欧洲中期天气预报中心（以下简称ECMWF）计划于本月底对其集合预报系统（以下简称IFS）进行升级，利用一种新方法显著提升平流层温度预报水平。
　　去年6月，ECMWF对其IFS进行了升级，旨在显著提升全球中尺度天气预报能力。此次系统升级的一项核心创新是提高了数据同化的连续性，并且引进了包含50个成员的数据同化集合，利用热带区域海表温度数据同化弱耦合，以及改进海浪模式、对流格式、辐射格式。这将显著提升ECMWF的集合预报以及更高分辨率的确定性预报技巧，把技巧预报时间延伸至3小时。时隔一年，ECMWF将针对平流层温度偏差等问题再次进行升级。
　　平流层大气状况影响对流层
　　一般来说，平流层的高度从8千米至20千米开始，一直延伸到距地表50千米的高度位置。云层、降水等其他天气过程大多发生在平流层下方的对流层。虽然对流层是云层形成和天气过程发生的地方，但是平流层的大气条件会影响对流层的天气状况。比如平流层突然变暖可能会影响未来几个月的天气。正确预测此类事件可增强天气预测能力，尤其是在超过10天的延伸期范围内。
　　为了正确地运用模式模拟对流层，就需要知道其上方平流层的状况。ECMWF的战略目标是在一天到一年的时间尺度上不断提高对流层天气预测水平，这就需要仔细研究所有潜在的预报技巧来源。而平流层的大气状况就是这种来源之一，特别是在月和季节性时间尺度上。然而，IFS在预测平流层温度和风状况要素变化方面存在很大偏差，并且还存在许多与平流层相关的细节问题，而这些问题会对大气再分析产生影响。因此，准确地模拟预测平流层的大气状况就变得至关重要。
　　为此，ECMWF于2016年11月成立平流层特别工作组，主要目标是评估和改善IFS在模拟预测平流层大气状况中的表现，包括大气分析、再分析和预报，从而改变因连续的模式升级而导致对平流层大气预测存在温度偏差的状况。
　　平流层中的温度偏差
　　现在预报员的任务就是，在IFS中找出平流层温度偏差产生的根本原因。
　　在IFS中，平流层的中低层温度模式预测结果偏低，而最上层偏高。这些偏差对水平分辨率很敏感：在较高的水平分辨率下，平流层中低层温度偏低的情况会加重，而平流层最上层温度偏高的情况会减轻。
　　ECMWF的科学家分析了各种可能的原因，得出的结论是：问题在于模式“动态核心”中的垂直波代表度。全球数值天气预报模式的“动力核心”就是使用高级数值方法来求解控制大气动力学的方程。换句话说，随着水平分辨率的提高，当垂直分辨率没有相应提高时，在水平方向上具有较高分辨率的小尺度大气波动就很难在垂直方向上得到充分表示。
　　解决温度偏差的新方法
　　提高垂直分辨率在计算资源成本上是昂贵的，ECMWF的专家提出了另一种解决方法：高阶垂直插值。他们已在IFS中运用该方法，为下一次IFS升级做好准备。
　　提出此办法的出发点是，数值天气预报可找到分布在大气中的数百万个格点上的大气变量值。格点与格点之间的值必须根据格点值进行估算或通过插值法得到，其间产生的系统误差是天气预报出现偏差的潜在原因之一。
　　与低阶插值方法相比，高阶插值可获得更精确的估算结果。ECMWF的专家发现从三次多项式扩展到五次多项式的垂直插值减少了平流层在高水平分辨率下的非物理性温度偏差，而对低水平分辨率下的偏差影响很小。
　　新方法可显著提升平流层温度预报水平。因此，ECMWF在计划于6月30日进行的IFS升级中，引入五次多项式垂直插值方法。（来源：ECMWF 编译：吴鹏）