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        T639數(shù)值產(chǎn)品對寶雞暴雨的預(yù)報效果檢驗

        2014-10-25 06:37:12翻,蔡
        陜西氣象 2014年3期
        關(guān)鍵詞:大值落區(qū)寶雞

        龐 翻,蔡 英

        (寶雞市氣象局,陜西寶雞 721006)

        T639數(shù)值產(chǎn)品對寶雞暴雨的預(yù)報效果檢驗

        龐 翻,蔡 英

        (寶雞市氣象局,陜西寶雞 721006)

        利用自動站資料和T639模式資料,對2013年寶雞汛期5—9月5次暴雨天氣過程T639模式的短期預(yù)報效果進(jìn)行檢驗。結(jié)果表明:T639模式對中、高緯度環(huán)流的演變與調(diào)整有較好的預(yù)報能力,48 h內(nèi)最大誤差不超過7.5%,20時起報的48 h預(yù)報好于08時起報的36 h預(yù)報;模式對副高的預(yù)報總體偏弱,盛夏時副高強(qiáng)度的預(yù)報準(zhǔn)確率明顯高于初夏時,準(zhǔn)確率達(dá)58.3%,暴雨日前的副高強(qiáng)度預(yù)報較暴雨日后更為準(zhǔn)確;48 h內(nèi)700 hPa天氣尺度系統(tǒng)的預(yù)報準(zhǔn)確率可達(dá)85%,36 h內(nèi)達(dá)93.3%,預(yù)報效果良好;對暴雨日前的低層系統(tǒng)預(yù)報效果好于暴雨日后的預(yù)報;暴雨落區(qū)和散度場上輻合中心或輻合大值區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系,暴雨落區(qū)基本上都在輻合大值區(qū),當(dāng)散度場lt;-36×10-6s-1時,可出現(xiàn)暴雨。

        T639模式;暴雨;誤差;檢驗;指標(biāo)

        2008年6月,我國新一代全球中期數(shù)值預(yù)報模式T639L60在國家氣象中心投入業(yè)務(wù)運行,其預(yù)報產(chǎn)品種類豐富、性能穩(wěn)定,水平分辨率和垂直分辨率較以往模式均有明顯提高,在為許多區(qū)域模式提供初始場和側(cè)邊界條件的同時,也為預(yù)報員預(yù)報天氣提供了重要的參考。近年來,T639模式的預(yù)報效果檢驗一直是國內(nèi)氣象人研究的重點,鄭婧等[1-4]對多種模式,特別是T639模式做了相當(dāng)多的研究工作;侯建忠等[5-8]也對WRF、MM5等相關(guān)模式做了進(jìn)一步的研究工作,利用訂正統(tǒng)計、定量檢驗等方法對各類數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品進(jìn)行檢驗和評估,使預(yù)報質(zhì)量得到了明顯的提高。對T639模式在陜西省區(qū)域的預(yù)報效果進(jìn)行系統(tǒng)性天氣學(xué)和統(tǒng)計學(xué)檢驗工作開展得還較少,使得預(yù)報業(yè)務(wù)人員在使用該模式數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品時,對如何把握天氣系統(tǒng)的移速和強(qiáng)度無據(jù)可依,特別是暴雨的落區(qū)預(yù)報更是難上加難,因此開展相關(guān)研究很有必要。

        暴雨是寶雞的主要災(zāi)害性天氣之一。2013年5—9月共出現(xiàn)5次暴雨天氣過程,其中7月22日隴縣、千陽、麟游三縣出現(xiàn)大范圍大暴雨天氣,鳳縣站降水量成為本站有氣象記錄以來7月之最。采用天氣學(xué)檢驗方法,對2013年汛期5次暴雨過程中影響寶雞的天氣系統(tǒng)及物理量場進(jìn)行分類檢驗,旨在發(fā)現(xiàn)暴雨期間T639模式產(chǎn)品對主要天氣系統(tǒng)的預(yù)報誤差,為預(yù)報業(yè)務(wù)人員應(yīng)用T639模式預(yù)報產(chǎn)品提供訂正依據(jù)。

        1 資料選取及處理

        選取2013年5—9月T639模式(分辨率為1°×1°)20時分析場、20時起報的24 h、48 h時效預(yù)報場及08時起報的12 h、36 h時效預(yù)報場,對此期間寶雞5次暴雨過程進(jìn)行天氣學(xué)檢驗及預(yù)報效果的對比分析。檢驗所用的資料主要包括500 hPa高度場、700 hPa風(fēng)場及物理量場。

        規(guī)定寶雞市最少相鄰2縣區(qū)出現(xiàn)暴雨,且每縣區(qū)最少有3鄉(xiāng)鎮(zhèn)級自動站達(dá)到暴雨,算作一暴雨日,日雨量以20:00—20:00統(tǒng)計,暴雨日共計5 d。從環(huán)流檢驗、天氣系統(tǒng)檢驗和散度場檢驗3方面將模式預(yù)報場與分析場進(jìn)行對比,檢驗主要分為位置、強(qiáng)度、移速。

        2 預(yù)報效果檢驗

        2.1 500 hPa中、高緯度環(huán)流調(diào)整與演變

        西風(fēng)指數(shù)是反映大氣環(huán)流經(jīng)向、緯向演變和調(diào)整的指標(biāo),能定量描述西風(fēng)帶特征,與夏季降水密切相關(guān)。西風(fēng)指數(shù)是指35°N~55°N之間的平均地轉(zhuǎn)西風(fēng),實際工作中則將兩個緯度帶間的平均位勢高度差作為西風(fēng)指數(shù),經(jīng)度范圍取80°E~130°E。使用2013年5—9月暴雨日及暴雨前一日20時500 hPa位勢高度分析場和對應(yīng)的12 h、24 h、36 h、48 h預(yù)報場計算中高緯度西風(fēng)指數(shù)(如表1)。從表1可以看出,T639模式對西風(fēng)指數(shù)的預(yù)報在48 h內(nèi)基本與分析場吻合,最大誤差不超過7.5%,說明模式可以較好地反映出暴雨日前后的環(huán)流形勢。通過比較可以發(fā)現(xiàn),12 h平均預(yù)報誤差最小,為0.012,36 h平均預(yù)報誤差最大,為0.031,24 h和48 h平均預(yù)報誤差相當(dāng),分別為0.021、0.024,說明20時起報的48 h預(yù)報好于08時起報的36 h預(yù)報。

        表1 2013年5—9月T639模式分析場和對應(yīng)12、24、36、48 h西風(fēng)指數(shù)

        2.2 西太平洋副熱帶高壓

        副高北跳或南撤、西伸或東退、強(qiáng)弱變化等,都強(qiáng)烈地影響陜西各地的晴雨和旱澇,它是夏季影響陜西省的主要天氣系統(tǒng)之一。特別是副高的短期演變,是陜西省暴雨發(fā)生及轉(zhuǎn)折性天氣預(yù)報成敗的關(guān)鍵。對比檢驗20時起報的24 h、48 h和08時起報的12 h、36 h副高脊線位置,分析模式對副高的預(yù)報能力。規(guī)定以副高西脊點位置誤差≤1個經(jīng)距或緯距、南北界位置誤差≤1個緯距為正確;以預(yù)報場的副高面積大于分析場的為預(yù)報偏強(qiáng),反之為預(yù)報偏弱(見表2)。由表2可知,2013年寶雞暴雨日前后,T639模式對副高的預(yù)報總體偏弱,無偏強(qiáng)預(yù)報。5—6月初夏時,副高較弱,模式對副高強(qiáng)度的預(yù)報一致偏弱;7—8月盛夏時,副高加強(qiáng),模式對副高強(qiáng)度的預(yù)報準(zhǔn)確率大幅提高,準(zhǔn)確率達(dá)58.3%,其余則為預(yù)報偏弱;12、24 h副高強(qiáng)度預(yù)報較36、48 h預(yù)報更為準(zhǔn)確,預(yù)報時效的增加使預(yù)報誤差加大;暴雨日前副高強(qiáng)度預(yù)報較暴雨日后更為準(zhǔn)確。

        表2 2013年5—9月T639模式12 、24 、36 、48 h副高強(qiáng)度預(yù)報效果檢驗

        2.3 低層天氣尺度系統(tǒng)

        暴雨的發(fā)生與低空低渦、切變和偏南風(fēng)急流密切相關(guān)。通過對暴雨日前后700 hPa主要影響系統(tǒng)和分析場進(jìn)行對比檢驗,并規(guī)定低渦、切變的移速誤差值≤1 個經(jīng)距或緯距為正確,檢驗的關(guān)鍵區(qū)確定為(103°E~110°E,32°N~37°N)。對系統(tǒng)移速的判定,以低渦、切變的移動方向為基準(zhǔn),當(dāng)預(yù)報場的系統(tǒng)移速快于分析場時,為預(yù)報偏快,反之則為偏慢(見表3)。2013年寶雞地區(qū)暴雨700 hPa影響系統(tǒng)主要為切變,只有一次為切變發(fā)展的低渦,且低渦36 h后預(yù)報移速偏慢;從預(yù)報時效上看,48 h低層天氣尺度系統(tǒng)的預(yù)報準(zhǔn)確率達(dá)85%,36 h達(dá)93.3%,24 h為100%,預(yù)報效果良好;無論是08時還是20時起報,模式都對暴雨日前低層系統(tǒng)預(yù)報效果明顯好于暴雨日后的預(yù)報,與西太平洋副熱帶高壓的預(yù)報檢驗結(jié)果一致。

        表3 2013年5—9月T639模式12、24、36、48 h700 hPa影響系統(tǒng)的預(yù)報效果檢驗

        2.5 散度場

        散度場的強(qiáng)弱和暴雨密切相關(guān)。取暴雨日前一天08時起報的12~36 h散度場預(yù)報中輻合最強(qiáng)的形勢為散度場預(yù)報圖,若有2個時次散度場均有強(qiáng)輻合中心,則兩次散度場進(jìn)行疊加,各預(yù)報點散度取大值。圖1為700 hPa散度場和暴雨點落區(qū)的對應(yīng)關(guān)系圖(由于7月17日暴雨站點少,只有6站,且分布零散,故對該暴雨日不做散度場分析)。

        由圖1a可以看到,輻合中心和暴雨落區(qū)都在寶雞南部地區(qū),暴雨落區(qū)在散度場大值區(qū),但暴雨落區(qū)相對于輻合中心位置偏東,暴雨落區(qū)散度場lt;-36×10-6s-1;圖1b中,輻合中心和暴雨落區(qū)均在鳳縣,二者有較好的對應(yīng)關(guān)系,暴雨落區(qū)散度場lt;-50×10-6s-1;圖1c中,寶雞全區(qū)出現(xiàn)暴雨,強(qiáng)輻合覆蓋了大部分區(qū)域,輻合大值區(qū)和暴雨落區(qū)對應(yīng)關(guān)系較好,大部分暴雨落區(qū)散度場lt;-36×10-6s-1;圖1d中,輻合中心在鳳縣,輻合大值區(qū)在寶雞西部和南部,暴雨落區(qū)同樣在寶雞西部和南部,暴雨落區(qū)散度場lt;-44×10-6s-1。因此,暴雨落區(qū)和輻合中心或輻合大值區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系,暴雨落區(qū)基本上都在輻合大值區(qū);當(dāng)散度場lt;-36×10-6s-1時,可出現(xiàn)暴雨。

        4 結(jié)論

        (1)T639模式預(yù)報準(zhǔn)確率總體上隨著時效的延長而降低。模式對中、高緯度環(huán)流的演變與調(diào)整有較好的預(yù)報能力,48 h內(nèi)最大誤差不超過7.5%,20時起報的48 h預(yù)報好于08時起報的36 h預(yù)報。模式對副高強(qiáng)度的預(yù)報一致偏弱,盛夏時副高強(qiáng)度的預(yù)報準(zhǔn)確率明顯高于初夏時,準(zhǔn)確率達(dá)58.3%;暴雨日前的副高強(qiáng)度預(yù)報較暴雨日后更為準(zhǔn)確。

        (2)模式對48 h內(nèi)700 hPa天氣尺度系統(tǒng)的預(yù)報準(zhǔn)確率達(dá)85%,36 h內(nèi)達(dá)93.3%,24 h內(nèi)為100%,預(yù)報效果良好;無論是08時還是20時起報,模式都對暴雨日前的低層系統(tǒng)時預(yù)報效果明顯好于暴雨日后的預(yù)報。

        (3)暴雨落區(qū)和輻合中心或輻合大值區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系,暴雨落區(qū)基本上都在輻合大值區(qū);當(dāng)散度場lt;-36×10-6s-1時,可出現(xiàn)暴雨。

        圖1 T639模式散度場和暴雨落區(qū)關(guān)系圖(十字星位置為暴雨站點,散度量級:10-6 s-1)(a 5月25日;b 6月21日;c 7月22日;d 8月7日)

        [1] 鄭婧,丁治英,劉波,等.江西暴雨期間T639模式的短期預(yù)報效果檢驗[J].氣象與減災(zāi)研究,2011,34(1):40-47.

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        [3] 李睿,張藝丹,徐文婷.成都地區(qū)T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品本地化預(yù)報性能檢驗[J].高原山地氣象研究,2011,31(2):63-66.

        [4] 邱學(xué)興,王東勇,陳寶峰.T639模式預(yù)報系統(tǒng)誤差統(tǒng)計和訂正方法研究[J].氣象,2012,38(5):526-532.

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        [6] 蔡新玲,賀皓,高紅燕,等.中尺度數(shù)值預(yù)報模式輸出產(chǎn)品溫度和相對濕度的檢驗[J].陜西氣象,2006(1):5-9.

        [7] 侯建忠,寧志謙,陳高峰,等.WRF模式2005年汛期在陜西應(yīng)用與分析[J].陜西氣象,2006(1):22-26.

        [8] 郭大梅,方建剛.用MM5中尺度數(shù)值模式產(chǎn)品制作氣溫預(yù)報[J].陜西氣象,2006(6):18-19.

        龐翻,蔡英.T639數(shù)值產(chǎn)品對寶雞暴雨的預(yù)報效果檢驗[J].陜西氣象,2014(3):8-11.

        1006-4354(2014)03-0008-04

        2013-12-17

        龐翻(1982—),男,漢族,陜西周至人,工程師,從事短期天氣預(yù)報及研究。

        P456

        A

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