次季节-季节预测的应用前景与展望

                     ---- S2S会议评述

齐艳军 容新尧

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1 S2S会议概述

由WMO下属的WWRP/THORPEX-WCRP联合举办的次季节-季节(Sub-seasonal to Seasonal,S2S)研究项目国际研讨会于2014年2月10-13日在位于美国马里兰College Park的NCEP的新大楼NCWCP（ NOAA天气与气候预测中心）召开，会议由NCEP的EMC（环境模拟中心）和CPC（气候预测中心）共同组织和承办，有来自美国、英国、加拿大、日本、澳大利亚、中国、德国、印度、韩国等十多个国家的科学家，大约150人参加了本届S2S国际研讨会。本届研讨会是S2S研究项目科学指导小组组织召开的第一次国际性学术会议，会期共5天，前4天为学术研讨会,最后一天为S2S科学指导小组成立以来的第一次小组委员会议。本次研讨会分为以下五个会议主题，在同一会场顺序进行学术报告及研讨：（1）次季节-季节（S2S）预测和可预报性以及与之相关的现象；（2）极端事件预测；（3）模式初始化与扰动预报方法；（4）预报系统建立；（5）S2S从预报到应用的集成途径。

会议开幕式上首先由WMO/WWRP-THORPEX的亚洲区域委员会主席Nakazawa博士简单介绍了S2S预测项目产生的背景及研究目标和内容，接着美国NOAA当地组委会及S2S的科学指导小组负责人对成立S2S预测项目的科学意义、以及该项目所要重点研究解决的科学问题与计划实施方案等内容进行了阐述。S2S预测项目办公室设在韩国的国立气象研究所，其职责是协调项目的日常活动、负责组织研讨会及培训并管理一些后勤工作。S2S研究项目于2013年11月开始启动，先期为五年研究计划，五年之后，将考虑对该项目再延长五年以完善对该计划项目的评估和应用。

近年来，许多发表的学术论文强调天气和气候团队合作的重要性和必要性，通过天气和气候研究团队之间的合作可以更好地解决共同关心的关键问题，尤其是推动次季节-季节尺度的预测，这样的举措将有助于在数值天气和短期气候之间建立起一座桥梁，这也必将是连接天气和气候之间无缝隙预测系统中的重要一步。另外，近几年全球极端气象事件频发，例如2010年夏发生在巴基斯坦的大洪水，以及同时发生在俄罗斯的高温热浪天气对社会的影响巨大，这些极端事件是热带和热带外天气系统相互作用的结果，对这一时段内季节内尺度的可靠及娴熟的预测将会具有相当大的应用价值。目前国际上有部分国家已率先开展了次季节尺度的预测业务，虽然在次季节尺度预测方面取得了一些令人鼓舞的初步成果，但是在业务预测过程中仍存在很多的科学问题没有得到很好的理解与解决。鉴于对次季节-季节尺度天气预测的迫切需求，更是加快了启动并实施S2S预测项目的步伐。

2 S2S预测项目的科学意义
    对于社会需求和应用来说，次季节尺度的预测是非常重要的，因为对它的预测介于较为完善的常规天气预报，和正在发展中的季节预测之间的时间尺度范围内（图1）。日常的天气预报业务，虽然海洋和陆面条件对其有一定影响，但短期的数值天气预报准确性最主要的还是大气初始条件问题，在季节到年际尺度上的预测则更强烈依赖于像海表面温度这样的地球系统的缓慢变化。介于这两个时间尺度之间的是次季节尺度的变率（S2S项目定义次季节尺度为2周到2个月的时间范围，即15-60天）。目前为止，对次季节尺度的预测和中期天气预报及季节预测相比，受到的关注程度要少得多，尽管从这种预测结果可以得出可观的社会和经济价值。次季节尺度预测是主动减灾的一个关键，例如对于许多管理部门如农业、粮食安全、水资源、灾害风险降低以及卫生健康等的决策，最终的需求是月时间尺度以内（小于30天）的预报，所以发展和改善介于天气-气候之间的无缝隙预报将具有显著的社会和应用价值。就像红十字会发展的“准备（READY），整装待发（SET），行动（GO）”这个处理和操作流程一样，在天气到季节预测上我们也可以遵循这样的综合性决策框架，这里季节预测提供准备（READY）信息，次季节尺度的预测对应SET，而天气预报则是GO阶段，这一系统化的预测流程展示了从天气预报到季节预测之间无缝隙预测的潜在好处。

图1  天气-气候无缝隙预报示意图

从气候角度看，最大的问题之一是极端事件会如何改变受到人类活动影响的气候变化，反之季节-年际尺度变率如何影响如高温热浪、热带风暴/气旋等极端天气气候事件发生的概率，也是一个关键问题。从社会效益的角度来看，从次季节时间尺度的联合预测概率来建造 “机率预测（forecasts of opportunity）”会帮助人们为许多高影响事件做好规划和准备，例如提前预报出大尺度的持续性极端天气事件，比如高温热浪、寒潮或是干旱与洪水，可以对当地甚至全球的粮食供应提供农业规划并减轻极端事件带来的影响。

3 S2S项目的科学目标和内容

S2S预测研究项目的主要目标是增强对次季节-季节尺度预测相关理论的理解，提高次季节时间尺度的预报技巧,并促进各业务中心对该计划内容和成果的领会与应用。通过开展此项研究项目将填补中长期天气预报到季节预测之间的缝隙，同时将进一步联系WCRP和WWRP之间的科学活动，共同为提高次季节-季节时间尺度预测能力而努力。WWRP/THORPEX的专业技术从天气尺度向外扩展，同时WCRP从季节-年际尺度向短时间尺度的预测靠拢， WWRP/THORPEX和WCRP在次季节-季节尺度预测项目中的合作与共同努力为两者之间的紧密联系建立起一座桥梁，使得次季节尺度预测起到连接天气和气候服务的关键接口作用。S2S项目包括以下三方面的研究内容：（1）针对社会服务为导向的研究――与WWRP/SERA（社会和经济研究与应用）协力开展基于极端天气气候事件的示范性项目的研究和校验；（2）基础研究――可预报性来源问题，包括来自MJO、季风、平流层、积雪/海冰/土壤湿度等陆面因子的影响以及遥相关响应；（3）模式模拟――模式分辨率、初值条件、多模式集合、海气耦合与模式的系统误差等问题。