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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

近年来，数值模式已经成为气象和海洋预报研究极其重要和极具潜力的工具。数值天气预报系统是一个复杂的非线性系统，在各种确定的和不确定的因素的影响下，系统的预报时效存在一定的限度，超出这个限度，预报的可信度便会降低，表现为数值天气预报的质量随预报时间的增加而迅速降低。 本文以lorenz系统为对象，讨论了关于lorenz的初值敏感性、时间滑动相关分析方法在预报时效方面的应用，同时对参数估计方案的lorenz伴随模式进行初探，证明该伴随模式的可靠性。

意义：数值天气预报系统的可预报性影响着天气预报的质量，估计和确定这种预报时效的范围，研究数值预报系统中的误差增长规律，寻找延长模式可预报时效的途径等，成为了现在数值模式可预报性理论研究的主要研究方向。在计算误差、舍入误差和初值误差等因素的影响不可避免、无法解决的情况下，通过一定的方法（比如本文采用的时间滑动相关方法）计算出某个模式的可预报时间，可以为预报研究工作提供参考的时间范围，对数值天气预报的发展以及其他数值模式的研究有着极深的应用潜力。对于数值模拟的研究，知道解的敏感性和潜在问题的源头是十分重要的。伴随模式可以考察模式结果对参数的敏感性，进而达到优化参数化方案的目的。

国内外研究现状

国际上有众多学者对数值模式的可预报性进行了研究。thompson^[1]早在1957年就提出了可预报性问题。e.n.lorenz^[2]1963年在分析研究大气对流运动中的非线性作用时，最早发现了大气系统的混沌性质，提出“蝴蝶效应”的观点，即微分方程解的不稳定性，或称为计算结果对初值的敏感性，进而揭示了气候的突变。随后，lorenz^[3]在1965年全面的探讨了天气预报系统中初值误差随时间的增长问题；并在1969年利用观测资料，提出了关于量化不同时刻大气状态相似程度的方法，研究结果表明通常天气尺度的预报期限不超过2~3周^[4]。在国内，很多学者也对可预报性问题进行了广泛的研究，比如，chou^[5,6]对大气可预报性和预报技巧进行了研究，mu等^[7,8]讨论了模式的可预报性与机器精度的关系，并探讨了可预报性与时空尺度的关系。

2. 研究的基本内容

lorenz模式为研究对象，研究lorenz模式的初值敏感性在数值模式预报时效性的应用，同时通过时间滑动相关方法求得相同初值条件和误差下的数值模式的可预报时间，探讨时间滑动相关方法在海洋数值模式时效性研究中的应用。 此外，利用lorenz伴随模式来估计lorenz系统三个参数值，完成对参数估计方案的初探。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2018年10月15日——2018年11月15日完成师生双向选题，查阅文献，收集相关资料

2018年11月16日——2018年12月10日撰写开题报告，完成外文翻译

2018年12月11日——2019年04月30日开展研究，完成论文相关写作，形成论文初稿

4. 参考文献

[1] thompson p d.uncertainty of initial sate as a factor in the predictability of large scale atmospheric flow patterns[j].tellus,1957,9:279~295

[2] e n lorenz.delerminislic nonperiodic flow[j].almos.sci. ,1963:20:130

[3] lorenz e n.a study of the predictability of a 28-variable atmospheric model[j].tellus,1965,17:321~333