徐冬英，唐 林，高爐東

(1.湖南省人工影響天氣辦公室，湖南長(zhǎng)沙 410007；2.湖南省氣象局，湖南長(zhǎng)沙 410007)

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2013年南方高溫旱區(qū)人工影響天氣作業(yè)條件預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)

徐冬英1，唐 林1，高爐東2

(1.湖南省人工影響天氣辦公室，湖南長(zhǎng)沙 410007；2.湖南省氣象局，湖南長(zhǎng)沙 410007)

2013年夏季南方出現(xiàn)大范圍干旱，8月中旬針對(duì)“尤特”臺(tái)風(fēng)登陸天氣過程，中國(guó)氣象局人工影響天氣連續(xù)制作發(fā)布了10期作業(yè)條件預(yù)報(bào)產(chǎn)品。在此利用實(shí)況資料對(duì)預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明，云帶預(yù)報(bào)與實(shí)況在范圍和落區(qū)上均比較吻合；降雨量分布與實(shí)況相比，其范圍和落區(qū)基本一致，但模式預(yù)報(bào)對(duì)毛毛雨降水過程不能很好體現(xiàn)；預(yù)報(bào)的云垂直結(jié)構(gòu)與探空資料再分析產(chǎn)品吻合得比較好，其云頂高度略為偏低。

人工影響天氣作業(yè)條件；預(yù)報(bào)產(chǎn)品；檢驗(yàn)；南方高溫旱區(qū)

2013年夏季，受西太平洋副熱帶高壓影響，我國(guó)南方地區(qū)出現(xiàn)連續(xù)高溫干旱天氣，尤其以貴州、湖南的干旱情況最為嚴(yán)重。從7月20日全國(guó)氣象干旱綜合監(jiān)測(cè)圖(圖1a)來看，貴州大部、湖南中部等地旱象初現(xiàn)；8月1日，長(zhǎng)江以南地區(qū)旱情蔓延，強(qiáng)度加大(圖1b)；8月10日，長(zhǎng)江以南地區(qū)旱情最為嚴(yán)重，貴州、湖南、重慶南部、江西西部等地達(dá)到重旱，其中貴州和湖南大部分地區(qū)達(dá)到特旱(圖1c)。8月11～20日，受“尤特”臺(tái)風(fēng)登陸的影響，旱情嚴(yán)重地區(qū)迎來了一次明顯的降水天氣過程，從8月20日全國(guó)氣象干旱綜合監(jiān)測(cè)圖(圖1d)來看，特旱地區(qū)面積減小，旱情得到緩解。8月中旬針對(duì)“尤特”臺(tái)風(fēng)登陸天氣過程，中國(guó)氣象局人工影響天氣連續(xù)制作發(fā)布了10期作業(yè)條件預(yù)報(bào)產(chǎn)品，筆者在此利用實(shí)況資料對(duì)預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行了檢驗(yàn)。

1 模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品與檢驗(yàn)

中國(guó)氣象局人工影響天氣中心于8月1日開始，每天制作《南方高溫旱區(qū)人工影響天氣作業(yè)條件監(jiān)測(cè)分析與預(yù)報(bào)》產(chǎn)品，共制作了22期。8月22日之后，隨著后期臺(tái)風(fēng)登陸給南方地區(qū)帶來的降水，南方旱情完全得到緩解。

在服務(wù)期間，人工影響天氣中心共運(yùn)轉(zhuǎn)2套數(shù)值預(yù)報(bào)模式，均采用了人工影響天氣中心的云參數(shù)化方案，主要特點(diǎn)是：準(zhǔn)隱式計(jì)算方案，確保計(jì)算正定、守恒；詳細(xì)的雙參數(shù)微物理方案。其中Grapes_CAMS模式的空間分辨率為25 km，時(shí)間分辨率為3 h；MM5_CAMS模式的空間分辨率為15 km，時(shí)間分辨率為1 h。主要輸出產(chǎn)品包括降水場(chǎng)、云宏觀場(chǎng)、云微觀場(chǎng)和形勢(shì)場(chǎng)。其中MM5_CAMS預(yù)報(bào)的區(qū)域?yàn)?03°～123.5°E、23°～35°N。這里，主要檢驗(yàn)MM5_CAMS模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品，檢驗(yàn)的時(shí)間段為8月13～20日。

1.1 MM5模式日雨量預(yù)報(bào)與檢驗(yàn) 日雨量實(shí)況資料采用全國(guó)中尺度雨量監(jiān)測(cè)網(wǎng)逐時(shí)資料(07：00～次日07：00)累加得到。由于模式計(jì)算原因，MM5_CAMS模式預(yù)報(bào)日雨量采用的小時(shí)預(yù)報(bào)雨量(07：00～次日07：00)累加得到。MM5_CAMS預(yù)報(bào)時(shí)次大約是起報(bào)時(shí)次后23 h，如8月15日08：00起報(bào)，預(yù)報(bào)8月16日07：00～17日07：00逐時(shí)降水量累加，累加得到的日雨量預(yù)報(bào)值與實(shí)況累加雨量分布進(jìn)行比較。從圖2來看，MM5_CAMS模式預(yù)報(bào)的日雨量大范圍降水區(qū)域與實(shí)況相當(dāng)，層次也比較清晰，大值區(qū)域與實(shí)況落區(qū)也基本一致。但MM5_CAMS模式難以預(yù)報(bào)毛毛雨過程；部分局地強(qiáng)降水也不能完全預(yù)報(bào)出來，有漏報(bào)的現(xiàn)象；且某些局地強(qiáng)降水有空?qǐng)?bào)。如18日浙江東部地區(qū)對(duì)流云團(tuán)的降水區(qū)域，在模式中沒有體現(xiàn)；而在13、14日副高邊緣的局地降水，模式預(yù)報(bào)降水場(chǎng)比實(shí)況偏大。

1.2 云帶預(yù)報(bào)與檢驗(yàn) 周毓荃等基于FY-2C/D靜止衛(wèi)星遙感觀測(cè)，融合高空和地面觀測(cè)資料，研發(fā)了云宏微觀物理特性參數(shù)的反演技術(shù)方法，反演得到的光學(xué)厚度、云的有效粒子半徑、云頂高度、云頂溫度和液態(tài)水路徑等多種產(chǎn)品[1]。由于衛(wèi)星反演光學(xué)厚度能較好地代表云特征分布情況，因此利用衛(wèi)星反演光學(xué)厚度來檢驗(yàn)MM5_CAMS模式預(yù)報(bào)的云帶。從圖3可以看出，大范圍云系與實(shí)況衛(wèi)星反演相當(dāng)吻合，且在15 km的分辨率下，能夠預(yù)報(bào)中尺度對(duì)流云團(tuán)，雖然與實(shí)況衛(wèi)星反演不能完全一一對(duì)應(yīng)，大體上落區(qū)和時(shí)間段卻是一致的。從13、14日的預(yù)報(bào)來看，干旱區(qū)域14：00分布著分散的對(duì)流云團(tuán)，而從當(dāng)天衛(wèi)星云圖反演來看，由于臺(tái)風(fēng)尚未登陸，干旱區(qū)域處于副高邊緣，分布著午后分散對(duì)流云團(tuán)；隨著15、16、17日臺(tái)風(fēng)已登陸削弱成低氣壓系統(tǒng)，主要影響區(qū)域云團(tuán)結(jié)構(gòu)清晰，其預(yù)報(bào)的云帶與實(shí)況衛(wèi)星云圖反演比較可以看出，大范圍的臺(tái)風(fēng)云系相當(dāng)吻合；18日開始，低壓系統(tǒng)南移至廣西境內(nèi)，關(guān)注區(qū)域以臺(tái)風(fēng)外圍云系為主，從云帶預(yù)報(bào)場(chǎng)和實(shí)況衛(wèi)星反演來看，外圍云系和副高邊緣云系均比較吻合。

1.3 云垂直結(jié)構(gòu)預(yù)報(bào)與檢驗(yàn) 周毓荃等利用我國(guó)氣象業(yè)務(wù)探空秒數(shù)據(jù)，采用相對(duì)濕度閾值法分析云垂直結(jié)構(gòu)，計(jì)算分析不同云垂直結(jié)構(gòu)，開發(fā)了探空秒數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取和計(jì)算方法，設(shè)計(jì)制作了云垂直結(jié)構(gòu)探空分析顯示圖，初步形成了基于業(yè)務(wù)探空的云結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)[2]。在該平臺(tái)下，利用08：00探空與云帶預(yù)報(bào)場(chǎng)剖面分析進(jìn)行比較(圖4)，沿著貴陽(yáng)、懷化、長(zhǎng)沙、南昌分析探空反演云垂直結(jié)構(gòu)，與MM5_CAMS模式預(yù)報(bào)云系的垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。長(zhǎng)沙和南昌探空站資料顯示，云頂在0 ℃附近，以暖云為主；而貴陽(yáng)和懷化探空資料顯示，有較為深厚的云系，甚至其間還有間隙，這些云層結(jié)構(gòu)在MM5_CAMS模式預(yù)報(bào)的時(shí)段和區(qū)域均有對(duì)應(yīng)，因此可以利用模式預(yù)報(bào)云場(chǎng)的垂直結(jié)構(gòu)來分析判斷人工影響天氣作業(yè)云系。

1.4 云頂溫度預(yù)報(bào)與衛(wèi)星反演云頂溫度的比較 從圖5來看，MM5_CAMS模式預(yù)報(bào)云頂溫度范圍和量值與實(shí)況基本一致，但大值區(qū)域比實(shí)況在位置上略為偏南。針對(duì)小尺度局地對(duì)流云的預(yù)報(bào)，由于空間分辨率不夠精細(xì)，在模式產(chǎn)品中沒有得到很好的體現(xiàn)。如MM5_CAMS模式預(yù)報(bào)第2天14：00的云頂溫度分布場(chǎng)與實(shí)況衛(wèi)星云圖進(jìn)行反演的云頂溫度場(chǎng)相比較，可以看出預(yù)報(bào)場(chǎng)與實(shí)況場(chǎng)還是比較吻合。

2 作業(yè)條件預(yù)報(bào)與作業(yè)實(shí)況檢驗(yàn)

8月12～19日，中國(guó)氣象局人工影響天氣中心制作下發(fā)《南方高溫旱區(qū)人工影響天氣作業(yè)條件監(jiān)測(cè)分析與預(yù)報(bào)》產(chǎn)品，對(duì)第2天的作業(yè)條件進(jìn)行了分析和預(yù)報(bào)，從作業(yè)條件區(qū)域預(yù)報(bào)與作業(yè)實(shí)況合成圖(圖6)來看，由于預(yù)報(bào)的是一天內(nèi)的作業(yè)條件，因此無(wú)法與具體的作業(yè)時(shí)段進(jìn)行比較，但從整體來看，頭天起報(bào)第2天的作業(yè)條件區(qū)域在第2天的作業(yè)實(shí)況分布圖上得到驗(yàn)證。另外，由于模式空間分辨率的局限性，對(duì)于針對(duì)局地對(duì)流云系開展的地面作業(yè)區(qū)域，作業(yè)條件預(yù)報(bào)能力稍差。

3 結(jié)論

(1)MM5_CAMS人工影響天氣模式預(yù)報(bào)的云帶及其云垂直結(jié)構(gòu)在人工影響天氣作業(yè)條件預(yù)報(bào)中有很強(qiáng)的指示意義，其范圍和落區(qū)與實(shí)況大體上比較吻合。

(2)利用探空資料分析云垂直結(jié)構(gòu)，可以為模式預(yù)報(bào)云垂直結(jié)構(gòu)提供佐證，能比較清晰地反映云層結(jié)構(gòu)。

(3)MM5_CAMS人工影響天氣模式預(yù)報(bào)降雨量與實(shí)況相比，大范圍降水過程吻合得比較好，也能對(duì)局地強(qiáng)降水過程有所體現(xiàn)，但對(duì)毛毛雨過程效果不是很理想。

(4)根據(jù)云結(jié)構(gòu)分析產(chǎn)品和人工影響天氣模式產(chǎn)品分析得到的人工影響天氣作業(yè)條件預(yù)報(bào)，在實(shí)際人工影響天氣工作中得到很好的應(yīng)用，但在落區(qū)和時(shí)間段方面還需要進(jìn)一步細(xì)化。

[1] 周毓荃，陳英英，李娟，等.用FY-2C/D衛(wèi)星等綜合觀測(cè)資料反演云物理特性產(chǎn)品及檢驗(yàn)[J].氣象，2008,34(12)：27-35.

[2] 周毓荃，歐建軍.利用探空數(shù)據(jù)分析云垂直結(jié)構(gòu)的方法及其應(yīng)用研究[J].氣象，2010,36(11)：50-58.

Examination of Weather Modification Conditions Forecast Products of High Temperature and Arid Regions in Southern China in 2013

XU Dong-ying1, TANG Lin1, GAO Lu-dong2

(1. Weather Modification Office of Hunan, Changsha, Hunan 410007; 2. Hunan Meteorological Bureau, Changsha, Hunan 410007)

The large range of drought appeared in the summer of 2013. In the middle of August, the weather modification center of China made and released 10 issue of weather modification conditions forecast products and tested the forecast products with the using of observation data when the "Utor" typhoon weather passed. The results showed that the forecast of the range and area of cloud bands and rainfall and the vertical structure of cloud and the reanalysis products of the sounding data fitted in nicely with the observational data. However, drizzle’s forecast was not so good and cloud top’s forecast was slightly lower.

Weather modification conditions; Forecast products; Examination; High temperature and arid regions in southern China

徐冬英(1964-)，女，湖南常德人，工程師，從事人工影響天氣管理與業(yè)務(wù)技術(shù)工作。

2015-04-20

S 165+.25

A

0517-6611(2015)17-215-04