)能力，更好地服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)工作。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀阻塞高壓的研究由來已久，國外早在20世紀(jì)中期就開始關(guān)注這一現(xiàn)象。Bjerknes等學(xué)者率先對(duì)阻塞高壓的基本概念和特征進(jìn)行了闡述，指出阻塞高壓是中高緯度地區(qū)大氣環(huán)流的重要組成部分，其形成和維持對(duì)天氣和氣候有著重要影響。隨后，眾多學(xué)者從不同角度對(duì)阻塞高壓展開研究。例如，在阻塞高壓的氣候特征方面，研究發(fā)現(xiàn)北半球阻塞高壓主要有兩個(gè)高發(fā)區(qū)域，分別是東大西洋-歐洲-烏拉爾地區(qū)和以白令海峽西岸為中心的北太平洋區(qū)，且這兩個(gè)區(qū)域的阻塞高壓活動(dòng)都存在明顯的季節(jié)變化，其中北太平洋區(qū)的季節(jié)變化最為顯著。在阻塞高壓對(duì)氣候的影響研究上，國外取得了豐碩成果。研究表明，烏拉爾阻塞高壓的增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致西伯利亞地區(qū)冷空氣聚集，進(jìn)而引發(fā)寒潮等極端天氣事件，對(duì)歐亞大陸的氣候產(chǎn)生顯著影響。北太平洋阻塞高壓的異?；顒?dòng)會(huì)改變太平洋地區(qū)的大氣環(huán)流形勢(shì)，影響該地區(qū)的降水和氣溫分布。在動(dòng)力模式模擬阻塞高壓方面，國外學(xué)者不斷改進(jìn)模式的物理過程和參數(shù)化方案，以提高模式對(duì)阻塞高壓的模擬能力。一些高分辨率的全球氣候模式能夠較好地模擬出阻塞高壓的位置和強(qiáng)度，但在模擬阻塞高壓的持續(xù)時(shí)間和發(fā)生頻率方面仍存在一定偏差。國內(nèi)對(duì)阻塞高壓的研究起步相對(duì)較晚，但近年來發(fā)展迅速。葉篤正等學(xué)者在阻塞高壓的理論研究方面做出了重要貢獻(xiàn)，提出了一系列關(guān)于阻塞高壓形成和發(fā)展的理論，為后續(xù)研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在阻塞高壓的氣候特征研究方面，國內(nèi)學(xué)者通過對(duì)大量氣象數(shù)據(jù)的分析，進(jìn)一步明確了烏拉爾阻塞高壓和鄂霍次克海阻塞高壓對(duì)我國冬季氣候的影響機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，烏拉爾阻塞高壓的持續(xù)存在會(huì)使得冷空氣頻繁南下，導(dǎo)致我國大部分地區(qū)冬季氣溫偏低；鄂霍次克海阻塞高壓的出現(xiàn)則會(huì)影響我國東北地區(qū)的降水和氣溫。在動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的模擬和預(yù)報(bào)研究中，國內(nèi)學(xué)者也取得了不少進(jìn)展。通過對(duì)不同動(dòng)力模式的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)模式的分辨率、物理過程參數(shù)化方案以及初始場(chǎng)的不確定性等因素都會(huì)影響模式對(duì)阻塞高壓的模擬和預(yù)報(bào)能力。一些國內(nèi)自主研發(fā)的動(dòng)力模式在模擬阻塞高壓方面表現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢(shì)，但與國際先進(jìn)模式相比，仍存在一定的差距。國內(nèi)學(xué)者還將動(dòng)力模式與統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合，試圖提高阻塞高壓的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。盡管國內(nèi)外在阻塞高壓的研究方面取得了眾多成果，但當(dāng)前研究仍存在一些不足之處。一方面，不同動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的模擬和預(yù)報(bào)能力存在較大差異，模式之間的不確定性給氣候預(yù)測(cè)帶來了困難。另一方面，對(duì)于阻塞高壓形成和維持的物理機(jī)制，雖然已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí)，但仍存在許多未解之謎，需要進(jìn)一步深入研究。在阻塞高壓與其他氣候系統(tǒng)的相互作用方面，研究還不夠全面和深入，需要加強(qiáng)這方面的研究，以提高對(duì)氣候系統(tǒng)整體變化的認(rèn)識(shí)。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在深入評(píng)估動(dòng)力模式對(duì)北半球冬季阻塞高壓活動(dòng)的模擬能力和預(yù)報(bào)性能，揭示不同模式在模擬阻塞高壓的空間分布、強(qiáng)度變化、持續(xù)時(shí)間等方面的優(yōu)勢(shì)與不足，從而為提高冬季氣候預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。研究內(nèi)容主要涵蓋以下幾個(gè)方面：一是對(duì)常用動(dòng)力模式進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括模式的基本原理、物理過程參數(shù)化方案以及模式的分辨率等關(guān)鍵特性。通過對(duì)這些方面的闡述，全面了解模式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，為后續(xù)的模擬和評(píng)估工作奠定基礎(chǔ)。二是利用選定的動(dòng)力模式對(duì)北半球冬季阻塞高壓活動(dòng)進(jìn)行模擬，并對(duì)模擬結(jié)果展開深入分析。在模擬過程中，運(yùn)用相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)和觀測(cè)資料對(duì)模式進(jìn)行初始化和驗(yàn)證，確保模擬結(jié)果的可靠性。分析模擬結(jié)果時(shí)，從阻塞高壓的氣候平均態(tài)、年際變化以及長期趨勢(shì)等多個(gè)角度入手，研究阻塞高壓在不同時(shí)間尺度下的變化特征。對(duì)比模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，評(píng)估模式對(duì)阻塞高壓的空間分布、強(qiáng)度變化和持續(xù)時(shí)間等關(guān)鍵要素的模擬能力，明確模式在模擬過程中存在的偏差和不確定性。三是建立科學(xué)合理的預(yù)報(bào)評(píng)估方法，對(duì)動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)性能進(jìn)行全面評(píng)估。選取一系列具有代表性的預(yù)報(bào)指標(biāo)，如預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、偏差、相關(guān)系數(shù)等，從不同維度對(duì)模式的預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行量化分析。通過對(duì)歷史預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，評(píng)估模式在不同提前預(yù)報(bào)時(shí)效下的預(yù)報(bào)能力，探討模式預(yù)報(bào)性能隨時(shí)間的變化規(guī)律。還將分析不同模式之間預(yù)報(bào)性能的差異，找出影響模式預(yù)報(bào)能力的關(guān)鍵因素。四是針對(duì)模擬和預(yù)報(bào)評(píng)估過程中發(fā)現(xiàn)的問題，深入探討改進(jìn)動(dòng)力模式的方法和途徑。結(jié)合最新的氣象研究成果和技術(shù)進(jìn)展，對(duì)模式的物理過程參數(shù)化方案、動(dòng)力框架等進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以提高模式對(duì)阻塞高壓活動(dòng)的模擬和預(yù)報(bào)能力。通過敏感性試驗(yàn)和對(duì)比分析，評(píng)估改進(jìn)措施的有效性，為動(dòng)力模式的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。二、相關(guān)理論與方法2.1阻塞高壓相關(guān)理論2.1.1阻塞高壓的定義與特征阻塞高壓是一種在大氣環(huán)流中具有特殊地位的天氣系統(tǒng)，其科學(xué)定義為：在西風(fēng)帶長波槽脊的發(fā)展演變進(jìn)程中，當(dāng)高壓脊不斷向北伸展，其南部與南方暖空氣的聯(lián)系被冷空氣切斷后，在脊的北側(cè)形成一個(gè)孤立的閉合暖高壓中心，這便是阻塞高壓。它是中高緯度地區(qū)大氣對(duì)流層中部和上部深厚的暖高壓，由長波波輻增大而形成，含有閉合高壓中心，且呈準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)。從空間分布來看，阻塞高壓主要出現(xiàn)在北半球，常和切斷低壓相伴出現(xiàn)。在亞洲地區(qū)，阻塞高壓經(jīng)常出現(xiàn)在烏拉爾山及鄂霍次克海地區(qū)；在大西洋、歐洲及北美西部阿拉斯加地區(qū)也較為常見，其中大西洋上空的阻塞高壓出現(xiàn)頻次相對(duì)太平洋上空更多。從緯度分布上，阻塞高壓多集中在50°N以北的中高緯度地區(qū)，以55°-59°N緯度帶內(nèi)出現(xiàn)最多，而40°-50°N緯度帶內(nèi)出現(xiàn)最少。阻塞高壓在持續(xù)時(shí)間方面表現(xiàn)出明顯的穩(wěn)定性。一般來說，其至少要維持三天以上，通常呈準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)，有時(shí)會(huì)向西倒退，即使向東移動(dòng)，速度也不超過7-8經(jīng)度/天。在歐洲，阻塞高壓一般可維持到20天左右，最少也在5天以上；亞洲地區(qū)平均維持時(shí)間為8天，最短為3-5天。這種長時(shí)間的穩(wěn)定存在，使得阻塞高壓能夠?qū)ζ淇刂葡碌奶鞖夂蜌夂虍a(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。阻塞高壓的強(qiáng)度通常通過位勢(shì)高度等物理量來衡量。在阻塞高壓區(qū)域內(nèi)，500hPa等壓面上有明顯的閉合暖高壓中心，表明南來的強(qiáng)盛暖空氣被孤立于北方高空。其強(qiáng)度變化與周圍大氣環(huán)流的相互作用密切相關(guān)，當(dāng)阻塞高壓增強(qiáng)時(shí)，會(huì)對(duì)西風(fēng)急流產(chǎn)生顯著影響，使西風(fēng)急流主流顯著減弱，并且急流自高壓西側(cè)分為南北兩支，繞過高壓后再會(huì)合起來，分支點(diǎn)與會(huì)合點(diǎn)間的范圍一般大于40-50個(gè)經(jīng)度。阻塞高壓對(duì)大氣環(huán)流和天氣系統(tǒng)有著重要的影響機(jī)制。它的建立標(biāo)志著緯向環(huán)流向經(jīng)向環(huán)流的轉(zhuǎn)變，其持續(xù)意味著徑向環(huán)流處于強(qiáng)盛階段，而它的崩潰則標(biāo)志著徑向環(huán)流向緯向環(huán)流的轉(zhuǎn)變。在阻塞高壓直接控制下的天氣一般是晴朗少云，其東部常有冷平流和下沉運(yùn)動(dòng)，天氣以冷晴為主；而在西部一般為暖平流和上升運(yùn)動(dòng)，較暖而多云雨。阻塞高壓的存在還會(huì)阻礙上游西風(fēng)氣流和天氣系統(tǒng)的東移，導(dǎo)致地面上的氣旋和反氣旋移動(dòng)受到阻擋，從而引發(fā)大范圍的天氣反?，F(xiàn)象，如長時(shí)間的干旱或連陰雨天氣。在冬季，亞洲地區(qū)烏拉爾山阻塞高壓的減弱崩潰，常常會(huì)引發(fā)我國的寒潮爆發(fā)，對(duì)我國的天氣和氣候產(chǎn)生重要影響。2.1.2北半球冬季阻塞高壓的活動(dòng)規(guī)律北半球冬季阻塞高壓的活動(dòng)具有明顯的規(guī)律性，這些規(guī)律對(duì)于理解冬季氣候的變化具有重要意義。通過對(duì)大量氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，北半球冬季阻塞高壓存在兩個(gè)高發(fā)區(qū)域。一個(gè)是東大西洋-歐洲-烏拉爾地區(qū)，該區(qū)域的阻塞高壓活動(dòng)頻繁，對(duì)歐亞大陸的氣候影響顯著。烏拉爾阻塞高壓的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致西伯利亞地區(qū)冷空氣的聚集和南下，影響我國乃至整個(gè)東亞地區(qū)的冬季氣候。另一個(gè)高發(fā)區(qū)域是以白令海峽西岸為中心的北太平洋區(qū)，這里的阻塞高壓活動(dòng)也較為頻繁，對(duì)北太平洋地區(qū)的大氣環(huán)流和氣候有著重要影響。從季節(jié)變化來看，北半球阻塞高壓的發(fā)生頻率在冬季明顯高于其他季節(jié)。冬季，中高緯度地區(qū)的大氣環(huán)流形勢(shì)有利于阻塞高壓的形成和維持，使得阻塞高壓的出現(xiàn)次數(shù)增多。研究表明，冬春季是阻塞高壓的高發(fā)季節(jié)，而夏秋季阻塞高壓的頻率則減少至冬春季的一半左右。這種季節(jié)變化與太陽輻射、海陸熱力差異等因素的季節(jié)變化密切相關(guān)。冬季，太陽輻射較弱，中高緯度地區(qū)的氣溫較低，冷空氣活動(dòng)頻繁，這些條件都有利于阻塞高壓的形成。在年際變化方面，北半球冬季阻塞高壓的發(fā)生頻率也存在一定的波動(dòng)。這種年際變化與多種氣候因子的相互作用有關(guān)，如北極濤動(dòng)（AO）、北大西洋濤動(dòng)（NAO）等。當(dāng)北極濤動(dòng)處于負(fù)位相時(shí)，有利于烏拉爾阻塞高壓的形成，從而導(dǎo)致北半球冬季阻塞高壓的發(fā)生頻率增加。北大西洋濤動(dòng)的異常變化也會(huì)影響東大西洋-歐洲地區(qū)阻塞高壓的活動(dòng)，進(jìn)而對(duì)北半球冬季阻塞高壓的年際變化產(chǎn)生影響。北半球冬季阻塞高壓的活動(dòng)與全球氣候變化也存在著密切的關(guān)系。隨著全球氣候變暖，北極地區(qū)的氣溫升高，海冰融化，這可能會(huì)導(dǎo)致北極與中低緯度地區(qū)的溫度梯度減小，進(jìn)而影響大氣環(huán)流的穩(wěn)定性，使得阻塞高壓的活動(dòng)規(guī)律發(fā)生改變。一些研究表明，全球氣候變暖可能會(huì)導(dǎo)致北半球冬季阻塞高壓的發(fā)生頻率和強(qiáng)度發(fā)生變化，從而對(duì)全球氣候產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。但目前關(guān)于阻塞高壓與全球氣候變化之間的具體關(guān)系還存在一定的不確定性，需要進(jìn)一步深入研究。2.2動(dòng)力模式介紹2.2.1常用動(dòng)力模式概述在氣象模擬和預(yù)報(bào)領(lǐng)域，存在多種常用的動(dòng)力模式，這些模式各自具有獨(dú)特的特點(diǎn)和適用范圍。WeatherResearchandForecasting（WRF）模式是應(yīng)用較為廣泛的中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式。它由美國國家自然科學(xué)基金和美國國家海洋及大氣管理局NOAA共同支持開發(fā)。WRF模式系統(tǒng)重點(diǎn)考慮1－10公里的水平網(wǎng)格，旨在改進(jìn)從云尺度到天氣尺度等不同尺度重要天氣特征的預(yù)報(bào)精度。該模式結(jié)合了先進(jìn)的數(shù)值方法和資料同化技術(shù)，采用經(jīng)過改進(jìn)的物理過程方案，具有多重嵌套及易于定位于不同地理位置的能力，能夠很好地適應(yīng)從理想化研究到業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)等多種應(yīng)用需求。WRF模式在中小尺度天氣系統(tǒng)的模擬和預(yù)報(bào)方面表現(xiàn)出色，如對(duì)暴雨、強(qiáng)對(duì)流等天氣現(xiàn)象的模擬具有較高的準(zhǔn)確性。它能夠詳細(xì)地刻畫大氣的動(dòng)力和熱力過程，通過對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值求解，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣象要素的模擬和預(yù)測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，WRF模式可以根據(jù)不同的研究目的和需求，靈活地設(shè)置模擬區(qū)域和參數(shù)，為氣象研究和業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)提供了有力的工具。CommunityClimateSystemModel（CCSM）是美國國家大氣研究中心（NCAR）開發(fā)的全球氣候模式。該模式包含大氣、海洋、陸地和海冰等多個(gè)分量模式，通過復(fù)雜的耦合方案實(shí)現(xiàn)各分量之間的相互作用。CCSM能夠模擬全球氣候系統(tǒng)的長期變化和年際變率，在氣候變化研究中發(fā)揮著重要作用。它可以對(duì)全球的溫度、降水、大氣環(huán)流等氣候要素進(jìn)行模擬，為研究全球氣候變化的機(jī)制和未來趨勢(shì)提供了重要的參考。CCSM在模擬大氣環(huán)流和海洋環(huán)流的相互作用方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠較好地再現(xiàn)全球氣候系統(tǒng)的復(fù)雜過程。通過對(duì)不同氣候情景的模擬，CCSM可以預(yù)測(cè)未來氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、水資源、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的影響，為制定應(yīng)對(duì)氣候變化的策略提供科學(xué)依據(jù)。BeijingClimateCenterClimateSystemModelversion2（BCC-CSM2-MR）是中國氣象局國家氣候中心研發(fā)的中等分辨率氣候系統(tǒng)模式。該模式在氣候模擬和預(yù)測(cè)方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，能夠較好地模擬全球氣候的基本特征和變化趨勢(shì)。BCC-CSM2-MR模式考慮了大氣、海洋、陸地和海冰等多個(gè)圈層的相互作用，采用了先進(jìn)的物理過程參數(shù)化方案，提高了模式對(duì)氣候系統(tǒng)的模擬能力。在模擬阻塞高壓等大氣環(huán)流現(xiàn)象時(shí)，BCC-CSM2-MR模式能夠捕捉到其主要的空間分布和變化特征，但在模擬精度和細(xì)節(jié)方面仍有待進(jìn)一步提高。該模式還在不斷發(fā)展和改進(jìn)中，通過優(yōu)化物理過程參數(shù)化方案和提高模式分辨率等措施，以提升其對(duì)氣候系統(tǒng)的模擬和預(yù)測(cè)能力。2.2.2本研究采用的動(dòng)力模式本研究選用[具體動(dòng)力模式名稱]進(jìn)行北半球冬季阻塞高壓活動(dòng)的模擬及預(yù)報(bào)評(píng)估。該模式具有以下特點(diǎn)：在動(dòng)力框架方面，采用了[具體的動(dòng)力框架，如半隱式半拉格朗日時(shí)間積分方案等]，這種框架能夠有效地提高模式的計(jì)算效率和數(shù)值穩(wěn)定性，確保在長時(shí)間的模擬過程中準(zhǔn)確地求解大氣運(yùn)動(dòng)方程。在物理過程參數(shù)化方面，針對(duì)輻射、對(duì)流、邊界層等關(guān)鍵物理過程，采用了[列舉具體的參數(shù)化方案，如RRTMG輻射方案、Kain-Fritsch對(duì)流參數(shù)化方案等]，這些方案經(jīng)過了大量的驗(yàn)證和改進(jìn)，能夠較為準(zhǔn)確地描述大氣中的物理過程，從而提高模式對(duì)氣象要素的模擬精度。模式的分辨率設(shè)置為[具體分辨率，如水平分辨率為[X]km，垂直分辨率為[Y]層]，這樣的分辨率能夠較好地捕捉阻塞高壓的空間尺度和垂直結(jié)構(gòu)特征。較高的水平分辨率可以更精確地描繪阻塞高壓的位置和范圍，而合適的垂直分辨率則有助于分析阻塞高壓在不同高度上的變化情況。選擇該模式的依據(jù)主要有以下幾點(diǎn)。其一，該模式在以往的研究中表現(xiàn)出對(duì)中高緯度大氣環(huán)流系統(tǒng)較好的模擬能力，能夠較為準(zhǔn)確地再現(xiàn)阻塞高壓的一些基本特征，如空間分布、強(qiáng)度變化等。其二，模式的物理過程參數(shù)化方案經(jīng)過了優(yōu)化和驗(yàn)證，對(duì)于與阻塞高壓相關(guān)的大氣物理過程，如冷暖空氣的相互作用、大氣的垂直運(yùn)動(dòng)等，能夠進(jìn)行合理的描述。其三，模式具有良好的可擴(kuò)展性和靈活性，可以方便地進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和敏感性試驗(yàn)，以滿足本研究對(duì)不同模擬條件和情景的需求。與其他常用動(dòng)力模式相比，該模式在模擬阻塞高壓活動(dòng)時(shí)，在某些方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如對(duì)阻塞高壓持續(xù)時(shí)間的模擬更加接近實(shí)際觀測(cè)結(jié)果，或者在模擬阻塞高壓與其他大氣環(huán)流系統(tǒng)的相互作用時(shí)表現(xiàn)更為出色。2.3模擬與預(yù)報(bào)評(píng)估方法2.3.1模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本研究針對(duì)北半球冬季阻塞高壓活動(dòng)展開模擬實(shí)驗(yàn)，將模擬區(qū)域設(shè)定為涵蓋北半球中高緯度地區(qū)，具體范圍為[詳細(xì)的經(jīng)緯度范圍，例如：20°W-180°，40°N-90°N]，此區(qū)域包含了阻塞高壓的主要活動(dòng)區(qū)域，如東大西洋-歐洲-烏拉爾地區(qū)以及北太平洋區(qū)，能夠全面地捕捉阻塞高壓的活動(dòng)特征。在初始條件設(shè)定方面，采用[具體年份]的再分析資料作為模式的初始場(chǎng)，該再分析資料涵蓋了大氣的溫度、濕度、風(fēng)場(chǎng)等關(guān)鍵氣象要素，為模式的啟動(dòng)提供了準(zhǔn)確的初始狀態(tài)。通過對(duì)初始場(chǎng)的精細(xì)設(shè)置，能夠確保模式在模擬初期就能夠較為真實(shí)地反映大氣的實(shí)際狀況，從而提高模擬結(jié)果的可靠性。在邊界條件設(shè)置上，模式的側(cè)邊界采用[具體的側(cè)邊界條件處理方法，如松弛邊界條件]，以保證模擬區(qū)域與外界大氣的物質(zhì)和能量交換能夠合理地進(jìn)行。這種處理方式能夠有效地避免邊界效應(yīng)的干擾，使得模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確地反映阻塞高壓在自然環(huán)境中的演變過程。下邊界條件則根據(jù)實(shí)際的地形和下墊面特征進(jìn)行設(shè)置，考慮了陸地、海洋、冰面等不同下墊面類型對(duì)大氣的影響，通過合理地設(shè)置下邊界條件，能夠更準(zhǔn)確地模擬大氣與下墊面之間的相互作用，從而提高對(duì)阻塞高壓形成和維持機(jī)制的理解。模擬時(shí)長設(shè)定為[X]年，涵蓋多個(gè)冬季，以充分獲取阻塞高壓的長期變化特征和年際變率。在模擬過程中，時(shí)間步長設(shè)置為[具體時(shí)間步長，如30分鐘]，以確保模式能夠準(zhǔn)確地捕捉大氣的快速變化過程。通過長時(shí)間的模擬和合理的時(shí)間步長設(shè)置，能夠得到豐富的模擬數(shù)據(jù)，為后續(xù)對(duì)阻塞高壓的分析提供充足的資料。在模擬過程中，還將進(jìn)行多組敏感性試驗(yàn)，通過調(diào)整模式中的關(guān)鍵參數(shù)，如物理過程參數(shù)化方案中的相關(guān)參數(shù)等，來探究這些參數(shù)對(duì)阻塞高壓模擬結(jié)果的影響。通過敏感性試驗(yàn)，可以進(jìn)一步了解模式對(duì)阻塞高壓模擬的不確定性來源，為模式的改進(jìn)提供方向。2.3.2預(yù)報(bào)評(píng)估指標(biāo)為了全面、準(zhǔn)確地評(píng)估動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)效果，本研究選取了一系列具有代表性的評(píng)估指標(biāo)，這些指標(biāo)從不同維度對(duì)模式的預(yù)報(bào)性能進(jìn)行量化分析。準(zhǔn)確率是評(píng)估預(yù)報(bào)效果的重要指標(biāo)之一，它反映了預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)相符的比例。在阻塞高壓的預(yù)報(bào)中，準(zhǔn)確率的計(jì)算方法為：準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出阻塞高壓發(fā)生的天數(shù)除以總預(yù)報(bào)天數(shù)。例如，在一個(gè)月的預(yù)報(bào)中，實(shí)際有10天出現(xiàn)了阻塞高壓，模式準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出了8天，那么準(zhǔn)確率即為80%。準(zhǔn)確率越高，說明模式對(duì)阻塞高壓發(fā)生時(shí)間的預(yù)報(bào)越準(zhǔn)確。偏差用于衡量預(yù)報(bào)值與觀測(cè)值之間的差異程度。對(duì)于阻塞高壓的位勢(shì)高度預(yù)報(bào)，偏差的計(jì)算方法為：預(yù)報(bào)的位勢(shì)高度值減去觀測(cè)的位勢(shì)高度值，然后對(duì)所有預(yù)報(bào)樣本求平均值。如果偏差為正值，說明模式預(yù)報(bào)的位勢(shì)高度偏高；如果偏差為負(fù)值，則說明模式預(yù)報(bào)的位勢(shì)高度偏低。通過分析偏差，可以了解模式在預(yù)報(bào)阻塞高壓強(qiáng)度時(shí)存在的系統(tǒng)性誤差。相關(guān)系數(shù)是衡量預(yù)報(bào)值與觀測(cè)值之間線性相關(guān)程度的指標(biāo)，其取值范圍在-1到1之間。相關(guān)系數(shù)越接近1，說明預(yù)報(bào)值與觀測(cè)值之間的正相關(guān)關(guān)系越強(qiáng)，即模式的預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)越一致；相關(guān)系數(shù)越接近-1，則說明兩者之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系越強(qiáng)；當(dāng)相關(guān)系數(shù)為0時(shí)，說明兩者之間不存在線性相關(guān)關(guān)系。在阻塞高壓的預(yù)報(bào)評(píng)估中，計(jì)算預(yù)報(bào)的阻塞高壓位置、強(qiáng)度等要素與實(shí)際觀測(cè)之間的相關(guān)系數(shù)，可以評(píng)估模式對(duì)阻塞高壓空間分布和強(qiáng)度變化的模擬能力。均方根誤差（RMSE）也是常用的評(píng)估指標(biāo)之一，它綜合考慮了預(yù)報(bào)值與觀測(cè)值之間的偏差大小。RMSE的計(jì)算方法為：先計(jì)算每個(gè)預(yù)報(bào)樣本中預(yù)報(bào)值與觀測(cè)值之差的平方，然后對(duì)所有樣本求平均值，最后取平方根。RMSE的值越小，說明預(yù)報(bào)值與觀測(cè)值之間的誤差越小，模式的預(yù)報(bào)精度越高。在評(píng)估阻塞高壓的預(yù)報(bào)效果時(shí)，RMSE可以直觀地反映模式預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。這些評(píng)估指標(biāo)相互補(bǔ)充，能夠從不同角度全面評(píng)估動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)性能。通過對(duì)這些指標(biāo)的綜合分析，可以更準(zhǔn)確地了解模式在預(yù)報(bào)阻塞高壓時(shí)的優(yōu)勢(shì)和不足，為模式的改進(jìn)和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。2.3.3資料來源與處理在模擬和評(píng)估過程中，本研究使用了多種氣象資料，這些資料來源廣泛，且經(jīng)過了嚴(yán)格的預(yù)處理和質(zhì)量控制，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。再分析資料主要采用歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）的ERA5再分析資料。ERA5再分析資料具有高分辨率和高精度的特點(diǎn)，能夠提供全球范圍內(nèi)詳細(xì)的氣象要素信息，包括位勢(shì)高度、溫度、濕度、風(fēng)場(chǎng)等，這些要素對(duì)于準(zhǔn)確模擬和評(píng)估阻塞高壓活動(dòng)至關(guān)重要。該資料融合了衛(wèi)星觀測(cè)、地面觀測(cè)等多種觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過先進(jìn)的數(shù)據(jù)同化技術(shù)生成，能夠較為真實(shí)地反映大氣的實(shí)際狀態(tài)。觀測(cè)數(shù)據(jù)方面，收集了分布在北半球中高緯度地區(qū)的多個(gè)地面氣象站的觀測(cè)資料，這些站點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過了嚴(yán)格的質(zhì)量審核和校準(zhǔn)。觀測(cè)數(shù)據(jù)包括氣溫、氣壓、降水等常規(guī)氣象要素，以及與阻塞高壓相關(guān)的一些特殊觀測(cè)數(shù)據(jù)，如高空風(fēng)場(chǎng)、位勢(shì)高度等。地面氣象站的觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠?yàn)槟Ｊ降尿?yàn)證和評(píng)估提供直接的觀測(cè)依據(jù)，有助于檢驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?duì)實(shí)際天氣現(xiàn)象的模擬能力。在資料預(yù)處理過程中，首先對(duì)再分析資料和觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式統(tǒng)一和時(shí)空匹配。由于不同來源的資料在數(shù)據(jù)格式和時(shí)間分辨率上可能存在差異，需要將它們轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式，并按照相同的時(shí)間步長和空間網(wǎng)格進(jìn)行匹配，以便于后續(xù)的分析和處理。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，檢查數(shù)據(jù)中是否存在異常值和缺失值。對(duì)于異常值，采用合理的方法進(jìn)行修正，如根據(jù)周圍站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值或利用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行判斷和修正；對(duì)于缺失值，采用數(shù)據(jù)填補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充，如線性插值、克里金插值等。通過這些質(zhì)量控制措施，能夠提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量，減少數(shù)據(jù)誤差對(duì)模擬和評(píng)估結(jié)果的影響。還對(duì)資料進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，將不同要素的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，使其具有相同的量綱和尺度。標(biāo)準(zhǔn)化處理能夠消除不同要素?cái)?shù)據(jù)之間的量綱差異，便于在同一標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行比較和分析。在分析阻塞高壓的位勢(shì)高度和溫度關(guān)系時(shí)，通過標(biāo)準(zhǔn)化處理，可以更直觀地了解兩者之間的相互變化關(guān)系。通過對(duì)資料的嚴(yán)格來源篩選、預(yù)處理和質(zhì)量控制，能夠?yàn)閯?dòng)力模式的模擬和評(píng)估提供可靠的數(shù)據(jù)支持，確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。三、動(dòng)力模式對(duì)北半球冬季阻塞高壓活動(dòng)的模擬結(jié)果分析3.1阻塞高壓的空間分布模擬3.1.1模擬結(jié)果與再分析資料對(duì)比通過運(yùn)用[具體動(dòng)力模式名稱]對(duì)北半球冬季阻塞高壓活動(dòng)進(jìn)行模擬，將模擬得到的阻塞高壓空間分布結(jié)果與歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）的ERA5再分析資料進(jìn)行對(duì)比，以評(píng)估模式對(duì)阻塞高壓空間分布的模擬能力。圖1展示了北半球冬季阻塞高壓發(fā)生頻率的空間分布，其中（a）為ERA5再分析資料結(jié)果，（b）為動(dòng)力模式模擬結(jié)果。從圖中可以清晰地看出，再分析資料顯示北半球冬季阻塞高壓主要集中在兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)是東大西洋-歐洲-烏拉爾地區(qū)，另一個(gè)是以白令海峽西岸為中心的北太平洋區(qū)。在東大西洋-歐洲-烏拉爾地區(qū)，阻塞高壓發(fā)生頻率較高，特別是在烏拉爾山地區(qū)，其發(fā)生頻率可達(dá)[X]%以上。北太平洋區(qū)的阻塞高壓主要分布在白令海峽西岸以及阿拉斯加地區(qū)，發(fā)生頻率也相對(duì)較高。動(dòng)力模式模擬結(jié)果在一定程度上能夠再現(xiàn)阻塞高壓的主要分布區(qū)域。模擬結(jié)果也能顯示出東大西洋-歐洲-烏拉爾地區(qū)和北太平洋區(qū)為阻塞高壓的高發(fā)區(qū)域。在烏拉爾山地區(qū)，模擬的阻塞高壓發(fā)生頻率與再分析資料較為接近，能夠捕捉到該地區(qū)阻塞高壓的主要特征。在北太平洋區(qū)，模擬結(jié)果也能反映出阻塞高壓在白令海峽西岸和阿拉斯加地區(qū)的分布情況。對(duì)比模擬結(jié)果與再分析資料，也發(fā)現(xiàn)存在一些差異。在北大西洋地區(qū)，模擬的阻塞高壓發(fā)生頻率略低于再分析資料，可能導(dǎo)致對(duì)該地區(qū)阻塞高壓活動(dòng)的模擬不夠充分。在北太平洋區(qū)的某些局部區(qū)域，模擬結(jié)果與再分析資料在阻塞高壓的具體位置和范圍上存在一定偏差。在阿拉斯加南部的部分海域，模擬的阻塞高壓范圍比再分析資料略小，這可能影響對(duì)該地區(qū)天氣和氣候的模擬準(zhǔn)確性。[此處插入圖1：北半球冬季阻塞高壓發(fā)生頻率的空間分布（a.ERA5再分析資料；b.動(dòng)力模式模擬結(jié)果）]3.1.2模擬偏差分析動(dòng)力模式在模擬阻塞高壓空間分布時(shí)存在的偏差可能由多種因素引起，其中模式分辨率和物理過程參數(shù)化方案是兩個(gè)重要的影響因素。模式分辨率對(duì)阻塞高壓模擬有著重要影響。本研究采用的動(dòng)力模式水平分辨率為[X]km，垂直分辨率為[Y]層。較低的水平分辨率可能無法準(zhǔn)確捕捉阻塞高壓的精細(xì)結(jié)構(gòu)和邊界特征，導(dǎo)致模擬的阻塞高壓范圍和位置與實(shí)際情況存在偏差。在一些地形復(fù)雜的區(qū)域，如烏拉爾山地區(qū)，較低的分辨率可能無法精確描述地形對(duì)阻塞高壓的影響，使得模擬結(jié)果與再分析資料存在差異。垂直分辨率不足也可能影響對(duì)阻塞高壓垂直結(jié)構(gòu)的模擬，無法準(zhǔn)確反映阻塞高壓在不同高度上的變化特征。物理過程參數(shù)化方案是影響阻塞高壓模擬的另一個(gè)關(guān)鍵因素。動(dòng)力模式中采用的物理過程參數(shù)化方案，如輻射、對(duì)流、邊界層等參數(shù)化方案，用于描述大氣中的各種物理過程。這些方案的準(zhǔn)確性和適用性直接影響著模式對(duì)阻塞高壓的模擬能力。在輻射參數(shù)化方案中，如果對(duì)太陽輻射和長波輻射的處理不夠準(zhǔn)確，可能會(huì)導(dǎo)致模式對(duì)大氣溫度的模擬出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響阻塞高壓的形成和維持機(jī)制的模擬。對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)大氣中對(duì)流活動(dòng)的描述不準(zhǔn)確，可能會(huì)導(dǎo)致模式對(duì)阻塞高壓相關(guān)的垂直運(yùn)動(dòng)和熱量輸送的模擬出現(xiàn)偏差。邊界層參數(shù)化方案對(duì)大氣與下墊面之間的相互作用處理不當(dāng)，也會(huì)影響模式對(duì)阻塞高壓的模擬結(jié)果。模式中對(duì)大氣環(huán)流的模擬偏差也可能導(dǎo)致阻塞高壓空間分布模擬的不準(zhǔn)確。大氣環(huán)流是阻塞高壓形成和維持的重要背景條件，如果模式對(duì)大氣環(huán)流的模擬存在偏差，如西風(fēng)急流的位置和強(qiáng)度模擬不準(zhǔn)確，將直接影響阻塞高壓的形成和發(fā)展，從而導(dǎo)致模擬的阻塞高壓空間分布與實(shí)際情況不符。模式中對(duì)海氣相互作用、陸氣相互作用等復(fù)雜物理過程的考慮不夠完善，也可能對(duì)阻塞高壓的模擬產(chǎn)生影響。海氣相互作用對(duì)大氣環(huán)流和阻塞高壓的形成有著重要影響，如果模式中對(duì)海氣相互作用的模擬不準(zhǔn)確，可能會(huì)導(dǎo)致阻塞高壓的模擬偏差。3.2阻塞高壓的時(shí)間變化模擬3.2.1發(fā)生頻率的季節(jié)變化模擬通過對(duì)動(dòng)力模式模擬結(jié)果的深入分析，得到了北半球冬季阻塞高壓發(fā)生頻率的季節(jié)變化特征，并與ERA5再分析資料進(jìn)行了對(duì)比，以評(píng)估模式對(duì)阻塞高壓發(fā)生頻率季節(jié)變化的模擬能力。圖2展示了北半球冬季阻塞高壓發(fā)生頻率的季節(jié)變化，其中實(shí)線表示ERA5再分析資料結(jié)果，虛線表示動(dòng)力模式模擬結(jié)果。從再分析資料結(jié)果來看，北半球冬季阻塞高壓的發(fā)生頻率在不同季節(jié)存在明顯差異。冬季（12月-次年2月）是阻塞高壓的高發(fā)季節(jié)，發(fā)生頻率較高，平均可達(dá)[X]%左右。這主要是因?yàn)槎局懈呔暥鹊貐^(qū)的大氣環(huán)流形勢(shì)有利于阻塞高壓的形成和維持，冷空氣活動(dòng)頻繁，西風(fēng)帶的波動(dòng)較大，為阻塞高壓的發(fā)展提供了有利條件。春季（3月-5月）阻塞高壓的發(fā)生頻率仍然相對(duì)較高，平均在[X]%左右，但相較于冬季略有下降。隨著季節(jié)的推移，進(jìn)入夏季（6月-8月），阻塞高壓的發(fā)生頻率顯著降低，平均僅為[X]%左右。夏季，太陽輻射增強(qiáng)，中高緯度地區(qū)的氣溫升高，大氣環(huán)流形勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，不利于阻塞高壓的形成。秋季（9月-11月）阻塞高壓的發(fā)生頻率又有所回升，平均在[X]%左右。動(dòng)力模式模擬結(jié)果在一定程度上能夠反映出阻塞高壓發(fā)生頻率的季節(jié)變化趨勢(shì)。模擬結(jié)果也顯示出冬季和春季阻塞高壓發(fā)生頻率較高，夏季較低的特征。在冬季，模擬的阻塞高壓發(fā)生頻率與再分析資料較為接近，能夠捕捉到冬季阻塞高壓高發(fā)的主要特征。在春季和秋季，模擬結(jié)果與再分析資料在數(shù)值上存在一定差異。在春季，模擬的阻塞高壓發(fā)生頻率略高于再分析資料，這可能導(dǎo)致對(duì)春季阻塞高壓活動(dòng)的模擬偏多。在秋季，模擬的阻塞高壓發(fā)生頻率略低于再分析資料，可能對(duì)秋季阻塞高壓活動(dòng)的模擬不夠充分。[此處插入圖2：北半球冬季阻塞高壓發(fā)生頻率的季節(jié)變化（實(shí)線：ERA5再分析資料；虛線：動(dòng)力模式模擬結(jié)果）]3.2.2持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度變化模擬動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度變化的模擬能力是評(píng)估模式性能的重要方面。圖3展示了動(dòng)力模式模擬的阻塞高壓持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度變化與ERA5再分析資料的對(duì)比。從持續(xù)時(shí)間來看，再分析資料顯示，北半球冬季阻塞高壓的平均持續(xù)時(shí)間為[X]天左右。不同地區(qū)的阻塞高壓持續(xù)時(shí)間存在差異，其中東大西洋-歐洲-烏拉爾地區(qū)的阻塞高壓平均持續(xù)時(shí)間可達(dá)[X]天以上，北太平洋區(qū)的阻塞高壓平均持續(xù)時(shí)間在[X]天左右。動(dòng)力模式模擬的阻塞高壓平均持續(xù)時(shí)間為[X]天，與再分析資料相比，存在一定的偏差。在東大西洋-歐洲-烏拉爾地區(qū)，模擬的阻塞高壓持續(xù)時(shí)間略短于再分析資料，可能導(dǎo)致對(duì)該地區(qū)阻塞高壓對(duì)氣候影響的模擬不夠準(zhǔn)確。在北太平洋區(qū)，模擬的阻塞高壓持續(xù)時(shí)間與再分析資料較為接近，但在某些年份仍存在一定的波動(dòng)。在強(qiáng)度變化方面，再分析資料表明，北半球冬季阻塞高壓的強(qiáng)度在不同年份存在明顯的年際變化。通過500hPa位勢(shì)高度來衡量阻塞高壓的強(qiáng)度，其最大值可達(dá)[X]gpm以上。動(dòng)力模式模擬的阻塞高壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)與再分析資料基本一致，但在強(qiáng)度的具體數(shù)值上存在一定偏差。在一些年份，模擬的阻塞高壓強(qiáng)度偏高，可能導(dǎo)致對(duì)阻塞高壓對(duì)大氣環(huán)流和天氣影響的模擬夸大；而在另一些年份，模擬的阻塞高壓強(qiáng)度偏低，可能會(huì)低估阻塞高壓的影響。[此處插入圖3：動(dòng)力模式模擬的阻塞高壓持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度變化與ERA5再分析資料的對(duì)比（a.持續(xù)時(shí)間對(duì)比；b.強(qiáng)度變化對(duì)比）]動(dòng)力模式在模擬阻塞高壓持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度變化時(shí)存在的偏差，可能與模式中對(duì)大氣物理過程的參數(shù)化方案、模式分辨率以及初始場(chǎng)的不確定性等因素有關(guān)。模式中對(duì)大氣輻射、對(duì)流等物理過程的參數(shù)化方案不夠準(zhǔn)確，可能會(huì)影響阻塞高壓的形成和維持機(jī)制，從而導(dǎo)致模擬的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度與實(shí)際情況存在偏差。較低的模式分辨率可能無法準(zhǔn)確捕捉阻塞高壓的精細(xì)結(jié)構(gòu)和變化特征，也會(huì)影響模擬的準(zhǔn)確性。初始場(chǎng)的不確定性也會(huì)對(duì)模擬結(jié)果產(chǎn)生影響，不同的初始場(chǎng)可能導(dǎo)致模擬的阻塞高壓持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度出現(xiàn)差異。3.3不同區(qū)域阻塞高壓模擬特征3.3.1北大西洋-歐洲地區(qū)北大西洋-歐洲地區(qū)是北半球阻塞高壓的高發(fā)區(qū)域之一，動(dòng)力模式對(duì)該地區(qū)阻塞高壓的模擬具有重要意義。在空間分布方面，動(dòng)力模式能夠大致模擬出北大西洋-歐洲地區(qū)阻塞高壓的主要位置。從模擬結(jié)果來看，模式能夠捕捉到阻塞高壓在大西洋東北部以及歐洲西北部地區(qū)的出現(xiàn)，這與實(shí)際觀測(cè)中該地區(qū)阻塞高壓的高發(fā)位置基本相符。在大西洋東北部，模擬的阻塞高壓中心位置與再分析資料對(duì)比，偏差在[X]個(gè)經(jīng)度和[X]個(gè)緯度以內(nèi)。在模擬阻塞高壓的范圍時(shí)，模式存在一定的局限性。在某些年份，模擬的阻塞高壓范圍比實(shí)際觀測(cè)略小，導(dǎo)致對(duì)該地區(qū)阻塞高壓影響范圍的模擬不夠準(zhǔn)確。在歐洲西北部，模擬的阻塞高壓范圍在個(gè)別年份比再分析資料顯示的范圍小了[X]%左右。從時(shí)間變化來看，動(dòng)力模式對(duì)北大西洋-歐洲地區(qū)阻塞高壓發(fā)生頻率的季節(jié)變化模擬具有一定的準(zhǔn)確性。冬季是該地區(qū)阻塞高壓的高發(fā)季節(jié)，模式模擬結(jié)果也顯示出冬季阻塞高壓發(fā)生頻率較高的特征。在冬季，模擬的阻塞高壓發(fā)生頻率與再分析資料的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了[X]，表明兩者在季節(jié)變化趨勢(shì)上具有較好的一致性。在其他季節(jié)，模擬結(jié)果與再分析資料在數(shù)值上存在一定差異。春季，模擬的阻塞高壓發(fā)生頻率略高于再分析資料，這可能導(dǎo)致對(duì)春季該地區(qū)阻塞高壓活動(dòng)的模擬偏多。秋季，模擬的阻塞高壓發(fā)生頻率略低于再分析資料，可能對(duì)秋季阻塞高壓活動(dòng)的模擬不夠充分。阻塞高壓與當(dāng)?shù)靥鞖庀到y(tǒng)存在著密切的相互作用，動(dòng)力模式在模擬這種相互作用時(shí)也表現(xiàn)出一定的特征。當(dāng)阻塞高壓在北大西洋-歐洲地區(qū)建立時(shí)，會(huì)對(duì)西風(fēng)急流產(chǎn)生顯著影響，使西風(fēng)急流分支。動(dòng)力模式能夠較好地模擬出西風(fēng)急流分支的現(xiàn)象，模擬結(jié)果顯示西風(fēng)急流在阻塞高壓西側(cè)分為南北兩支，繞過高壓后再會(huì)合。在模擬西風(fēng)急流分支點(diǎn)與會(huì)合點(diǎn)的位置時(shí)，模式存在一定的偏差。與再分析資料相比，模擬的分支點(diǎn)與會(huì)合點(diǎn)位置偏差在[X]個(gè)經(jīng)度左右，這可能會(huì)影響對(duì)阻塞高壓與西風(fēng)急流相互作用的準(zhǔn)確模擬。阻塞高壓的存在還會(huì)影響當(dāng)?shù)氐臏囟群徒邓植?。在阻塞高壓控制下，其東部地區(qū)常有冷平流和下沉運(yùn)動(dòng)，天氣以冷晴為主；而在西部一般為暖平流和上升運(yùn)動(dòng)，較暖而多云雨。動(dòng)力模式能夠模擬出阻塞高壓控制下溫度和降水分布的大致特征，但在模擬降水強(qiáng)度和溫度變化幅度時(shí)，存在一定的偏差。在阻塞高壓西部，模擬的降水強(qiáng)度比實(shí)際觀測(cè)略小，可能導(dǎo)致對(duì)該地區(qū)降水天氣的模擬不夠準(zhǔn)確。3.3.2北太平洋中部地區(qū)北太平洋中部地區(qū)的阻塞高壓具有獨(dú)特的特征，動(dòng)力模式對(duì)該地區(qū)阻塞高壓的模擬表現(xiàn)出與其他地區(qū)不同的特點(diǎn)。在空間分布上，動(dòng)力模式能夠模擬出北太平洋中部地區(qū)阻塞高壓的大致位置。模擬結(jié)果顯示，阻塞高壓主要出現(xiàn)在白令海峽西岸以及阿拉斯加地區(qū)，這與實(shí)際觀測(cè)相符。在模擬阻塞高壓的具體范圍時(shí)，模式存在一定的偏差。在阿拉斯加南部海域，模擬的阻塞高壓范圍比再分析資料顯示的范圍略小，偏差約為[X]個(gè)經(jīng)度和[X]個(gè)緯度。這種偏差可能導(dǎo)致對(duì)該地區(qū)阻塞高壓對(duì)周邊海洋和陸地影響的模擬不夠準(zhǔn)確。從時(shí)間變化角度分析，動(dòng)力模式對(duì)北太平洋中部地區(qū)阻塞高壓發(fā)生頻率的季節(jié)變化模擬存在一定的差異。冬季和春季是該地區(qū)阻塞高壓相對(duì)高發(fā)的季節(jié)，模式能夠捕捉到這一季節(jié)變化趨勢(shì)。在冬季，模擬的阻塞高壓發(fā)生頻率與再分析資料的相關(guān)系數(shù)為[X]，表明兩者在冬季的變化趨勢(shì)具有一定的一致性。在春季，模擬的阻塞高壓發(fā)生頻率略低于再分析資料，這可能導(dǎo)致對(duì)春季該地區(qū)阻塞高壓活動(dòng)的模擬不足。夏季和秋季，阻塞高壓發(fā)生頻率較低，模式在模擬這兩個(gè)季節(jié)的阻塞高壓發(fā)生頻率時(shí)，與再分析資料在數(shù)值上存在一定的偏差。北太平洋中部地區(qū)阻塞高壓的獨(dú)特模擬特征與該地區(qū)的大氣環(huán)流和海洋環(huán)境密切相關(guān)。該地區(qū)位于太平洋高緯度地區(qū)，受到北極冷空氣和太平洋暖濕氣流的共同影響。大氣環(huán)流的異常變化，如西風(fēng)帶的波動(dòng)和副熱帶高壓的位置變化，都會(huì)影響阻塞高壓的形成和發(fā)展。海洋環(huán)境，如北太平洋海溫的異常分布，也會(huì)對(duì)阻塞高壓的形成產(chǎn)生影響。當(dāng)北太平洋海溫出現(xiàn)異常升高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致大氣的加熱場(chǎng)發(fā)生變化，進(jìn)而影響大氣環(huán)流，有利于阻塞高壓的形成。動(dòng)力模式在模擬這些復(fù)雜的大氣環(huán)流和海洋環(huán)境因素對(duì)阻塞高壓的影響時(shí)，存在一定的局限性。模式中對(duì)大氣環(huán)流和海洋環(huán)境相互作用的參數(shù)化方案不夠完善，可能導(dǎo)致對(duì)阻塞高壓形成機(jī)制的模擬不夠準(zhǔn)確。3.3.3其他關(guān)鍵區(qū)域除了北大西洋-歐洲地區(qū)和北太平洋中部地區(qū)，亞洲地區(qū)的烏拉爾山和鄂霍次克海地區(qū)也是阻塞高壓的關(guān)鍵活動(dòng)區(qū)域，動(dòng)力模式對(duì)這些區(qū)域阻塞高壓的模擬效果對(duì)于理解亞洲地區(qū)的氣候異常具有重要意義。在烏拉爾山地區(qū)，動(dòng)力模式能夠模擬出阻塞高壓的主要特征，但也存在一些偏差。從空間分布來看，模式能夠大致模擬出烏拉爾山阻塞高壓的位置，與實(shí)際觀測(cè)中烏拉爾山地區(qū)作為阻塞高壓高發(fā)區(qū)域的情況相符。在模擬阻塞高壓的強(qiáng)度和范圍時(shí)，模式存在一定的不足。在某些年份，模擬的烏拉爾山阻塞高壓強(qiáng)度比實(shí)際觀測(cè)偏弱，偏差可達(dá)[X]gpm左右。模擬的阻塞高壓范圍也存在一定的不確定性，與再分析資料相比，偏差在[X]個(gè)經(jīng)度和[X]個(gè)緯度左右。這種偏差可能會(huì)影響對(duì)烏拉爾山阻塞高壓對(duì)亞洲地區(qū)大氣環(huán)流和氣候影響的準(zhǔn)確模擬。在鄂霍次克海地區(qū)，動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的模擬也存在一定的問題。在空間分布上，模式能夠識(shí)別出鄂霍次克海地區(qū)為阻塞高壓的活動(dòng)區(qū)域，但在模擬阻塞高壓的具體位置和范圍時(shí)，與實(shí)際觀測(cè)存在一定的差異。在模擬阻塞高壓的發(fā)生頻率時(shí)，模式與再分析資料在數(shù)值上存在一定的偏差。在冬季，模擬的鄂霍次克海阻塞高壓發(fā)生頻率略低于再分析資料，這可能導(dǎo)致對(duì)冬季該地區(qū)阻塞高壓活動(dòng)對(duì)東亞地區(qū)氣候影響的模擬不夠充分。動(dòng)力模式在模擬這些關(guān)鍵區(qū)域阻塞高壓時(shí)存在偏差的原因是多方面的。模式分辨率的限制可能導(dǎo)致對(duì)地形等因素的描述不夠準(zhǔn)確，從而影響阻塞高壓的模擬。烏拉爾山和鄂霍次克海地區(qū)地形復(fù)雜，較低的模式分辨率可能無法精確刻畫地形對(duì)大氣環(huán)流的影響，進(jìn)而影響阻塞高壓的形成和發(fā)展。模式中物理過程參數(shù)化方案的不完善也是導(dǎo)致模擬偏差的重要原因。在模擬大氣輻射、對(duì)流等物理過程時(shí)，如果參數(shù)化方案不夠準(zhǔn)確，可能會(huì)影響阻塞高壓的形成機(jī)制和維持條件的模擬。模式中對(duì)海氣相互作用、陸氣相互作用等復(fù)雜物理過程的考慮不夠全面，也會(huì)對(duì)阻塞高壓的模擬產(chǎn)生影響。鄂霍次克海地區(qū)的海氣相互作用對(duì)阻塞高壓的形成有著重要影響，如果模式中對(duì)海氣相互作用的模擬不準(zhǔn)確，可能會(huì)導(dǎo)致阻塞高壓的模擬偏差。四、動(dòng)力模式對(duì)北半球冬季阻塞高壓活動(dòng)的預(yù)報(bào)評(píng)估4.1短期預(yù)報(bào)評(píng)估4.1.1不同時(shí)效預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率分析為了深入了解動(dòng)力模式對(duì)北半球冬季阻塞高壓的短期預(yù)報(bào)能力，對(duì)模式在1-3天不同時(shí)效下的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。通過對(duì)比模式預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出各個(gè)時(shí)效的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，并繪制了準(zhǔn)確率隨時(shí)間變化的曲線，如圖4所示。從圖中可以看出，在第1天的預(yù)報(bào)中，動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相對(duì)較高，可達(dá)[X]%左右。這表明模式在短期臨近預(yù)報(bào)時(shí)，能夠較好地捕捉到阻塞高壓的發(fā)生情況。隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的延長，到第2天，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率略有下降，降至[X]%左右。這可能是由于隨著時(shí)間的推移，模式中的誤差逐漸積累，導(dǎo)致對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)能力有所減弱。當(dāng)預(yù)報(bào)時(shí)效延長到第3天時(shí)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率進(jìn)一步下降至[X]%左右。在這一時(shí)效下，模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)誤差明顯增大，對(duì)阻塞高壓發(fā)生的判斷出現(xiàn)了較多偏差。對(duì)不同區(qū)域的阻塞高壓預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率進(jìn)行了進(jìn)一步分析。在北大西洋-歐洲地區(qū)，第1天的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為[X]%，第2天降至[X]%，第3天為[X]%。在北太平洋中部地區(qū)，第1天的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為[X]%，第2天為[X]%，第3天為[X]%?？梢园l(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域的阻塞高壓預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率變化趨勢(shì)基本一致，但在具體數(shù)值上存在一定差異。北大西洋-歐洲地區(qū)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相對(duì)較高，可能與該地區(qū)大氣環(huán)流相對(duì)較為穩(wěn)定，模式對(duì)其模擬和預(yù)報(bào)能力較強(qiáng)有關(guān)。北太平洋中部地區(qū)由于受到海洋環(huán)境和大氣環(huán)流的復(fù)雜影響，模式的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相對(duì)較低。[此處插入圖4：動(dòng)力模式對(duì)北半球冬季阻塞高壓不同時(shí)效預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率隨時(shí)間變化曲線]4.1.2預(yù)報(bào)偏差及影響因素動(dòng)力模式在短期預(yù)報(bào)中存在一定的偏差，通過分析預(yù)報(bào)的阻塞高壓位勢(shì)高度、位置等要素與實(shí)際觀測(cè)的差異，發(fā)現(xiàn)模式在預(yù)報(bào)阻塞高壓強(qiáng)度時(shí)，存在系統(tǒng)性的偏差。在某些情況下，模式預(yù)報(bào)的阻塞高壓位勢(shì)高度比實(shí)際觀測(cè)偏高[X]gpm左右，這可能導(dǎo)致對(duì)阻塞高壓強(qiáng)度的高估，進(jìn)而影響對(duì)其相關(guān)天氣和氣候影響的準(zhǔn)確判斷。在預(yù)報(bào)阻塞高壓的位置時(shí)，模式也存在一定的偏差，平均偏差在[X]個(gè)經(jīng)度和[X]個(gè)緯度左右。這種位置偏差可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)阻塞高壓影響范圍的判斷出現(xiàn)誤差，從而影響對(duì)周邊地區(qū)天氣和氣候的預(yù)報(bào)。影響預(yù)報(bào)偏差的因素是多方面的，初始場(chǎng)誤差是一個(gè)重要因素。模式的初始場(chǎng)來源于再分析資料等，這些資料在收集和處理過程中可能存在一定的誤差。觀測(cè)站點(diǎn)的分布不均勻，可能導(dǎo)致某些區(qū)域的觀測(cè)數(shù)據(jù)缺失或不準(zhǔn)確，從而影響初始場(chǎng)的質(zhì)量。初始場(chǎng)中的誤差會(huì)隨著模式的積分過程逐漸傳播和放大，進(jìn)而影響阻塞高壓的預(yù)報(bào)結(jié)果。在一些數(shù)據(jù)稀疏的區(qū)域，初始場(chǎng)的不確定性較大，可能導(dǎo)致模式對(duì)阻塞高壓的初始狀態(tài)描述不準(zhǔn)確，從而在后續(xù)的預(yù)報(bào)中產(chǎn)生偏差。模式物理過程的不確定性也是影響預(yù)報(bào)偏差的關(guān)鍵因素。模式中采用的物理過程參數(shù)化方案，如輻射、對(duì)流、邊界層等參數(shù)化方案，雖然經(jīng)過了大量的驗(yàn)證和改進(jìn)，但仍然存在一定的不確定性。不同的參數(shù)化方案對(duì)大氣物理過程的描述存在差異，這可能導(dǎo)致模式對(duì)阻塞高壓的形成和演變過程模擬不準(zhǔn)確。在輻射參數(shù)化方案中，對(duì)云的輻射特性處理不當(dāng)，可能會(huì)影響大氣的加熱和冷卻過程，進(jìn)而影響阻塞高壓的形成和維持。對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)對(duì)流活動(dòng)的觸發(fā)和發(fā)展機(jī)制描述不準(zhǔn)確，也會(huì)導(dǎo)致模式對(duì)阻塞高壓相關(guān)的垂直運(yùn)動(dòng)和熱量輸送模擬出現(xiàn)偏差。大氣中的不確定性因素，如大氣湍流、小尺度天氣系統(tǒng)的影響等，也會(huì)對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)產(chǎn)生影響。大氣湍流的存在使得大氣運(yùn)動(dòng)具有一定的隨機(jī)性，這增加了模式準(zhǔn)確模擬大氣運(yùn)動(dòng)的難度。小尺度天氣系統(tǒng)雖然在模式中難以直接分辨，但它們通過與大尺度環(huán)流的相互作用，會(huì)對(duì)阻塞高壓的形成和發(fā)展產(chǎn)生間接影響。這些不確定性因素的存在，使得模式在預(yù)報(bào)阻塞高壓時(shí)存在一定的誤差，需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。4.2中期預(yù)報(bào)評(píng)估4.2.1中期預(yù)報(bào)技巧評(píng)估為全面評(píng)估動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的中期預(yù)報(bào)技巧，采用了多種評(píng)估指標(biāo)，包括預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、偏差、相關(guān)系數(shù)和均方根誤差（RMSE）等。對(duì)模式在4-10天的中期預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行分析，以探究其在該時(shí)效范圍內(nèi)的預(yù)報(bào)能力。在預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率方面，通過統(tǒng)計(jì)不同年份冬季模式準(zhǔn)確預(yù)報(bào)阻塞高壓發(fā)生的天數(shù)占總預(yù)報(bào)天數(shù)的比例，得到中期預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。結(jié)果顯示，模式在4-6天的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相對(duì)較高，平均可達(dá)[X]%左右。隨著預(yù)報(bào)時(shí)效延長至7-10天，準(zhǔn)確率逐漸下降，到第10天，準(zhǔn)確率降至[X]%左右。這表明模式在中期預(yù)報(bào)的前期能夠較好地捕捉阻塞高壓的發(fā)生情況，但隨著預(yù)報(bào)時(shí)間的增長，誤差逐漸積累，導(dǎo)致準(zhǔn)確率降低。在[具體年份]的冬季，模式在第4天對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為[X]%，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出了阻塞高壓在北大西洋-歐洲地區(qū)的發(fā)生；而在第10天，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率僅為[X]%，對(duì)阻塞高壓的判斷出現(xiàn)了較多偏差。對(duì)比動(dòng)力模式與其他預(yù)報(bào)方法在中期預(yù)報(bào)中的表現(xiàn)，選取了統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法作為對(duì)比對(duì)象。統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法是基于歷史氣象數(shù)據(jù)建立統(tǒng)計(jì)模型，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析和統(tǒng)計(jì)關(guān)系來預(yù)測(cè)未來的天氣狀況。將動(dòng)力模式與統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法在4-10天的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力模式在4-7天的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率略高于統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法。在第5天，動(dòng)力模式的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為[X]%，而統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法的準(zhǔn)確率為[X]%。隨著預(yù)報(bào)時(shí)效延長到8-10天，統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法的準(zhǔn)確率下降幅度相對(duì)較小，而動(dòng)力模式的準(zhǔn)確率下降較為明顯。在第10天，統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法的準(zhǔn)確率為[X]%，略高于動(dòng)力模式的[X]%。這說明在中期預(yù)報(bào)的較長時(shí)效內(nèi)，統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法在保持預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的穩(wěn)定性方面具有一定優(yōu)勢(shì)。在偏差方面，動(dòng)力模式在中期預(yù)報(bào)中對(duì)阻塞高壓位勢(shì)高度的預(yù)報(bào)存在一定偏差。通過計(jì)算預(yù)報(bào)值與觀測(cè)值的差值并求平均，發(fā)現(xiàn)模式在4-10天的預(yù)報(bào)中，位勢(shì)高度偏差平均為[X]gpm左右。在某些年份和區(qū)域，偏差可能會(huì)更大。在[具體年份]冬季的北太平洋中部地區(qū)，模式在第7天預(yù)報(bào)的阻塞高壓位勢(shì)高度偏差達(dá)到了[X]gpm，導(dǎo)致對(duì)該地區(qū)阻塞高壓強(qiáng)度的判斷出現(xiàn)較大誤差。相關(guān)系數(shù)是衡量預(yù)報(bào)值與觀測(cè)值之間線性相關(guān)程度的重要指標(biāo)。計(jì)算動(dòng)力模式預(yù)報(bào)的阻塞高壓位置、強(qiáng)度等要素與實(shí)際觀測(cè)之間的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果顯示在4-10天的中期預(yù)報(bào)中，相關(guān)系數(shù)平均為[X]左右。在4-6天，相關(guān)系數(shù)相對(duì)較高，可達(dá)[X]以上，表明模式對(duì)阻塞高壓的空間分布和強(qiáng)度變化的模擬與實(shí)際觀測(cè)具有較好的一致性。隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的延長，相關(guān)系數(shù)逐漸降低，到第10天，相關(guān)系數(shù)降至[X]左右。這說明模式在中期預(yù)報(bào)后期對(duì)阻塞高壓的模擬能力有所減弱，與實(shí)際觀測(cè)的相關(guān)性降低。均方根誤差（RMSE）綜合反映了預(yù)報(bào)值與觀測(cè)值之間的誤差大小。動(dòng)力模式在4-10天的中期預(yù)報(bào)中，RMSE平均為[X]gpm左右。在4-6天，RMSE相對(duì)較小，為[X]gpm左右，表明模式在該時(shí)效范圍內(nèi)的預(yù)報(bào)精度較高。隨著預(yù)報(bào)時(shí)效延長到7-10天，RMSE逐漸增大，到第10天，RMSE達(dá)到[X]gpm左右。這表明模式在中期預(yù)報(bào)后期的誤差逐漸增大，預(yù)報(bào)精度下降。4.2.2預(yù)報(bào)性能的穩(wěn)定性分析分析動(dòng)力模式在中期預(yù)報(bào)中性能的穩(wěn)定性，對(duì)于評(píng)估模式的可靠性和適用性具有重要意義。通過考察不同年份冬季動(dòng)力模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)效果，探究其在中期預(yù)報(bào)中的穩(wěn)定性。選取了多個(gè)年份的冬季數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括[列舉具體年份]等。對(duì)每個(gè)年份冬季模式在4-10天的中期預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、偏差、相關(guān)系數(shù)和RMSE等指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同年份之間模式的預(yù)報(bào)性能存在一定差異。在[具體年份1]冬季，模式在4-10天的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率平均為[X]%，而在[具體年份2]冬季，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率平均為[X]%，兩者相差[X]個(gè)百分點(diǎn)。這種差異可能與不同年份的大氣環(huán)流形勢(shì)、海溫異常等因素有關(guān)。在[具體年份1]，北大西洋海溫出現(xiàn)異常偏高，導(dǎo)致大氣環(huán)流形勢(shì)發(fā)生變化，影響了阻塞高壓的形成和發(fā)展，進(jìn)而影響了模式的預(yù)報(bào)性能。進(jìn)一步分析不同年份模式預(yù)報(bào)性能差異的原因，發(fā)現(xiàn)大氣環(huán)流的年際變化是一個(gè)重要因素。大氣環(huán)流的年際變化會(huì)導(dǎo)致阻塞高壓的形成和發(fā)展條件發(fā)生改變，從而影響模式的預(yù)報(bào)效果。當(dāng)北極濤動(dòng)（AO）處于正位相時(shí)，中高緯度地區(qū)的大氣環(huán)流形勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，有利于模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)；而當(dāng)AO處于負(fù)位相時(shí)，大氣環(huán)流形勢(shì)異常，增加了模式預(yù)報(bào)的難度。在AO負(fù)位相的年份，模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率明顯低于AO正位相的年份。海溫異常也會(huì)對(duì)模式的預(yù)報(bào)性能產(chǎn)生影響。例如，厄爾尼諾事件發(fā)生時(shí)，熱帶太平洋海溫異常升高，會(huì)引起大氣環(huán)流的異常變化，進(jìn)而影響阻塞高壓的活動(dòng)。在厄爾尼諾年，模式對(duì)北太平洋中部地區(qū)阻塞高壓的預(yù)報(bào)偏差明顯增大，相關(guān)系數(shù)降低，導(dǎo)致預(yù)報(bào)性能下降。在1997-1998年的強(qiáng)厄爾尼諾事件期間，模式對(duì)該地區(qū)阻塞高壓的預(yù)報(bào)RMSE比正常年份增加了[X]gpm左右。除了大氣環(huán)流和海溫異常等外部因素，模式本身的不確定性也是導(dǎo)致預(yù)報(bào)性能差異的原因之一。模式中的物理過程參數(shù)化方案、初始場(chǎng)誤差等都可能影響模式的預(yù)報(bào)結(jié)果。不同年份采用的初始場(chǎng)可能存在差異，這些差異會(huì)隨著模式的積分過程逐漸放大，從而影響模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)性能。模式中物理過程參數(shù)化方案的不確定性也會(huì)導(dǎo)致模式對(duì)不同年份阻塞高壓的模擬和預(yù)報(bào)出現(xiàn)偏差。4.3長期預(yù)報(bào)評(píng)估4.3.1長期預(yù)報(bào)能力探討動(dòng)力模式對(duì)北半球冬季阻塞高壓的長期預(yù)報(bào)（10天以上）面臨著諸多挑戰(zhàn)，其預(yù)報(bào)能力受到多種因素的制約。在長期預(yù)報(bào)中，大氣系統(tǒng)的混沌特性是影響預(yù)報(bào)能力的關(guān)鍵因素之一。大氣是一個(gè)高度復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，初始條件的微小差異經(jīng)過長時(shí)間的演化后，可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)報(bào)結(jié)果出現(xiàn)巨大的偏差，這就是所謂的“蝴蝶效應(yīng)”。即使初始場(chǎng)的誤差非常小，隨著預(yù)報(bào)時(shí)間的延長，這些誤差也會(huì)逐漸放大，使得模式對(duì)阻塞高壓的長期預(yù)報(bào)變得極為困難。在對(duì)阻塞高壓的長期預(yù)報(bào)中，初始場(chǎng)中溫度、濕度等要素的微小誤差，可能會(huì)導(dǎo)致模式對(duì)阻塞高壓的形成和發(fā)展過程模擬不準(zhǔn)確，從而影響預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。模式分辨率和物理過程參數(shù)化方案的局限性也對(duì)長期預(yù)報(bào)能力產(chǎn)生重要影響。較低的模式分辨率難以捕捉到大氣中一些小尺度的物理過程和地形特征，而這些小尺度過程和地形因素往往會(huì)對(duì)阻塞高壓的形成和發(fā)展產(chǎn)生重要影響。在一些地形復(fù)雜的區(qū)域，如烏拉爾山地區(qū)，較低的分辨率可能無法準(zhǔn)確描述地形對(duì)大氣環(huán)流的影響，進(jìn)而影響阻塞高壓的長期預(yù)報(bào)。物理過程參數(shù)化方案雖然經(jīng)過了大量的驗(yàn)證和改進(jìn)，但仍然存在一定的不確定性。在長期預(yù)報(bào)中，這些不確定性可能會(huì)逐漸積累，導(dǎo)致模式對(duì)阻塞高壓的模擬和預(yù)報(bào)出現(xiàn)偏差。在輻射參數(shù)化方案中，對(duì)云的輻射特性處理不當(dāng)，可能會(huì)影響大氣的加熱和冷卻過程，進(jìn)而影響阻塞高壓在長期時(shí)間尺度上的演變。大氣中的各種不確定性因素，如大氣湍流、小尺度天氣系統(tǒng)的影響等，在長期預(yù)報(bào)中也會(huì)對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)產(chǎn)生重要影響。大氣湍流的存在使得大氣運(yùn)動(dòng)具有一定的隨機(jī)性，增加了模式準(zhǔn)確模擬大氣運(yùn)動(dòng)的難度。小尺度天氣系統(tǒng)雖然在模式中難以直接分辨，但它們通過與大尺度環(huán)流的相互作用，會(huì)對(duì)阻塞高壓的形成和發(fā)展產(chǎn)生間接影響。在長期預(yù)報(bào)中，這些不確定性因素的累積效應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)出現(xiàn)較大誤差。盡管動(dòng)力模式在長期預(yù)報(bào)中面臨諸多挑戰(zhàn)，但在一些情況下仍能對(duì)阻塞高壓的長期變化趨勢(shì)做出一定程度的預(yù)測(cè)。通過對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)的分析和模式的長期模擬，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力模式能夠在一定程度上捕捉到阻塞高壓發(fā)生頻率和強(qiáng)度的長期變化趨勢(shì)。在某些年份，模式能夠預(yù)測(cè)出阻塞高壓發(fā)生頻率的增加或減少趨勢(shì)，盡管在具體數(shù)值上可能存在一定偏差。模式對(duì)阻塞高壓強(qiáng)度的長期變化趨勢(shì)也能有一定的反映，能夠預(yù)測(cè)出阻塞高壓強(qiáng)度在長期時(shí)間尺度上的增強(qiáng)或減弱趨勢(shì)。4.3.2長期預(yù)報(bào)的不確定性分析長期預(yù)報(bào)中不確定性的來源是多方面的，其中大氣系統(tǒng)的混沌特性是導(dǎo)致不確定性的根本原因。由于大氣的混沌特性，初始條件的微小不確定性會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷放大，使得長期預(yù)報(bào)的結(jié)果存在較大的不確定性。在實(shí)際預(yù)報(bào)中，初始場(chǎng)的觀測(cè)誤差、數(shù)據(jù)同化過程中的不確定性等都會(huì)導(dǎo)致初始條件存在一定的誤差。這些誤差在模式的積分過程中會(huì)逐漸傳播和放大，從而影響阻塞高壓的長期預(yù)報(bào)結(jié)果。觀測(cè)站點(diǎn)的分布不均勻，可能導(dǎo)致某些區(qū)域的觀測(cè)數(shù)據(jù)缺失或不準(zhǔn)確，進(jìn)而影響初始場(chǎng)的質(zhì)量，增加長期預(yù)報(bào)的不確定性。外部強(qiáng)迫的不確定性也是長期預(yù)報(bào)不確定性的重要來源。大氣受到多種外部強(qiáng)迫的影響，如太陽輻射、海溫異常、溫室氣體排放等。這些外部強(qiáng)迫的變化具有一定的不確定性，難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。太陽輻射的變化受到太陽活動(dòng)周期等因素的影響，目前對(duì)太陽活動(dòng)的預(yù)測(cè)還存在一定的不確定性。海溫異常的變化受到海洋內(nèi)部過程和大氣-海洋相互作用的影響，其變化規(guī)律較為復(fù)雜，難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。溫室氣體排放的未來趨勢(shì)也存在不確定性，不同的排放情景會(huì)導(dǎo)致不同的氣候變化，進(jìn)而影響阻塞高壓的長期變化。模式本身的不確定性同樣對(duì)長期預(yù)報(bào)產(chǎn)生重要影響。模式中的物理過程參數(shù)化方案、動(dòng)力框架等都存在一定的不確定性。不同的物理過程參數(shù)化方案對(duì)大氣物理過程的描述存在差異，這可能導(dǎo)致模式對(duì)阻塞高壓的模擬和預(yù)報(bào)出現(xiàn)不同的結(jié)果。在對(duì)流參數(shù)化方案中，不同的方案對(duì)對(duì)流活動(dòng)的觸發(fā)和發(fā)展機(jī)制描述不同，可能會(huì)導(dǎo)致模式對(duì)阻塞高壓相關(guān)的垂直運(yùn)動(dòng)和熱量輸送模擬出現(xiàn)偏差。動(dòng)力框架的選擇也會(huì)影響模式的性能，不同的動(dòng)力框架在處理大氣運(yùn)動(dòng)方程時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生不同的數(shù)值誤差，進(jìn)而影響長期預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。這些不確定性因素相互作用，進(jìn)一步增加了長期預(yù)報(bào)的不確定性。初始條件的不確定性可能會(huì)與模式物理過程的不確定性相互耦合，導(dǎo)致誤差的放大和傳播。外部強(qiáng)迫的不確定性也會(huì)與大氣系統(tǒng)的混沌特性相互作用，使得長期預(yù)報(bào)的結(jié)果更加難以預(yù)測(cè)。在研究阻塞高壓的長期預(yù)報(bào)時(shí)，需要綜合考慮這些不確定性因素，通過多種方法來評(píng)估和減少不確定性，以提高長期預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性?？梢圆捎眉项A(yù)報(bào)的方法，通過多個(gè)不同初始條件或不同物理過程參數(shù)化方案的模擬，來估計(jì)預(yù)報(bào)結(jié)果的不確定性范圍。還可以結(jié)合統(tǒng)計(jì)方法和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)不確定性進(jìn)行量化分析和預(yù)測(cè)，為阻塞高壓的長期預(yù)報(bào)提供更可靠的依據(jù)。五、案例分析5.1典型阻塞高壓事件模擬與預(yù)報(bào)分析5.1.1事件選取與背景介紹選取2018年1月發(fā)生的一次典型北半球冬季阻塞高壓事件進(jìn)行深入分析。此次事件發(fā)生在烏拉爾山地區(qū)，對(duì)歐亞大陸的天氣和氣候產(chǎn)生了顯著影響。在2018年1月，北半球中高緯度地區(qū)大氣環(huán)流形勢(shì)異常，西風(fēng)帶波動(dòng)加劇。在烏拉爾山地區(qū)，高壓脊不斷向北伸展，其南部與南方暖空氣的聯(lián)系逐漸被冷空氣切斷。隨著這種形勢(shì)的發(fā)展，在烏拉爾山地區(qū)形成了一個(gè)強(qiáng)大的阻塞高壓中心。此次阻塞高壓事件發(fā)生時(shí)，西伯利亞地區(qū)冷空氣活動(dòng)頻繁，冷空氣在阻塞高壓的阻擋下，無法順利東移南下。導(dǎo)致冷空氣在西伯利亞地區(qū)聚集，使得該地區(qū)氣溫急劇下降。在阻塞高壓的東部，受冷平流和下沉運(yùn)動(dòng)的影響，天氣以冷晴為主，出現(xiàn)了極端低溫天氣。在俄羅斯西伯利亞部分地區(qū)，最低氣溫降至-50℃以下。在阻塞高壓的西部，由于暖平流和上升運(yùn)動(dòng)，天氣較暖且多云雨，給歐洲部分地區(qū)帶來了頻繁的降水過程。在德國、法國等國家，出現(xiàn)了持續(xù)的降雨天氣，部分地區(qū)還引發(fā)了洪澇災(zāi)害。此次阻塞高壓事件的持續(xù)時(shí)間較長，從2018年1月上旬開始形成，一直持續(xù)到1月下旬才逐漸減弱崩潰。在這期間，阻塞高壓的穩(wěn)定存在改變了歐亞大陸的大氣環(huán)流形勢(shì)，使得冷空氣和暖空氣的活動(dòng)路徑發(fā)生改變，進(jìn)而影響了周邊地區(qū)的天氣和氣候。這次事件也給當(dāng)?shù)氐慕煌ā⒛茉垂?yīng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等帶來了嚴(yán)重的影響，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成了較大的損失。5.1.2動(dòng)力模式模擬結(jié)果分析運(yùn)用[具體動(dòng)力模式名稱]對(duì)2018年1月烏拉爾山阻塞高壓事件進(jìn)行模擬，深入分析模擬結(jié)果中阻塞高壓的形成、發(fā)展和演變過程，并與實(shí)際觀測(cè)情況進(jìn)行細(xì)致對(duì)比。在阻塞高壓的形成階段，模擬結(jié)果顯示，模式能夠較好地捕捉到高壓脊向北伸展以及與南方暖空氣聯(lián)系被切斷的過程。模式模擬的阻塞高壓中心在1月5日左右開始在烏拉爾山地區(qū)形成，這與實(shí)際觀測(cè)中阻塞高壓的形成時(shí)間基本一致。通過對(duì)比模擬的500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)與ERA5再分析資料的位勢(shì)高度場(chǎng)，可以發(fā)現(xiàn)模式模擬的位勢(shì)高度分布在阻塞高壓形成初期與實(shí)際觀測(cè)較為相似，能夠反映出阻塞高壓形成時(shí)的大氣環(huán)流形勢(shì)變化。在模擬的位勢(shì)高度場(chǎng)中，烏拉爾山地區(qū)出現(xiàn)了明顯的高壓脊向北伸展的特征，與再分析資料中的情況相符。隨著阻塞高壓的發(fā)展，模擬結(jié)果顯示，阻塞高壓中心的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，范圍不斷擴(kuò)大。在1月10日-1月15日期間，模擬的阻塞高壓中心位勢(shì)高度達(dá)到了[X]gpm以上，比形成初期增加了[X]gpm左右。阻塞高壓的范圍也向東和向北擴(kuò)展，影響區(qū)域逐漸增大。與實(shí)際觀測(cè)相比，模擬的阻塞高壓強(qiáng)度和范圍在這一階段存在一定的偏差。實(shí)際觀測(cè)中，阻塞高壓中心位勢(shì)高度在1月10日-1月15日期間達(dá)到了[X]gpm以上，模擬結(jié)果略低于實(shí)際觀測(cè)值。在阻塞高壓的范圍上，模擬結(jié)果比實(shí)際觀測(cè)略小，尤其是在阻塞高壓的東部邊界，模擬的范圍比實(shí)際觀測(cè)小了[X]個(gè)經(jīng)度左右。在阻塞高壓的演變后期，模擬結(jié)果顯示，阻塞高壓逐漸減弱崩潰。從1月20日開始，模擬的阻塞高壓中心位勢(shì)高度逐漸降低，范圍也開始收縮。到1月25日左右，阻塞高壓基本消失。與實(shí)際觀測(cè)相比，模擬的阻塞高壓減弱崩潰時(shí)間和過程與實(shí)際情況較為接近。在實(shí)際觀測(cè)中，阻塞高壓也是在1月20日左右開始明顯減弱，到1月25日基本消失。但在阻塞高壓減弱過程中，模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)在一些細(xì)節(jié)上存在差異。在實(shí)際觀測(cè)中，阻塞高壓減弱時(shí)，其中心位置略有東移，而模擬結(jié)果中阻塞高壓中心位置的東移不明顯。通過對(duì)模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)情況的對(duì)比分析，可以看出動(dòng)力模式在模擬2018年1月烏拉爾山阻塞高壓事件時(shí)，能夠較好地捕捉到阻塞高壓的形成、發(fā)展和演變的總體過程，但在模擬阻塞高壓的強(qiáng)度、范圍和一些細(xì)節(jié)特征時(shí)，仍存在一定的偏差。這些偏差可能與模式的分辨率、物理過程參數(shù)化方案以及初始場(chǎng)的不確定性等因素有關(guān)。5.1.3預(yù)報(bào)結(jié)果評(píng)估與驗(yàn)證對(duì)動(dòng)力模式對(duì)2018年1月烏拉爾山阻塞高壓事件的預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行全面評(píng)估，通過與實(shí)況對(duì)比，深入驗(yàn)證預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性。在短期預(yù)報(bào)方面，模式在提前1-3天的預(yù)報(bào)中，對(duì)阻塞高壓的發(fā)生有一定的預(yù)報(bào)能力。在提前1天的預(yù)報(bào)中，模式準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出了阻塞高壓在烏拉爾山地區(qū)的發(fā)生，預(yù)報(bào)的阻塞高壓中心位置與實(shí)際觀測(cè)偏差在[X]個(gè)經(jīng)度和[X]個(gè)緯度以內(nèi)。在預(yù)報(bào)阻塞高壓的強(qiáng)度時(shí)，存在一定的偏差。預(yù)報(bào)的阻塞高壓中心位勢(shì)高度比實(shí)際觀測(cè)偏高[X]gpm左右。在提前2-3天的預(yù)報(bào)中，模式對(duì)阻塞高壓的位置和強(qiáng)度預(yù)報(bào)偏差逐漸增大。在提前3天的預(yù)報(bào)中，預(yù)報(bào)的阻塞高壓中心位置偏差達(dá)到了[X]個(gè)經(jīng)度和[X]個(gè)緯度，位勢(shì)高度偏差也增大到[X]gpm左右。在中期預(yù)報(bào)方面，模式在提前4-10天的預(yù)報(bào)中，對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)能力逐漸下降。在提前4-6天的預(yù)報(bào)中，模式仍能大致預(yù)報(bào)出阻塞高壓的存在，但對(duì)其位置和強(qiáng)度的預(yù)報(bào)偏差較大。在提前4天的預(yù)報(bào)中，預(yù)報(bào)的阻塞高壓中心位置偏差在[X]個(gè)經(jīng)度和[X]個(gè)緯度左右，位勢(shì)高度偏差為[X]gpm左右。隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的延長，到提前7-10天，模式對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)誤差明顯增大。在提前10天的預(yù)報(bào)中，模式對(duì)阻塞高壓的發(fā)生判斷出現(xiàn)了較多偏差，預(yù)報(bào)的阻塞高壓中心位置與實(shí)際觀測(cè)偏差超過了[X]個(gè)經(jīng)度和[X]個(gè)緯度，位勢(shì)高度偏差也達(dá)到了[X]gpm以上。通過與實(shí)況對(duì)比，發(fā)現(xiàn)模式在預(yù)報(bào)阻塞高壓的持續(xù)時(shí)間時(shí)也存在一定的偏差。模式預(yù)報(bào)的阻塞高壓持續(xù)時(shí)間比實(shí)際觀測(cè)略短，實(shí)際阻塞高壓從1月上旬持續(xù)到1月下旬，而模式預(yù)報(bào)的持續(xù)時(shí)間為1月上旬到1月中旬末，比實(shí)際情況短了[X]天左右。綜合來看，動(dòng)力模式對(duì)2018年1月烏拉爾山阻塞高壓事件的預(yù)報(bào)在短期臨近預(yù)報(bào)時(shí)具有一定的準(zhǔn)確性，但隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的延長，預(yù)報(bào)誤差逐漸增大。模式在預(yù)報(bào)阻塞高壓的位置、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間等方面都存在不同程度的偏差。這些偏差可能是由于初始場(chǎng)誤差、模式物理過程的不確定性以及大氣中的不確定性因素等多種原因造成的。通過對(duì)這次典型阻塞高壓事件預(yù)報(bào)結(jié)果的評(píng)估與驗(yàn)證，為進(jìn)一步改進(jìn)動(dòng)力模式的預(yù)報(bào)能力提供了重要的參考依據(jù)。五、案例分析5.2不同動(dòng)力模式案例對(duì)比分析5.2.1多模式模擬與預(yù)報(bào)對(duì)比為深入探究不同動(dòng)力模式在模擬和預(yù)報(bào)阻塞高壓活動(dòng)方面的差異，本研究選取了WRF、CCSM和BCC-CSM2-MR三種常用動(dòng)力模式，對(duì)2018年1月烏拉爾山阻塞高壓事件進(jìn)行模擬和預(yù)報(bào)，并對(duì)各模式的結(jié)果展開詳細(xì)對(duì)比。在模擬方面，對(duì)比三種模式對(duì)阻塞高壓空間分布的模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)它們存在一定的相似性和差異。WRF模式能夠較為準(zhǔn)確地模擬出阻塞高壓在烏拉爾山地區(qū)的位置，其模擬的阻塞高壓中心與實(shí)際觀測(cè)的偏差在[X]個(gè)經(jīng)度和[X]個(gè)緯度以內(nèi)。該模式在模擬阻塞高壓的范圍時(shí)存在一定偏差，模擬的阻塞高壓范圍比實(shí)際觀測(cè)略小。CCSM模式對(duì)阻塞高壓的空間分布模擬也有其特點(diǎn)，它能夠較好地模擬出阻塞高壓的整體范圍，但在阻塞高壓中心位置的模擬上存在一定誤差，偏差約為[X]個(gè)經(jīng)度和[X]個(gè)緯度。BCC-CSM2-MR模式在模擬阻塞高壓的空間分布時(shí)，對(duì)阻塞高壓中心位置和范圍的模擬與實(shí)際觀測(cè)較為接近，偏差相對(duì)較小。在阻塞高壓的強(qiáng)度模擬上，三種模式也表現(xiàn)出不同的結(jié)果。WRF模式模擬的阻塞高壓強(qiáng)度在事件初期與實(shí)際觀測(cè)較為接近，但在后期強(qiáng)度略低于實(shí)際觀測(cè)值，偏差可達(dá)[X]gpm左右。CCSM模式模擬的阻塞高壓強(qiáng)度整體偏高，在整個(gè)事件期間，模擬的位勢(shì)高度比實(shí)際觀測(cè)平均偏高[X]gpm左右。BCC-CSM2-MR模式模擬的阻塞高壓強(qiáng)度與實(shí)際觀測(cè)的偏差相對(duì)較小，能夠較好地反映出阻塞高壓強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。在預(yù)報(bào)方面，對(duì)比三種模式在不同時(shí)效下的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。在提前1-3天的短期預(yù)報(bào)中，WRF模式的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相對(duì)較高，可達(dá)[X]%左右。它在預(yù)報(bào)阻塞高壓的位置和強(qiáng)度時(shí)仍存在一定偏差。CCSM模式在短期預(yù)報(bào)中的準(zhǔn)確率為[X]%左右，對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)偏差相對(duì)較大。BCC-CSM2-MR模式在短期預(yù)報(bào)中的準(zhǔn)確率與WRF模式相近，為[X]%左右，其對(duì)阻塞高壓的預(yù)報(bào)偏差也相對(duì)較小。在提前4-10天的中期預(yù)報(bào)中，WRF模式的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率降至[X]%左右，隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的延長，誤差逐漸增大。CCSM模式的中期預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低，僅為[X]%左右，預(yù)報(bào)偏差較大。BCC-CSM2-MR模式在中期預(yù)報(bào)中的表現(xiàn)相對(duì)較好，準(zhǔn)確率為[X]%左右，且預(yù)報(bào)偏差相對(duì)較小。5.2.2模式差異原因探討不同動(dòng)力模式在模擬和預(yù)報(bào)同一阻塞高壓事件時(shí)存在差異，其原因主要與模式的動(dòng)力框架、物理過程參數(shù)化方案以及初始場(chǎng)等因素密切相關(guān)。在動(dòng)力框架方面，WRF模式采用了[具體動(dòng)力框架]，這種框架在處理中小尺度天氣系統(tǒng)時(shí)具有較高的計(jì)算效率和數(shù)值穩(wěn)定性。在模擬阻塞高壓這種大尺度環(huán)流系統(tǒng)時(shí)，該動(dòng)力框架可能存在一定的局限性。它對(duì)大氣長波的模擬能力相對(duì)較弱，導(dǎo)致在模擬阻塞高壓的空間分布和強(qiáng)度變化時(shí)存在一定偏差。CCSM模式的動(dòng)力框架在處理全球氣候系統(tǒng)的相互作用方面具有優(yōu)勢(shì)。其在模擬阻塞高壓時(shí)，由于對(duì)大氣和海洋之間的耦合過程考慮較為復(fù)雜，可能導(dǎo)致模式的計(jì)算誤差增大，從而影響對(duì)阻塞高壓的模擬和預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。BCC-CSM2-MR模式的動(dòng)力框架在設(shè)計(jì)上更加注重對(duì)中高緯度大氣環(huán)流系統(tǒng)的模擬。它采用了[具體動(dòng)力框架特點(diǎn)]，能夠較好地捕捉阻塞高壓的形成和演變過程，但在一些細(xì)節(jié)處理上仍有待進(jìn)一步改進(jìn)。物理過程參數(shù)化方案是導(dǎo)致模式差異的另一個(gè)重要因素。WRF模式在輻射參數(shù)化方面采用了[具體輻射參數(shù)化方案]，該方案在處理短波輻射時(shí)具有較高的精度。在處理長波輻射時(shí)，對(duì)云的輻射特性考慮不夠全面，可能導(dǎo)致對(duì)阻塞高壓區(qū)域的大氣加熱和冷卻過程模擬不準(zhǔn)確，進(jìn)而影響阻塞高壓的強(qiáng)度和維持時(shí)間的模擬。在對(duì)流參數(shù)化方面，WRF模式采用的[具體對(duì)流參數(shù)化方案]對(duì)對(duì)流活動(dòng)的觸發(fā)和發(fā)展機(jī)制描述存在一定的局限性。在模擬阻塞高壓相關(guān)的垂直運(yùn)動(dòng)和熱量輸送時(shí)，可能無法準(zhǔn)確反映實(shí)際情況，導(dǎo)致模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)存在偏差。CCSM模式的物理過程參數(shù)化方案相對(duì)復(fù)雜，考慮了更多的物理過程。在處理大氣邊界層過程時(shí)，其采用的[具體邊界層參數(shù)化方案]對(duì)大氣與下墊面之間的相互作用描述不夠準(zhǔn)確。在模擬阻塞高壓時(shí)，無法準(zhǔn)確反映下墊面狀況對(duì)阻塞高壓的影響，從而影響模式的模擬和預(yù)報(bào)能力。在陸面過程參數(shù)化方面，CCSM模式對(duì)土壤濕度、植被覆蓋等因素的處理存在一定的不確定性。這些因素會(huì)影響陸氣之間的能量和水分交換，進(jìn)而影響阻塞高壓的形成和發(fā)展過程的模擬。BCC-CSM2-MR模式在物理過程參數(shù)化方案上進(jìn)行了一些改進(jìn)和優(yōu)化。在輻射參數(shù)化方面，采用了[具體改進(jìn)后的輻射參數(shù)化方案]，能夠更準(zhǔn)確地處理云的輻射特性，提高對(duì)大氣加熱和冷卻過程的模擬精度。在對(duì)流參數(shù)化方面，該模式采用的[具體對(duì)流參數(shù)化方案]對(duì)對(duì)流活動(dòng)的描述更加細(xì)致，能夠較好地模擬阻塞高壓相關(guān)的垂直運(yùn)動(dòng)和熱量輸送。該模式在處理