劉貴萍，李躍春

(1.貴州省民航貴州空管分局，貴州 貴陽 550012;2.貴州省民航西南空管局，四川 成都 610202)

T639和WAFS產品對貴陽機場輻射霧預報能力的對比分析

劉貴萍，李躍春

(1.貴州省民航貴州空管分局，貴州 貴陽 550012;2.貴州省民航西南空管局，四川 成都 610202)

該文使用T639、WAFS數(shù)值產品對貴陽龍洞堡機場2010年8月27日、28日兩次輻射霧的生消進行預報，討論兩種產品的預報能力，并探討提高精細化預報的可行性。

數(shù)值預報產品;輻射霧;精細化預報

1 前言

2010年8月27日世界時18時(以下均為世界時)，華夏航空公司CRJ200/B-3001號機執(zhí)行G5274石家莊至貴陽航班任務，在貴陽機場著陸過程中發(fā)生擦右機翼尖的嚴重不安全事件。當時機場天氣現(xiàn)象霧，能見度600 m，01號跑道RVR在450～700 m之間變化，天氣狀況碧空。預報員在27日發(fā)布的有效時段0 606、1 818的24 h預報中預報1 824將出現(xiàn)短時能見度低于500 m，28日02時后轉5 000 m。目前貴陽機場做預報的主要參考數(shù)值產品是國家氣象局下發(fā)的T213，時間分辨率6 h，即將引進的 T639和WAFS數(shù)值產品時間分辨率3 h。本文研究T639和WAFS數(shù)值產品對貴陽機場輻射霧生消的預報能力，是為精細預報輻射霧生消提供依據(jù)。

2 天氣過程介紹

2.1 天氣形勢

2010年8月26日00時500 hPa(圖略)四川南部到云南中部有一小槽，貴州處于槽前西南氣流控制，27日00時小槽移到貴州中部，27日12時貴州轉高壓脊前西北氣流控制，這種形勢一直維持到29日00時。地面冷鋒于26日00時過貴陽，27日00時移到廣西境內。冷鋒過境導致貴州全省大面積降水。貴陽龍洞堡機場從26日04時出現(xiàn)小雨，一直持續(xù)到27日02：10。27日12時冷鋒入海，貴州轉冷鋒后冷高壓控制，直到29日00時。此期間700 hPa、850 hPa貴州為高壓脊前偏北氣流影響。該高壓脊導致了與輻射霧有關的碧空和微風天氣。

2.2 各天氣要素的演變情況

從地面觀測紀要欄記錄的能見度變化來看，27日17：51 為 1 300 m，17：59 降為 600 m，其后低于600 m，一直到28日01：26上升到800 m，01：36到1 200 m，04時到10 000 m。夜間22：24又下降到1 000 m，22：36 為 700 m，一直持續(xù)到 29 日 00：28上升到800 m，00：38到2 000 m以上。從紀要欄記錄還可以看出，27日霧比28日濃，最低能見度100 m，出現(xiàn)在日出前27日22：51，28日霧最低能見度600 m，出現(xiàn)在28日23：10。27日霧持續(xù)了7 h 37 min，28日霧僅持續(xù)2 h4 min，起得早的霧晚消散，起得晚的霧早消散。

從27日00時到29日12時各要素隨時間的變化來看，27日00時天氣現(xiàn)象小雨，總云量8，低云云底高240 m，相對濕度96%。02：10降水停止，低云云底高逐漸抬升，相對濕度減小，09時天空裂開，總云量7，相對濕度77%，天空沒有低于300 m的云。隨著日落到來，溫度降低，相對濕度上升，整層轉高壓脊控制，地面轉高壓控制，風向為東北風，風速0～2 mps，天空狀況轉好，15時碧空，總云量0，晴空輻射冷卻加強，18時溫度從15時的14.5℃降到12.4℃，相對濕度100%，能見度降到600 m，開始低于貴陽機場降落標準。

由于天氣形勢穩(wěn)定，天空狀況良好，28日整天少云到多云，15時又轉為碧空，輻射冷卻加強，23時出現(xiàn)當日的最低溫度12.0℃，相對濕度100%，又出現(xiàn)輻射霧，能見度700 m。

3 T639、WAFS介紹

3.1 T639模式介紹

T639L60模式［1］(簡稱T639)是我國自主研發(fā)的全球中期數(shù)值預報系統(tǒng)，于2007年12月通過準業(yè)務化驗收，開始運行。是通過對T213模式進行性能升級發(fā)展而來，具有較高的模式分辨率，達到全球水平分辨率0.281 25°×0.251 25°(30 km)，垂直分辨率60層，模式層頂從10 hPa升至0.1 hPa，并采用Rayleigh摩擦增加平流層的穩(wěn)定性。具有較高的邊界層垂直分辨率，850 hPa以下有12層，對邊界層過程有更加細致的描述，更適合支撐短時臨近預報。

3.2 WAFS系統(tǒng)介紹

WAFS［2］(英文全稱 World area forecast system)是國際民航組織和世界氣象組織專為航空氣象設計的一套航空氣象服務系統(tǒng)，1982年成立。目的是為航空氣象用戶提供圖像和數(shù)字形式的氣象服務產品。WAFS有兩個世界區(qū)域預報中心(WAFC)：倫敦世界區(qū)域預報中心(英國國家氣象局)和華盛頓世界區(qū)域預報中心(國家環(huán)境預報中心 NCEP)。兩個世界區(qū)域預報中心的產品互為備份。產品由3個通信衛(wèi)星組成的衛(wèi)星廣播系統(tǒng)向外發(fā)送。2個衛(wèi)星屬華盛頓區(qū)域預報中心，位于大西洋區(qū)域(AOR)和太平洋區(qū)域(POR)，稱ISCS。一個衛(wèi)星屬倫敦區(qū)域預報中心，位于印度洋區(qū)域(IOR)，叫SADIS。

3.2.1 美國WAFC模式GFS(AVN)的簡介 美國世界區(qū)域預報中心運行的是美國國家環(huán)境預報中心的全球航空模式，是靜力譜模式，計算時間3 h，每天運行4次，2002年10月29日正式業(yè)務運行。模式0～84 h運行T254L64，84～180 h運行T170L42，180～384 h運行T126L28。即預報的前84 h水平分辨率55 km，垂直分辨率64層，模式層頂至0.2 hPa。能直接同化美國極軌衛(wèi)星AMSU/A-12/13通道的資料、NOAA-14/15/16通道的全球ATOVS垂直探測儀及微波通道的資料，大大提高了衛(wèi)星資料同化能力。同時大量使用自動飛機報告，改進了數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)。動力框架方面包含一些簡單的土壤模式，并改進云方案，直接做云的預報，不是從相對濕度推導云的預報。模式每6 h輸出一次結果，通過WAFS衛(wèi)星廣播系統(tǒng)和互聯(lián)網下發(fā)。

3.2.2 英國WAFC模式United Model的簡介 英國世界區(qū)域預報中心運行的是英國國家氣象局的統(tǒng)一模式(The Met.Office Unified Model)，包括等溫層模式、大氣模式(包括全球模式和歐洲模式)、洋流模式、環(huán)境模式(監(jiān)測火山爆發(fā)、核爆炸以及生物學、化學的緊急事件)等。目前運行的全球(航空)模式輸出格點數(shù)據(jù)作為歐洲模式和中尺度預報系統(tǒng)的初邊界，水平分辨率60 km，垂直分層38層。每天運行4次，時效144 h。全球模式和中尺度預報系統(tǒng)結果做天氣研究用，歐洲模式結果做檢驗用。中尺度預報系統(tǒng)區(qū)域為英國，水平分辨率12 km，垂直分層38層。

3.2.3 世界區(qū)域預報中心的產品 世界區(qū)域預報中心的產品包括圖表資料(T4、BUTR)、報文資料(OPMET)和 GRIB(Gridded Binary)資料，除了OPMET，其它3種資料都是由模式運行得到的數(shù)值預報資料，包括了從地面降水量、風、濕、溫的預報和各標準等壓面的基本物理量，應國際民航組織要求，華盛頓和倫敦中心于2004年11月25日00時增加了急流和急流垂直厚度的信息。

民航北京氣象中心從1996年開始接收WAFS英國倫敦資料，1998年接收美國華盛頓資料。其中圖表資料和報文資料因其具有的直觀性和通用性，得到了較好利用，在對機組的服務工作中發(fā)揮了重要作用。GRIB資料的應用卻很少，而它的有效性和準確性是得到世界氣象組織公認的。本文使用WAFS的GRIB數(shù)值預報資料，與我國國家氣象局下發(fā)的T639資料一起進行分析，探討精細化預報貴陽機場輻射霧生消時間的可能性。

4 兩種產品對輻射霧的生消預報能力探討

由于地表輻射冷卻作用使地面氣層水汽凝結而形成的霧，稱為輻射霧。這里使用2010年8月27日、28日00時為初始場，預報時效為36 h的T639、WAFS數(shù)值預報資料對8月27日、28日輻射霧生成前后的冷卻條件、水汽條件、層結條件和風力條件進行對比分析。

4.1 冷卻條件

晴朗少云的夜間或清晨地面散熱迅速，近地面氣層降溫多，有利于水汽凝結。從T639和WAFS預報2 m高度上36 h溫度的結果和實況對比(圖1)來看，2種預報結果都基本預報出了溫度的變化趨勢。但在出現(xiàn)拐點的地方，T639的預報值更接近于實況值。27日06時實況19.6℃，隨后呈下降趨勢。T639預報06時20.9℃，09時22.1℃后呈下降趨勢，WAFS預報06時21.1℃，09時22.1℃后呈下降趨勢。霧形成后，27日21時到28日00時實況從12.8℃降到12.5℃，28日03時上升到18.4℃，霧消散。T639預報 27日 21時 14.2℃，28日 00時14.7℃，28日03時21.5℃，從這個結果來看，霧至少應該至少持續(xù)到28日00時以后，與實況比較一致。WAFS預報 27日 21時 13.7℃，28日 00時16.5℃，升溫顯著，可以預報霧在28日00時前消散，這與實況是不符的。28日06時實況24.0℃，09時 25.1℃，隨后呈下降趨勢，T639預報 06時24.1℃，09時24.3℃后出現(xiàn)下降趨勢，與實況一致。WAFS預報06時25.5℃，09時呈現(xiàn)下降趨勢24.6℃，這與實況是相反的。霧形成后，從28日21時到29日00時實況從12.2℃升到12.9℃，03時到22.9℃，霧消散。T639預報28日21時 13.4℃，29日00時 14.0℃，03時22.7℃，與實況比較一致。WAFS預報28日21時11.5℃，29日00時17.2℃，升溫顯著，可能會漏報29日早晨較弱的霧。

圖1 WAFS、T639 2 m溫度36 h預報和實況對比分析

4.2 水汽條件

近地面層水汽充沛時，氣溫稍有下降就會使水汽凝結形成霧。從T639和WAFS預報2 m高度上相對濕度36 h的結果和實況對比(圖2a)來看，2種預報結果基本報出了相對濕度的變化趨勢。但極大值的預報WAFS略勝于T639。27日06時實況相對濕度81%，09時77%，隨后呈上升趨勢。WAFS預報06時79%，09時76%后呈上升趨勢，T639預報06時70.7%，09時66%后呈上升趨勢，這與實況一致。在極值的預報上，實況從27日15時上升到99%，隨后維持100%直到28日00時，28日03時下降到 87%，霧消散。WAFS預報 27日 15時97.9%，隨后維持在99%以上，直到28日00時94.1%。T639預報27日15時88.2%，27日18時才升到90.7%，最大值出現(xiàn)在27日21時91.9%，28日00時88.1%。28日夜間18時、21時、29日00時實況分別是97%、99%、100%，WAFS對應的預報是 97.3%、97.8%、83.6%，T639對應的是91.1%、91.5%、89.3%。從相對濕度高值的維持來看，T639的結果有利于預報29日早晨較弱的霧。

從WAFS、T639各層相對濕度36 h預報結果(圖2b)分析來看，對于持續(xù)時間長的霧，二種模式資料800 hPa高度下相對濕度90%的時段與霧持續(xù)時間一致，但對于持續(xù)時間短的霧，二種模式都漏報了相對濕度90%以上的時間段。

4.3 層結條件

近地面氣層比較穩(wěn)定或有逆溫存在，有利于水汽和塵埃雜質聚集。從WAFS、T639對各層垂直速度36 h預報結果(圖3)來看，霧出現(xiàn)的時段700 hPa以下垂直運動都很弱，除WAFS預報27日18時霧初形成時有弱的擾動外，基本沒有垂直擾動。

圖2a WAFS、T639 2 m相對濕度36 h預報和實況對比

4.4 風力條件

微風(1～3 mps)對霧的形成最有利。從WAFS、T639預報10 m風速36 h的結果和實況對比(圖4)來看，二種模式的預報結果也基本預報出了風速的變化趨勢。27 日 09、12、15、18、21、28 日 00、03 時的實況風速分別為 3、1、0、1、1、1、2 mps，WAFS 對應的風速分別為 1.5、1.2、1.1、1.2、1.1、0.9、1.2 mps，T639對應的風速分別為 2.4、1.9、1.5、1.0、0.7、0.9、1.7 mps。28日15、18、21 時、29 日 00、03 時的實況風速分別為 1、0、0、0、2 mps，WAFS 對應的風速分別為0.9、0.3、0.3、0.2、1.0 mps ，T639 對應的風速分別為1.2、0.7、0.3、0.2、0.8 mps。從風速量級來看，二種模式的預報結果與實況的量級一樣。按自動觀測風速啟動值為0.5 mps計，WAFS預報的霧維持時的極小值時段與實況的更為一致。

5 小結

①2010年8月27、28日貴陽機場出現(xiàn)的霧是典型的輻射霧過程，使用T639和WAFS數(shù)值產品做輻射霧的預報，時間分辨率可以提高到3 h。

②從滿足輻射霧形成的溫度、濕度、垂直運動、風速條件考察T639和WAFS數(shù)值產品的預報能力，發(fā)現(xiàn)：

第一，2種數(shù)值預報結果都基本預報出了溫度的變化趨勢。但在出現(xiàn)拐點的地方，T639的預報值更接近于實況值。

第二，2種數(shù)值預報結果基本預報出了相對濕度的變化趨勢。但極大值的預報WAFS的預報結果略勝于T639，從相對濕度高值的維持來看，T639的結果有利于預報較弱的霧。

第三，對于持續(xù)時間長的霧，2種產品800 hPa下相對濕度90%的時段與霧持續(xù)時間一致，但對于持續(xù)時間短的霧，2種模式都漏報了相對濕度90%的時間段。

第四，在有霧出現(xiàn)的時段，2種產品700 hPa以下垂直運動都很弱，基本沒有垂直擾動。

第五，2種模的預報結果基本預報出了風速的變化趨勢，霧維持時，WAFS預報的風速極小值時段與實況更為一致。

③在做輻射霧預報時，溫度條件可以參考T639的產品，濕度、風和垂直運動條件可以參考WAFS的產品。

［1］ 管成功，陳起英，佟華，等.T639L60全球中期預報系統(tǒng)預報試驗和性能評估.氣象，2008，34(6)：12-16.

［2］ wafs user manual.ICAO.

P426.4

B

1003-6598(2011)06-0014-04

2011-05-26

劉貴萍(1971-)，女，主要從事影響飛行安全和正常的天氣原因等方面的研究工作。