近日，188bet足球大(da)氣(qi)科學先進(jin)計算實驗(yan)(yan)室(LACAR)利用基于(yu)國(guo)產(chan)神威海(hai)洋(yang)之光超算自主研發的全(quan)球對流(liu)解析模式，開展(zhan)了(le)為(wei)期一個(ge)月的次季節尺度數(shu)值預(yu)(yu)報(bao)試驗(yan)(yan)，成功預(yu)(yu)測了(le)2020年日本及周邊地區(qu)的大(da)范圍梅雨事件(jian)。進(jin)一步結合國(guo)際(ji)耦合模式比較(jiao)計劃(hua)，通(tong)過與(yu)全(quan)球變網格和傳統低分辨率(lv)試驗(yan)(yan)進(jin)行比較(jiao)，深入探(tan)討了(le)西太平洋(yang)赤道降雨過程對中高(gao)緯度地區(qu)環流(liu)及降雨的影響。研究成果以“Global convection-permitting model improves subseasonal forecast of plum rain around Japan”為(wei)題，近日發表于(yu)國(guo)際(ji)知名(ming)期刊(kan) 《Environmental Research Letters》。
梅(mei)雨(yu)(yu)是(shi)東亞地(di)(di)區(qu)夏(xia)季經常(chang)出現的(de)(de)(de)一(yi)種長時間大范圍降雨(yu)(yu)現象(xiang)，主(zhu)要分布在長江中(zhong)下游地(di)(di)區(qu)、朝(chao)鮮半島以及日本(ben)九(jiu)州島等地(di)(di)所在的(de)(de)(de)緯度帶(dai)上。2020年(nian)，破(po)紀錄的(de)(de)(de)“暴力梅(mei)”不僅給我國江淮地(di)(di)區(qu)帶(dai)來了(le)沉重(zhong)的(de)(de)(de)防汛壓力和嚴(yan)重(zhong)破(po)壞，同時也使日本(ben)九(jiu)州島地(di)(di)區(qu)遭受(shou)了(le)較為嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)(de)梅(mei)雨(yu)(yu)災(zai)害，嚴(yan)重(zhong)影響了(le)當(dang)地(di)(di)居民的(de)(de)(de)生(sheng)活(huo)(huo)和生(sheng)產活(huo)(huo)動。此(ci)類降雨(yu)(yu)事(shi)件的(de)(de)(de)次季節預報一(yi)直是(shi)學術研(yan)究和業(ye)務預報中(zhong)的(de)(de)(de)難(nan)點，難(nan)以滿足居民和應急(ji)管(guan)理部門對(dui)中(zhong)期(qi)天氣預報精(jing)度的(de)(de)(de)需求。
研究(jiu)團隊(dui)前期在(zai)國產神威海洋之光超算(suan)上構建了(le)(le)全(quan)球(qiu)對流(liu)解析(xi)(xi)模式（iAMAS），并根據其硬件特征進(jin)行了(le)(le)算(suan)法優化，加速了(le)(le)計算(suan)速度(du)(du)和(he)突破了(le)(le)海量(liang)數據讀寫瓶頸，使得全(quan)球(qiu)對流(liu)解析(xi)(xi)尺度(du)(du)(3公(gong)里(li)(li)分(fen)(fen)辨(bian)(bian)率)的(de)月度(du)(du)預(yu)報(bao)成為(wei)可能。本研究(jiu)通過開展多組不同(tong)分(fen)(fen)辨(bian)(bian)率的(de)月度(du)(du)預(yu)報(bao)試(shi)驗，探(tan)討了(le)(le)2020年夏季梅(mei)雨的(de)可預(yu)報(bao)性。研究(jiu)發現，當使用全(quan)球(qiu)低分(fen)(fen)辨(bian)(bian)（60 公(gong)里(li)(li)）預(yu)報(bao)時，梅(mei)雨帶(dai)出現顯著北移(yi)偏差，區域加密至對流(liu)解析(xi)(xi)尺度(du)(du)也(ye)不能解決(jue)問題。進(jin)一步分(fen)(fen)析(xi)(xi)表明，在(zai)較粗分(fen)(fen)辨(bian)(bian)率下，西北太平洋副熱(re)帶(dai)高壓擴(kuo)張，導致降雨帶(dai)北移(yi)并減弱(ruo)（圖1）。
圖1.(a)(b) 分別展示(shi)CMORPH和(he)IMERG觀測數據的(de)月平均降(jiang)(jiang)水量(liang)（2020年6月10日至7月10日）。(c)、(d) 和(he) (e) 分別展示(shi)來(lai)自 U60KM、V4KM 和(he) U3KM 預報的(de)月平均降(jiang)(jiang)水量(liang)。圖中(zhong)的(de)藍色實線(xian)表示(shi) ERA5(a, b)、U60KM (c)、V4KM (d) 和(he) U3KM (e) 中(zhong)的(de) 500 hPa 高度上(shang)的(de) 588位勢(shi)什米線(xian)。（d）中(zhong)橙色虛線(xian)橢圓曲(qu)線(xian)定義了(le) V4KM 網格(ge)中(zhong)加密區域與(yu)過渡區之間(jian)的(de)邊界。 (f)緯向平均（122°E 至 154°E）的(de)月平均降(jiang)(jiang)水量(liang)的(de)緯度分布(bu)。
更(geng)進一步的(de)研(yan)究發現，全球對流解析(xi)模式(shi)能夠(gou)有(you)效(xiao)捕捉(zhuo)到赤(chi)道地(di)區(qu)(qu)的(de)深對流, 并合理模擬出與(yu)觀測數據接近的(de)西太(tai)平洋赤(chi)道地(di)區(qu)(qu)的(de)降(jiang)雨過程及其(qi)環流形(xing)勢。這種(zhong)合理的(de)赤(chi)道降(jiang)雨過程和(he)環流場(chang)再現了(le)副熱(re)帶高壓的(de)強度(du)(du)和(he)位置，進而影響到中緯(wei)度(du)(du)地(di)區(qu)(qu)的(de)環流，包括其(qi)下沉和(he)上升位置，從而成功地(di)預測了(le)此次梅(mei)雨事件的(de)強度(du)(du)和(he)位置（圖(tu)2）。
圖 2.日(ri)本附近梅雨(yu)與熱帶降雨(yu)遙相關示意(yi)圖
本研(yan)究(jiu)得到了(le)中(zhong)(zhong)國科學院戰略性先導科技專(zhuan)項、安徽省(sheng)自(zi)然(ran)科學基金以及188bet足球雙(shuang)一(yi)流研(yan)究(jiu)資金等項目(mu)的共(gong)同(tong)資助(zhu)。同(tong)時188bet足球高性能計(ji)算(suan)中(zhong)(zhong)心、青島超算(suan)中(zhong)(zhong)心提供了(le)高性能計(ji)算(suan)支持。趙純教授和計(ji)算(suan)機科學學院安虹(hong)教授為共(gong)同(tong)通訊作者，博(bo)士(shi)研(yan)究(jiu)生顧(gu)俊(jun)為第一(yi)作者。
論文信息：
Gu, Jun, Chun Zhao, Mingyue Xu, Jiawang Feng, Gudongze Li, Yongxuan Zhao, Xiaoyu Hao, Junshi Chen, and Hong An. 2024. “Global Convection-Permitting Model Improves Subseasonal Forecast of Plum Rain around Japan.” Environmental Research Letters 19 (10): 104021. //doi.org/10.1088/1748-9326/ad71e2.
論文鏈接：
Global convection-permitting model improves subseasonal forecast of plum rain around Japan - IOPscience
（地球和空間科學(xue)學(xue)院、科研(yan)部）
