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)

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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。

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