Tamanho do conjunto: Quão subótimo é menos que o infinito?

As previsões de conjunto são o método preferido na previsão numérica do tempo (NWP) para gerar previsões probabilísticas. O número de membros em um conjunto é um fator importante na determinação de quão bem uma distribuição de probabilidade de uma variável relacionada ao clima pode ser estimada. Ter apenas um número finito de membros reduz a habilidade média que tal previsão probabilística pode ter. Aumentar o tamanho do conjunto é, portanto, desejável; no entanto, o tamanho do conjunto também é proporcional ao custo computacional. Ter um pequeno tamanho de conjunto limita o custo e torna outras melhorias, como aumentos na resolução espacial, viáveis. Este artigo examina como medidas de habilidade média com métricas como o escore de probabilidade classificada contínua, o escore quantílico e o escore de Dawid–Sebastiani convergem com o tamanho do conjunto. Um experimento numérico com um conjunto de 200 membros usando o modelo do Sistema Integrado de Previsão do Centro Europeu de Previsão do Tempo a Médio Prazo (ECMWF) a uma resolução de 29 km e um alcance de previsão de 15 dias fornece dados para comparar a convergência da habilidade probabilística em um sistema NWP atual com expectativas teóricas derivadas para conjuntos perfeitamente confiáveis com membros intercambiáveis. Os resultados na primeira parte do artigo podem ajudar usuários de previsões operacionais de conjuntos NWP a formular seu requisito mínimo em termos de tamanho do conjunto. Na segunda parte, são examinados os requisitos para cientistas que testam mudanças nos sistemas NWP. Usando escores adequados e escores justos, explora-se se testar mudanças nas previsões de conjuntos pode ser significativo com menos membros do que na configuração operacional. Os resultados são baseados em experimentos numéricos de médio prazo com 50 membros. Dois experimentos testam a ativação de uma representação da incerteza do modelo e três outros experimentos testam mudanças na resolução horizontal de 29 para 18 km e de 29 para 45 km.