陈超辉 王勇 何宏让 陈祥国 庄潇然 姜勇强

（1 国防科技大学气象海洋学院，长沙 410073；2 奥地利气象局，Vienna 1190；3 江苏省气象台，南京 210008）

0 引言

天气预报对保障经济生产、人民生命财产安全等方面具有极大社会和经济效益，如极端天气预警、工农业规划等。实现这一目标主要手段是求解描述大气系统、以及地球其它分系统与大气相互作用的数学物理模型，故经典的观点认为天气预报是一个初值问题。随着1969年Lorenz开创性工作使人们认识到大气运动方程组对初值的敏感性，较小初始条件误差会导致预报误差增长而最终失去预报技巧，为此从考虑初始不确定性诞生了集合预报。当前世界范围内主要气象中心也相继开展了集合预报业务，如ECMWF（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）、美国国家环境预报中心NCEP

（National Centers for Environmental Prediction）和加拿大气象局MSC（Meteorological Service of Canada），国家气象中心也于1996年5月下旬开始着手并建立集合预报业务。

事实上，即便数值预报系统初始条件与真实状态完全一致，因模型本身不完善也会产生预报误差。对于初值条件敏感的预报系统，其解也对进行积分的大气模式本身敏感。例如数值预报系统，可把第7天的预报视为以第5天预报结果为初值的48 h预报，第7天预报对于初值条件敏感，等同于对第5天预报结果敏感，而第5天预报依赖于大气模型，即预报误差对初值敏感，也对模式本身敏感。同时大气模型存在许多简化与近似，如物理过程及其辅助信息不清晰、考虑计算成本而降低复杂性、物理过程与地球系统分量遗漏或错误表述、参数化中不确定参数以及离散化等。……