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2019国际海冰预测网络总结报告出炉:大气所北极海冰预测取得好成绩

 

  2020年2月,“国际海冰预测网络”(SIPN)发布了“2019年季后总结报告”(2019: Post-Season Report),大气所LASG国家重点实验室FGOALS-f2团队在“一带一路”国际科学组织联盟(ANSO)和地球大数据科学工程联合支持下,于2019年6、7、8月分三次向SIPN提交了9月北极海冰覆盖面积的二维空间(2D)网格预测数据,预测结果接近实际海冰覆盖面积。全球共有12个团队向SIPN2提交北极海冰的2D网格预测结果(图1),IAP LASG三次预测的总成绩(BS评分)排名第一(图2)。

 

  北极海冰是监测气候变化的核心指标之一,在全球变暖背景下,北极海冰迅速融化,引起了国际上的广泛关注。另一方面,北极海冰融化给北极资源开发和北极航道的开通提供了有利条件。开展北极海冰的季节内-季节预测,将有利于监测北极海冰变化、了解气候变化进程、确保北极航道航行安全、实现北极自然资源开发和可持续发展。

 

  海冰精准预测是一道国际性难题,国际海冰预测网络活动(SIPN)从2015年开始,每年6-8月向全球科学家征集9月北极海冰覆盖面积的预测结果,SIPN代表北极海冰在季节和季节内预测的最高水平,2019年是SIPN的第6届预测活动。2019年共有42个国际团队提交了总面积预测结果,其中有12个团队进一步提交了北极海冰覆盖面积的二维空间(2D)网格预测数据。

 

  IAP LASG团队基于FGOALS-f2次季节-季节(S2S)动力集合预测系统的北极海冰预测子系统,同时提交了总面积和2D网格数据预测结果,其中6-8月预测的9月海冰总面积分别为:4.12、4.01和4.35百万平方公里(图3),实际观测为4.32百万平方公里。北极海冰覆盖面积的空间分布(2D)预测更具挑战性,其预测潜在价值远高于总面积预测。国际上采用Brier Score(BS)评分衡量预测结果的准确性,BS评分的取值范围是0~1,越小越好,即BS=0 表示概率预报最佳,预报正确。2019年IAP LASG FGOALS-f2团队三次提交的BS评分与多模式集合(MME)的评分技巧相当(~0.04),优于美国、欧洲等国际主流预测机构的技巧。

 

  2017年,国家主席习近平和俄罗斯总统普京提出了要开展北极航道合作,共同打造“冰上丝绸之路”的战略共识。目前,大气所FGOALS-f2团队将持续实时开展北极海冰预测工作(https://atmos.uw.edu/sipn/),为全球气候变化监测、北极资源开发、北极地区环境评估、北极航道变化等工作提供科学依据和参考。

  

  

  图1. 2019年6月发布的9月北极海冰面积空间分布和实际观测情况。(摘自SIPN2 2019: Post-Season Report Figure 4d-1)

  

  

  图2. 多模式2019年北极海冰预测技巧BS评分。(摘自SIPN2 2019: Post-Season Report Figure 4d-2)

  

  

  图3. 全球42个团队2019年6-8月预测的9月北极海冰总面积与实际观测值。(摘自SIPN2 2019: Post-Season Report Figure 4a-3)

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