陳俊文，蔡揚(yáng)，白毅平，林文實(shí)

南海冬季一次海面大風(fēng)天氣的WRF模式預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

陳俊文1，蔡揚(yáng)2，白毅平2，林文實(shí)1

(1.中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510275；2.國(guó)家海洋局南海預(yù)報(bào)中心，廣東廣州510310）

為尋找出適合南海冬季海面大風(fēng)天氣預(yù)報(bào)的邊界層參數(shù)化方案，利用中尺度氣象模式WRF中9種邊界層方案（YSU、MYJ、QNSE-EDMF、MYNN2、MYNN3、ACM2、BouLac、UW、GBM），對(duì)2012年12月29-31日的大風(fēng)過(guò)程進(jìn)行預(yù)報(bào)，并用最終分析資料（FNL）檢驗(yàn)10 m風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)。結(jié)果表明：風(fēng)速風(fēng)向預(yù)報(bào)的整體平均偏差相當(dāng)，風(fēng)向預(yù)報(bào)的均方根誤差較風(fēng)速大；風(fēng)速風(fēng)向與實(shí)況的相關(guān)隨著預(yù)報(bào)時(shí)間增加，整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；各方案對(duì)海陸交界風(fēng)速預(yù)報(bào)普遍偏大2 m/s以上，而在遠(yuǎn)離陸地的海域偏差較小；YSU方案對(duì)北部灣、東沙群島、西沙群島、南沙群島4個(gè)海區(qū)風(fēng)場(chǎng)的變化趨勢(shì)均能較好預(yù)報(bào)；整體而言，南海大部分海域的預(yù)報(bào)偏差較小，YSU、MYNN2、MYNN3方案對(duì)風(fēng)速預(yù)報(bào)較好，ACM2方案對(duì)風(fēng)向預(yù)報(bào)較好。

海面風(fēng)場(chǎng)；WRF；邊界層參數(shù)化方案；模式檢驗(yàn)

1 引言

南海冬半年常受北方南下冷空氣影響，海面出現(xiàn)大風(fēng)天氣，對(duì)航運(yùn)、遠(yuǎn)洋捕撈、海水養(yǎng)殖、海島旅游、石油開(kāi)采等造成嚴(yán)重影響。因此對(duì)南海海面大風(fēng)天氣的預(yù)報(bào)需求日益增長(zhǎng)，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)海面大風(fēng)的消長(zhǎng)、位置、風(fēng)力顯得尤為重要。

氣象臺(tái)站通常采用經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)、統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)、數(shù)值模式預(yù)報(bào)、統(tǒng)計(jì)動(dòng)力預(yù)報(bào)[1]等方法預(yù)報(bào)海面風(fēng)場(chǎng)，其中數(shù)值模式預(yù)報(bào)已成為一種重要方式。但海上觀測(cè)資料密度低，對(duì)構(gòu)造真實(shí)的初始場(chǎng)有很大困難。不少學(xué)者采用GRAPES三維變分同化模式[2]、MM5中尺度模式[3-5]、WRF中尺度模式[6]對(duì)大陸近海、海峽或海面冷空氣大風(fēng)天氣過(guò)程進(jìn)行模擬預(yù)報(bào)，均能較好模擬區(qū)域的風(fēng)場(chǎng)演變、突變及分布特征，但對(duì)單點(diǎn)的最大風(fēng)速模擬偏小，WRF模式模擬結(jié)果優(yōu)于MM5模式[7-8]。Chen等[9]利用MM5模式對(duì)緬因?yàn)澈Ｃ鏆庀髨?chǎng)進(jìn)行預(yù)報(bào)，風(fēng)速預(yù)報(bào)優(yōu)于風(fēng)向。盛春巖等[10]對(duì)比分析了MM5、WRF-RUC和T639模式對(duì)山東沿海最大風(fēng)速預(yù)報(bào)的結(jié)果，各模式對(duì)小風(fēng)預(yù)報(bào)偏大，大風(fēng)預(yù)報(bào)偏小，對(duì)6級(jí)以上大風(fēng)WRF模式預(yù)報(bào)效果最好。崔琳琳等[11]利用WRF模式模擬了2008年?yáng)|海海面風(fēng)場(chǎng)，并與QuikSCAT衛(wèi)星散射計(jì)資料進(jìn)行比較分析，臺(tái)風(fēng)月份兩者偏差波動(dòng)較大。但是利用數(shù)值模式對(duì)南海海面風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)報(bào)檢驗(yàn)的工作較少。

數(shù)值模式對(duì)風(fēng)場(chǎng)的準(zhǔn)確模擬與模式的邊界層參數(shù)化方案[12]、陸面過(guò)程方案以及使用的地形、下墊面數(shù)據(jù)[13]有很大關(guān)系。不少學(xué)者認(rèn)為需因地制宜選用不同的邊界層參數(shù)化方案，以達(dá)到最好的預(yù)報(bào)效果。王穎等[14]采用WRF模式的3種邊界層參數(shù)化方案（YSU、MYJ和ACM2）對(duì)蘭州地面風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行模擬，模擬風(fēng)速均偏大，認(rèn)為ACM2方案效果最好；張小培等[15]則采用4種邊界層參數(shù)化方案（YSU、ACM2、MYNN2和BouLac）對(duì)黃山周邊風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行模擬，同樣認(rèn)為ACM2方案效果最好；而Miglietta等[16]用YSU和MYJ方案結(jié)合不同的擴(kuò)散參數(shù)對(duì)地中海克里特島附近海域風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行模擬，認(rèn)為不采用擴(kuò)散參數(shù)的YSU方案模擬效果最好。Han等[17]利用MM5模式中5種邊界層參數(shù)化方案（MRF、BLK、MYJ、GS和PC）結(jié)合3種陸面過(guò)程方案對(duì)東亞地區(qū)氣象場(chǎng)進(jìn)行模擬，風(fēng)速模擬整體偏大，白天風(fēng)速演變模擬優(yōu)于夜間，風(fēng)向模擬較差，并認(rèn)為模擬誤差主要來(lái)自次網(wǎng)格尺度受下墊面影響的湍流[18]。Zhang等[19]利用MM5模式中5種邊界層參數(shù)化方案（BLK、GS、MRF、MYJ和BT）對(duì)美國(guó)中部地面風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行模擬，認(rèn)為地面風(fēng)場(chǎng)對(duì)邊界層參數(shù)化方案非常敏感，模擬與觀測(cè)風(fēng)速相位一致，而風(fēng)向有5—6h相位差，白天風(fēng)速模擬偏小，夜間風(fēng)速模擬偏大[20]。

本文主要分析不同邊界層參數(shù)化方案對(duì)南海冬季海面大風(fēng)天氣的預(yù)報(bào)效果，選用WRF-ARW（Advanced Research WRF）模式對(duì)南海冬季海面大風(fēng)天氣進(jìn)行48 h預(yù)報(bào)，對(duì)模式中9種邊界層參數(shù)化方案的預(yù)報(bào)效果進(jìn)行評(píng)估，從而尋找出適合南海冬季海面大風(fēng)預(yù)報(bào)的方案。

2 資料和方法

2.1風(fēng)場(chǎng)實(shí)況資料

考慮到實(shí)況資料需要足夠的分辨率及準(zhǔn)確度與模式預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，本文選取NCEP（National Centers for Environmental Prediction）發(fā)布的6 h更新一次的FNL 1°×1°資料作為南海海面風(fēng)場(chǎng)的實(shí)況資料。

2.2WRF模式設(shè)計(jì)

2.2.1 WRF模式基本參數(shù)

WRF是新一代中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式，是完全可壓的非靜力模式。水平方向采用Arakawa C格點(diǎn)，垂直方向采用地形追隨非靜力氣壓垂直坐標(biāo)。時(shí)間積分采用3階Runge-Kutta顯式差分方案，5階或6階平流差分，采用通量形式的預(yù)報(bào)方程。

本文選用3.5版本的WRF-ARW模式，預(yù)報(bào)區(qū)域采取兩重嵌套（見(jiàn)圖1），水平網(wǎng)格距分別為45 km、15 km，最外層積分步長(zhǎng)為270 s。為加強(qiáng)邊界層的模擬，1 km高度以下分12層，垂直共分42層。模式采用Lin云微物理方案，Kain-Fritsch積云參數(shù)化方案，RRTM（Rapid Radiative Transfer Model）長(zhǎng)波輻射方案，Dudhia短波輻射方案，Noah陸面過(guò)程方案。初始場(chǎng)及邊界場(chǎng)采用0.5°×0.5°的GFS（Global Forecast System）逐3 h預(yù)報(bào)資料，積分時(shí)長(zhǎng)為48 h，每6 h輸出一次結(jié)果。

圖1 預(yù)報(bào)區(qū)域

表1 模式試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.2.2 WRF模式試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文選用9種邊界層參數(shù)化方案（見(jiàn)表1）對(duì)預(yù)報(bào)區(qū)域進(jìn)行預(yù)報(bào)，由于部分方案只能選取相應(yīng)的近地面層方案，所以無(wú)法統(tǒng)一近地面層方案，但大部分近地面層方案為MM5 Monin-Obukhov方案。

2.3風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)檢驗(yàn)方法

2.3.1 指數(shù)檢驗(yàn)

風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)檢驗(yàn)的范圍是D02區(qū)域（見(jiàn)圖1）中3°—24°N，105°—122°E的海域，陸地風(fēng)場(chǎng)不算入檢驗(yàn)范圍，海陸邊界判定采取多數(shù)原則（1°×1°范圍），海域面積大于等于陸地面積記為海域，反之記為陸地。

由于實(shí)況資料的水平分辨率是1°×1°，而模式預(yù)報(bào)結(jié)果的水平分辨率是15 km×15 km，兩者無(wú)法直接進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分析，故將預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行區(qū)域平均，降低分辨率到1°×1°，與實(shí)況資料匹配。

為定量分析預(yù)報(bào)效果，分別計(jì)算10 m風(fēng)速和風(fēng)向的平均偏差（mean bias error,MBE）、均方根誤差（root mean square error,RMSE）、相關(guān)系數(shù)（correlation coefficient,R）。計(jì)算公式如下：

式中，xwrfi為每個(gè)時(shí)刻模式格點(diǎn)的氣象要素值，xobsi為每個(gè)時(shí)刻實(shí)況資料格點(diǎn)的氣象要素值，xˉwrf為每個(gè)時(shí)刻模式格點(diǎn)的氣象要素平均值，xˉobs為每個(gè)時(shí)刻實(shí)況資料格點(diǎn)的氣象要素平均值。

由于平均風(fēng)向和風(fēng)向差的計(jì)算存在過(guò)零問(wèn)題。采用算術(shù)平均法計(jì)算平均風(fēng)向會(huì)增加南風(fēng)分量，為減小平均風(fēng)向的計(jì)算誤差，本文采用矢量法[21]計(jì)算平均風(fēng)向Awd，定義如公式（4）：

2.3.2 海區(qū)預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)海島集中或航運(yùn)繁忙海區(qū)的風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)效果，選取北部灣（20°N,108°E）、東沙群島（21°N, 117°E）、西沙群島（16°N,112°E）、南沙群島（9°N, 114°E）共4個(gè)海區(qū)的風(fēng)速風(fēng)向預(yù)報(bào)與實(shí)況進(jìn)行比較分析。

3 預(yù)報(bào)個(gè)例分析檢驗(yàn)

本文選取2012年冬季一次南海海面大風(fēng)過(guò)程進(jìn)行預(yù)報(bào)檢驗(yàn)，WRF模式預(yù)報(bào)時(shí)間是12月29日08時(shí)至31日08時(shí)。

3.1海面大風(fēng)天氣形勢(shì)

如圖2所示，2012年12月28日08時(shí)長(zhǎng)江中下游的冷高壓逐漸減弱東移入海，29日08時(shí)冷高壓主體（1061 hPa）位于西藏以北。30日08時(shí)冷高壓主體分裂出一個(gè)冷高壓（1041 hPa）單體向東南方向移動(dòng)進(jìn)入華中地區(qū)，位于冷高壓前沿的廣東沿岸氣壓梯度加大，北部灣和南海東北部出現(xiàn)8—9級(jí)東北大風(fēng)，中北部出現(xiàn)7級(jí)東北大風(fēng)。31日08時(shí)冷高壓減弱東移，南海的東北部至西南部維持6級(jí)以上東北大風(fēng)。2013年1月1日08時(shí)南海大風(fēng)天氣基本結(jié)束。

3.2預(yù)報(bào)效果檢驗(yàn)

3.2.1 指數(shù)檢驗(yàn)

分析9種試驗(yàn)方案風(fēng)速及風(fēng)向預(yù)報(bào)時(shí)段的平均MBE、RMSE、R（見(jiàn)表2），發(fā)現(xiàn)所有方案對(duì)風(fēng)速的預(yù)報(bào)整體偏大1 m/s以?xún)?nèi)，BouLac方案風(fēng)速的MBE最小。不同方案風(fēng)速的RMSE相差較小，均為2.5 m/s左右，表明預(yù)報(bào)誤差整體相當(dāng)。從相關(guān)系數(shù)R上分析，風(fēng)速相關(guān)較好，除了QNSE方案均能達(dá)到0.8以上，不同方案差異并不大，YSU、MYNN2及MYNN3方案最高。整體分析，MYNN2、MYNN3、YSU和BouLac方案的風(fēng)速預(yù)報(bào)效果較好。

圖2 28—31日海平面氣壓場(chǎng)（來(lái)自FNL資料）

表2 9種試驗(yàn)方案預(yù)報(bào)的風(fēng)速向平均MBE、RMSE、R

風(fēng)向預(yù)報(bào)則明顯差于風(fēng)速，整體偏差基本比風(fēng)速大，YSU方案的MBE最小。相關(guān)系數(shù)R則明顯差于風(fēng)速，均在0.6以下。RMSE均偏大在23°—26°左右，說(shuō)明預(yù)報(bào)誤差偏大，這是由于風(fēng)向變化范圍（0°—360°）大，即使風(fēng)向在1個(gè)方位（按16方位劃分）內(nèi)變化，RMSE也可達(dá)到這個(gè)程度。整體分析，ACM2和MYJ方案的風(fēng)向預(yù)報(bào)效果較好。

通過(guò)分析9種試驗(yàn)方案不同預(yù)報(bào)時(shí)刻的風(fēng)速及風(fēng)向預(yù)報(bào)與實(shí)況相關(guān)系數(shù)R（見(jiàn)圖3），整體而言?xún)烧呔S著預(yù)報(bào)時(shí)間增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。前12 h預(yù)報(bào)風(fēng)速的相關(guān)迅速下降，隨后有所上升，這是由于前12 h模式處于調(diào)整期，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低。在預(yù)報(bào)30 h后R值逐漸下降，其中QNSE和MYJ方案下降較快，可能與這兩個(gè)方案采用相應(yīng)的而非MM5 Monin-Obukhov近地面層方案有關(guān)。風(fēng)向的相關(guān)顯著差于風(fēng)速且波動(dòng)較劇烈，但未出現(xiàn)前12 h預(yù)報(bào)相關(guān)迅速下降的情況，反而在30 h預(yù)報(bào)出現(xiàn)急劇下降，48 h預(yù)報(bào)出現(xiàn)異常高值。ACM2方案在30 h預(yù)報(bào)風(fēng)向均表現(xiàn)出比其余方案高許多的相關(guān)，這與其余方案的走勢(shì)不一致。

初始場(chǎng)的風(fēng)速和風(fēng)向相關(guān)均分別是0.92和0.70，表明GFS的初始場(chǎng)存在一定偏差，在初始場(chǎng)并不準(zhǔn)確的情況下，后續(xù)計(jì)算的誤差在不斷加大。

3.2.3 海區(qū)檢驗(yàn)

綜合以上分析，YSU、MYNN2、MYNN3、ACM2方案對(duì)風(fēng)場(chǎng)的整體預(yù)報(bào)效果較好，下面選取YSU方案為例對(duì)各個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)刻風(fēng)場(chǎng)做檢驗(yàn)分析。

圖3 9種試驗(yàn)方案各個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)刻的風(fēng)速風(fēng)向相關(guān)系數(shù)R（虛線(xiàn)為95%的信度檢驗(yàn)）

從各個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)刻的風(fēng)場(chǎng)差值矢量圖（見(jiàn)圖4）可以看出，對(duì)于海陸交界地區(qū)的風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)較差，東北風(fēng)預(yù)報(bào)普遍偏大2 m/s以上，廣東和越南沿岸偏差較大，局地偏大8 m/s以上（其余方案均有此問(wèn)題，圖略），說(shuō)明模式低估了下墊面如地形、城市冠層對(duì)風(fēng)速的拖曳作用，使得預(yù)報(bào)風(fēng)速偏大不少。對(duì)于12 h預(yù)報(bào)，廣東沿岸大部的東北風(fēng)偏大6—8 m/s。隨后這種偏大趨勢(shì)向南海中部推移并逐漸減弱，在30 h預(yù)報(bào)偏差消失，說(shuō)明模式對(duì)海陸交界的內(nèi)邊界層模擬較差，當(dāng)氣流從相對(duì)粗糙干冷的陸地移向平坦暖濕的海洋，在近海上空將形成一個(gè)內(nèi)邊界層，氣流在經(jīng)過(guò)相當(dāng)一段距離后，風(fēng)速廓線(xiàn)才達(dá)到平坦表面的平衡狀態(tài)，這種預(yù)報(bào)偏差也就消失，而模式?jīng)]有準(zhǔn)確描述這種風(fēng)廓線(xiàn)平衡適應(yīng)的過(guò)程。除此之外，南海大部分海域預(yù)報(bào)偏差較小，南部海域少數(shù)預(yù)報(bào)時(shí)刻出現(xiàn)2—4 m/s偏差，說(shuō)明模式對(duì)均一平坦下墊面的風(fēng)場(chǎng)模擬較好。

對(duì)比選取4個(gè)海區(qū)的風(fēng)速風(fēng)向預(yù)報(bào)與實(shí)況（圖5），YSU方案能較好預(yù)報(bào)各個(gè)海區(qū)風(fēng)速及風(fēng)向的變化趨勢(shì)，風(fēng)速風(fēng)向的突變也能很好體現(xiàn)。北部灣的風(fēng)速風(fēng)向預(yù)報(bào)與實(shí)況基本一致，前12 h風(fēng)速風(fēng)向預(yù)報(bào)有偏差，隨后預(yù)報(bào)效果較好。東沙群島風(fēng)速預(yù)報(bào)普遍偏大1—3 m/s，風(fēng)向的預(yù)報(bào)基本吻合。西沙群島風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差在2 m/s以?xún)?nèi)，風(fēng)向預(yù)報(bào)吻合。南沙群島風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差最大，在±3 m/s之間，這與之前分析的在南海南部預(yù)報(bào)偏差有時(shí)較大一致，風(fēng)向在12 h預(yù)報(bào)后偏差較大。整體而言，各海區(qū)風(fēng)場(chǎng)的預(yù)報(bào)與實(shí)況較吻合，可以為海島附近海域的預(yù)報(bào)提供一定的幫助，中北部海域預(yù)報(bào)效果較好，南部海域稍差一些。

圖4 YSU方案各個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)刻風(fēng)場(chǎng)差值矢量圖（WRF-FNL），陰影部分為風(fēng)速差

4 結(jié)論

本文采用3.5版本W(wǎng)RF-ARW模式中9種邊界層參數(shù)化方案，對(duì)2012年12月29—31日南海海面大風(fēng)天氣過(guò)程進(jìn)行預(yù)報(bào)，并對(duì)海面10 m風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)報(bào)檢驗(yàn)，結(jié)果表明：

（1）風(fēng)速風(fēng)向預(yù)報(bào)的整體平均偏差相當(dāng)，所有方案對(duì)風(fēng)速的預(yù)報(bào)整體偏大1 m/s以?xún)?nèi)。風(fēng)向的預(yù)報(bào)誤差大于風(fēng)速，風(fēng)向平均均方根誤差在23—26°之間，這與風(fēng)向容易變化且變化范圍大有關(guān)。風(fēng)速平均相關(guān)系數(shù)較高在0.76至0.83之間，風(fēng)向則較低在0.55至0.60之間。從指數(shù)檢驗(yàn)分析，MYNN2、MYNN3、YSU和BouLac方案對(duì)風(fēng)速的預(yù)報(bào)效果較好，而ACM2和MYJ方案對(duì)風(fēng)向的預(yù)報(bào)效果較好；

（2）隨著預(yù)報(bào)時(shí)間的增加，風(fēng)速風(fēng)向預(yù)報(bào)與實(shí)況的相關(guān)系數(shù)R整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。前12 h預(yù)報(bào)風(fēng)速的R值迅速下降，隨后有所上升，這是由于前12 h模式處于調(diào)整期，但風(fēng)向預(yù)報(bào)沒(méi)有此情況，風(fēng)速預(yù)報(bào)后期QNSE和MYJ方案R值下降較快，可能與該兩個(gè)方案采取的近地面層方案有關(guān)。風(fēng)向的R值不穩(wěn)定，波動(dòng)劇烈，30 h預(yù)報(bào)出現(xiàn)急劇下降，而48 h預(yù)報(bào)出現(xiàn)異常高值，ACM2方案在30 h預(yù)報(bào)風(fēng)向出現(xiàn)比其余方案均高的R值；

（3）所有方案均對(duì)海陸交界的風(fēng)場(chǎng)模擬較差，風(fēng)速偏大2 m/s以上，廣東和越南沿岸偏差較嚴(yán)重，局部可達(dá)8 m/s以上。這與模式對(duì)下墊面的拖曳作用、海陸交界的內(nèi)邊界層模擬不準(zhǔn)確有關(guān)，在遠(yuǎn)離陸地的海域偏差則較小。整體而言，南海大部分海域的預(yù)報(bào)偏差較??；

圖5 YSU方案各海區(qū)風(fēng)速及風(fēng)向預(yù)報(bào)與實(shí)況對(duì)比（時(shí)間為UTC）

（4）YSU方案能較好預(yù)報(bào)北部灣、東沙群島、西沙群島、南沙群島4個(gè)海區(qū)風(fēng)場(chǎng)的變化趨勢(shì)，能預(yù)報(bào)出風(fēng)速及風(fēng)向的突變，北部灣預(yù)報(bào)效果最好，東沙群島和西沙群島海域居中，南沙群島海域預(yù)報(bào)效果相對(duì)較差。

5 存在的不足及展望

通常而言，預(yù)報(bào)員更關(guān)注的是南海海面大風(fēng)的風(fēng)力大小，因?yàn)轱L(fēng)向可從大氣環(huán)流中基本確定，冬季大風(fēng)基本為東北或偏北風(fēng)向，故風(fēng)力的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)顯得更為重要。從指數(shù)檢驗(yàn)分析，對(duì)風(fēng)速預(yù)報(bào)均較準(zhǔn)確的是YSU、MYNN2、MYNN3方案，還需要從物理機(jī)制上進(jìn)一步探討預(yù)報(bào)較準(zhǔn)確的原因，對(duì)方案描述邊界層的方程做進(jìn)一步分析。同時(shí)本文僅分析了2012年12月一次大風(fēng)過(guò)程，結(jié)論有一定的局限性，下一步應(yīng)對(duì)數(shù)年的冬季海面大風(fēng)天氣做預(yù)報(bào)檢驗(yàn)，增大樣本容量分析YSU、MYNN2、MYNN3方案哪個(gè)最適合于南海冬季海面大風(fēng)天氣預(yù)報(bào)。并進(jìn)一步探討使用更精細(xì)準(zhǔn)確的地形和下墊面資料對(duì)海陸交界風(fēng)場(chǎng)的模擬是否有改善，嘗試從物理機(jī)理上分析海陸交界風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)差的問(wèn)題。

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Simulation of one gale case in winter in the South China Sea

CHEN Jun-wen1，CAI Yang2，BAI Yi-ping2，LIN Wen-shi1
(1.School of Environmental Science and Engineering,Sun Yat-Sen University,Guangzhou 510275,China; 2.South China Sea forecasting Center,State Oceanic Administration,Guangzhou 510300,China)

In order to find out the Planetary Boundary Layer(PBL)parameterization scheme which suits gale winds forecast in winter in the South China Sea(SCS),nine PBL parameterization schemes(YSU,MYJ, QNSE-EDMF,MYNN2,MYNN3,ACM2,BouLac,UW,GBM)were used in WRF model to simulate gale winds during 29th-31thDecember 2012.Wind speed and wind direction of 10 m from forecast were tested by comparing with the FNL data.Results indicate that the mean bias error of wind speed and wind direction was overall fairly, while the root mean square error of wind direction was larger than wind speed;the correlation between forecast and observation of wind speed/wind direction was going down as time passed by;predicted wind speed was 2 m/s or more higher than observed wind speed over coastal areas while smaller deviation over the sea far from mainland in all schemes;YSU scheme did well in forecast of wind field variability over the Gulf of Tonkin, Dongsha Islands,Xisha Islands and Nansha Islands;overall,the forecast error over the most parts of SCS was small,YSU,MYNN2 and MYNN3 were better schemes in wind speed forecast while ACM2 scheme was better in wind direction forecast than other scheme.

sea surface wind field；WRF；planetary boundary layer parameterization scheme；model verification

P732

A

1003-0239（2014）04-0032-09

10.11737/j.issn.1003-0239.2014.04.005

2013-08-02

“973”計(jì)劃（2014CB953904）；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金（20130171110027）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)（13LGJC03）

陳俊文（1990-），男，碩士研究生，主要從事大氣數(shù)值模擬研究。E-mail:chjunw@mail2.sysu.edu.cn