热带气象学报

作者：曹欣沛, 梁萍, 黄文娟, 张志琦, 巩远发

单位：1.成都信息工程大学大气科学学院，四川成都6102252.上海市气候中心/中国气象局上海城市气候变化应对重点开放实验室，上海200030

关键词：人工智能大模型, 梅雨, 次季节预测, 准双周振荡

基金：国家自然科学基金项目42175056；国家自然科学基金项目U2342208；上海市自然科学基金项目24ZR1492500；上海市自然科学基金项目23YF1440100；中国气象局重点创新团队CMA2023ZD03；

目前，人工智能大模型对长江中下游降水的次季节预测效果尚不清楚。采用三个人工智能气象大模型(Pangu-weather、Fuxi和FourCastNet)与欧洲中心次季节-季节模式(EC-S2S)预测资料，以2024年长江中下游梅雨为例，在诊断其降水及其环流演变的基础上，利用相关技巧、功率谱分析等方法，对比评估了气象大模型与欧洲中心S2S模式(EC-S2S)对该年梅雨降水、背景场变量及其低频振荡分量的预测效果，并与传统的EC-S2S模式进行了比较。结果表明：(1) 2024年6月第4候，受西太平洋副热带高压北抬和北侧西风槽发展南伸影响，长江中下游进入梅雨期。此后，梅雨及其相关联的夏季风、冷空气影响和湿度变化均呈现显著的准双周振荡。(2) 三个大模型与EC-S2S模式都能提前10 d较好地预测梅雨相联系的副高和西风槽的演变活动。当预测时效超前11 d时，三个大模型与EC-S2S模式预测对梅雨环流形势的预测不确定性增加，其中仅Pangu模型和EC-S2S模式超前16—20 d的预测能反映出长江中下游南北两侧的冷暖空气活动。(3) FourCastNet、Fuxi两个模型和EC-S2S模式能提前11—15 d给出有显著相关技巧的梅雨降水预测，也能提前11—15 d反映梅雨区降水及其相关联环流的准双周振荡特征。EC-S2S模式对降水量的预测优于大模型，但其准双周振荡功率谱值弱于大模型。Pangu、FourCastNet和EC-S2S模式能提前16—20 d预报长江中下游南侧的夏季风和北侧西风槽活动的准双周振荡影响。尽管大模型在超前半月以上的梅雨环流预测上存在挑战，但对其低频分量的有效超前预测时效更长，部分要素(如经向风和比湿)预测优于EC-S2S模式，表明从低频振荡这一途径出发开展大模型的次季节预测，可为后续应用和改进大模型的次季节预测提供新思路。

来源：2024年第6期

《热带气象学报》期刊编辑部

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