琚陳相 ，劉軍建 *，杜 娟 ，李火青 ，李 曼

（1.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆 烏魯木齊 830002；2.中亞大氣科學(xué)研究中心，新疆 烏魯木齊 830002）

隨著數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)時(shí)空分辨率的提高，在模式初始場(chǎng)中加入更豐富、更真實(shí)的中小尺度天氣信息，提供更精確的大氣初始狀態(tài)成為目前各個(gè)區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)的發(fā)展方向。國際上廣泛使用的數(shù)值預(yù)報(bào)模式的快速更新循環(huán)（Rapid Update Cycle，簡(jiǎn)稱RUC）[1]同化和預(yù)報(bào)系統(tǒng)，可有效利用各種常規(guī)和非常規(guī)氣象資料進(jìn)行同化，為數(shù)值模式提供高質(zhì)量的初始場(chǎng)，同時(shí)在高分辨率數(shù)值模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行精細(xì)化數(shù)值預(yù)報(bào)[2-3]，可為預(yù)報(bào)員做短臨、臨近及精細(xì)化預(yù)報(bào)提供更加豐富的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

烏魯木齊區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)DOGRAFS（Desert -Oasis -Gobi Regional Assimilation and Forecast System）前身為新疆快速更新循環(huán)數(shù)值預(yù)報(bào)同化系統(tǒng)（XJ-RUC）[4]，經(jīng)過參數(shù)化方案優(yōu)選、雷達(dá)資料同化研究等本地化工作，于2015 年12 月通過中國氣象局業(yè)務(wù)化評(píng)審[5]。系統(tǒng)每日4 次循環(huán)更新預(yù)報(bào)，00 時(shí)和 12 時(shí)預(yù)報(bào)時(shí)效為 84 h，06 時(shí)和 18時(shí)預(yù)報(bào)時(shí)效為36 h，一直為新疆各地氣象部門提供穩(wěn)定的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，并成為預(yù)報(bào)員在業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中的重要參考資料之一。2017 年11 月引進(jìn)北京城市氣象研究院運(yùn)行的快速更新多尺度分析和預(yù)報(bào)系統(tǒng)睿圖 （Rapid -refresh Multi -scale Analysis and Prediction System，簡(jiǎn)稱 RMAPS），搭建起了 3 km 高分辨率的睿圖—中亞系統(tǒng)（Rapid-refresh Multiscale Analysis and Prediction System-Central Asia，簡(jiǎn)稱RMAPS-CA），并于2018 年5 月底實(shí)現(xiàn)了試運(yùn)行。本文對(duì)RMAPS-CA 系統(tǒng)在2017 年1 月和7 月的預(yù)報(bào)效果和2017 年6 月的一次強(qiáng)降水過程進(jìn)行了詳細(xì)的檢驗(yàn)和評(píng)估，以充分了解系統(tǒng)在新疆區(qū)域的預(yù)報(bào)能力，為系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)和完善提供參考依據(jù)。

1 RMAPS-CA 系統(tǒng)和檢驗(yàn)方法

1.1 RMAPS-CA 系統(tǒng)

目前已搭建的睿圖—中亞系統(tǒng)（RMAPS-CA）以WRF v3.8.1 和WRFDA v3.8.1 為核心，采用兩重嵌套，全疆水平分辨率為3 km，中亞區(qū)域水平分辨率為9 km，采用三維變分同化技術(shù)，以U/V 為控制變量進(jìn)行多元觀測(cè)資料的同化分析，目前每日運(yùn)行4次（00、06、12、18 時(shí) UTC），最長預(yù)報(bào)時(shí)效 48 h。模式物理過程設(shè)置為：WSM6 云微物理方案，K-F 對(duì)流參數(shù)化方案（D02 無積云對(duì)流方案），ACM2 邊界層參數(shù)化方案，RRTMG 長波輻射方案，RRTMG 短波輻射方案和NOAH 陸面方案。RMAPS-CA 系統(tǒng)采用NECP GFS 0.5°的全球分析和預(yù)報(bào)場(chǎng)將作為模式啟動(dòng)的初猜場(chǎng)，首先進(jìn)行D01 區(qū)域觀測(cè)資料和雷達(dá)徑向風(fēng)的同化，采用單向嵌套的方式進(jìn)行D01 區(qū)域的預(yù)報(bào)，然后通過 ndown 程序計(jì)算 D02 區(qū)域的wrfinput_d02 和wrfbdy_d02，再進(jìn)行觀測(cè)資料和雷達(dá)徑向風(fēng)同化，最后進(jìn)行D02 區(qū)域的預(yù)報(bào)，以減少模式計(jì)算時(shí)間。表1 為二者網(wǎng)格和物理過程設(shè)置對(duì)比表，主要區(qū)別為：RMAPS-CA 系統(tǒng)分辨率9~3 km 嵌套、網(wǎng)格設(shè)置為 712×532 和 832×652，DOGRAFS 系統(tǒng)分辨率27~9 km 嵌套、網(wǎng)格設(shè)置為211×181 和289×208；RMAPS-CA 的長短波輻射方案為 RRTMG方案、DOGRAFS 系統(tǒng)的長短波輻射方案分別為RRTM 和 Dudhia 方案；RMAPS-CA 系統(tǒng) 3 km 區(qū)域不采用積云參數(shù)化方案。圖1 為RMAPS-CA 和DOGRAFS 預(yù)報(bào)區(qū)域?qū)Ρ葓D。

表 1 RMAPS-CA 和 DOGRAFS 網(wǎng)格和物理過程設(shè)置對(duì)比

1.2 檢驗(yàn)方法

為了系統(tǒng)檢驗(yàn)RMAPS-CA 系統(tǒng)在新疆區(qū)域的預(yù)報(bào)效果，用于檢驗(yàn)的預(yù)報(bào)樣本時(shí)間段為2017 年1月 1 日 00 時(shí)（全文均用 UTC）—1 月 31 日 12 時(shí)和2017 年 7 月 1 日 00 時(shí)—7 月 31 日 12 時(shí)，每天 2 次（00UTC 和12UTC）更新循環(huán)預(yù)報(bào)，每次預(yù)報(bào)時(shí)效為24 h，樣本總數(shù)為124 個(gè)。選取冬夏兩季代表月的整月時(shí)間段作RMAPS-CA 和DOGRAFS 的預(yù)報(bào)性能比較，能更充分地了解RMAPS-CA 系統(tǒng)在新疆區(qū)域的預(yù)報(bào)性能。

圖1 RMAPS-CA 和DOGRAFS 預(yù)報(bào)區(qū)域?qū)Ρ?/p>

利用氣象學(xué)上通用的MET（Model Evaluation Tools）檢驗(yàn)平臺(tái)，一是對(duì)RMAPS-CA 和DOGRAFS兩個(gè)D02 區(qū)域的高空和地面的模式預(yù)報(bào)量（高空：溫度、U 風(fēng)、V 風(fēng)、位勢(shì)高度；地面：2 m 溫度、10 m 風(fēng)速）進(jìn)行站點(diǎn)檢驗(yàn)評(píng)分。為公平比較兩個(gè)系統(tǒng)的預(yù)報(bào)效果，將檢驗(yàn)范圍限定為整個(gè)新疆區(qū)域，該區(qū)域?yàn)?3.67°～96.30°E，34.42°～48.17°N。區(qū)域內(nèi)共有 108 個(gè)常規(guī)地面觀測(cè)站、16 個(gè)探空站參與檢驗(yàn)，其中疆內(nèi)常規(guī)地面觀測(cè)站75 個(gè)、探空站13 個(gè)。給出預(yù)報(bào)相對(duì)于常規(guī)探空和地面觀測(cè)的均方根誤差RMSE 和平均偏差ME：

其中，F(xiàn)i為第i 點(diǎn)上的預(yù)報(bào)值，Oi為第i 點(diǎn)上的觀測(cè)值。二是根據(jù)檢驗(yàn)時(shí)段內(nèi)地面觀測(cè)站降水觀測(cè)實(shí)況，計(jì)算兩個(gè)模式區(qū)域逐6 h 降水TS 評(píng)分，檢驗(yàn)閾值分別為 0.1、3.1、6.1、12.1 mm 和 24.1 mm 累計(jì)降水站點(diǎn)的TS 評(píng)分和BIAS 預(yù)報(bào)偏差：

其中，Na為預(yù)報(bào)正確站（次）數(shù)，Nb為空?qǐng)?bào)站（次）數(shù)，Nc為漏報(bào)站（次）數(shù)。還挑選強(qiáng)降水過程進(jìn)行分析，給出降水預(yù)報(bào)圖，以及強(qiáng)降水時(shí)間段的6 h 降水評(píng)分。

2 RMAPS-CA 系統(tǒng)預(yù)報(bào)性能對(duì)比檢驗(yàn)

2.1 RMAPS-CA 高空要素檢驗(yàn)結(jié)果

圖 2 給出 RMAPS-CA 系統(tǒng)和 DOGRAFS 系統(tǒng)高空溫度冬夏季的預(yù)報(bào)偏差（圖2a，2b）和均方根誤差（圖2c，2d）。從高空溫度的預(yù)報(bào)偏差看，RMAPSCA 和 DOGRAFS 在冬季的 00 時(shí)、12 時(shí)和 24 時(shí)預(yù)報(bào)時(shí)刻在700 hPa 以下的偏差變化趨勢(shì)一致，均呈現(xiàn)由暖偏差逐漸減少為負(fù)偏差的趨勢(shì)；700 hPa 以上整體為負(fù)偏差，呈現(xiàn)先減小后增大再減小的趨勢(shì)。RMAPS-CA 高空溫度的冬季預(yù)報(bào)偏差在850 hPa 以下大于DOGRAFS，中高層則略小于DOGRAFS；夏季預(yù)報(bào)偏差，RMAPS-CA 在500 hPa 以下偏差呈現(xiàn)隨高度增加逐漸減小的正偏差，500 hPa 以上呈現(xiàn)隨高度增加逐漸增大的負(fù)偏差；DOGRAFS 整體呈現(xiàn)隨高度增加偏差逐漸減小的負(fù)偏差。RMAPS-CA高空溫度的夏季預(yù)報(bào)偏差在中層略小于DOGRAFS，低層和高層則略大于DOGRAFS。從高空溫度的均方根誤差看，RMAPS-CA 和DOGRAFS 的冬夏季均方根誤差變化趨勢(shì)一致，誤差隨高度增加整體上呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)；RMAPS-CA 的冬季的均方根誤差在 00 時(shí)、12 時(shí)和 24 時(shí) 3 個(gè)時(shí)刻均小于DOGRAFS；而夏季的均方根誤差除00 時(shí)的大于DOGRAFS，其余時(shí)刻均小于DOGRAFS。

圖 2 RMAPS-CA 系統(tǒng)和 DOGRAFS 系統(tǒng)高空溫度預(yù)報(bào)偏差（a，b）和均方根誤差（c，d）

圖 3 給出 RMAPS-CA 系統(tǒng)和 DOGRAFS 系統(tǒng)高空U 風(fēng)冬夏季的預(yù)報(bào)偏差（圖3a，3b）和均方根誤差（圖3c，3d）。從高空U 風(fēng)的預(yù)報(bào)偏差看，RMAPSCA 和DOGRAFS 的預(yù)報(bào)偏差變化趨勢(shì)基本一致，00時(shí)的預(yù)報(bào)偏差整體呈現(xiàn)逐漸增大的負(fù)偏差；RMAPS-CA 系統(tǒng)12 時(shí)和24 時(shí)預(yù)報(bào)時(shí)刻的預(yù)報(bào)偏差除100 hPa 外，整體上呈現(xiàn)先減小后增大趨勢(shì)的負(fù)偏差；DOGRAFS 系統(tǒng)預(yù)報(bào)時(shí)刻的預(yù)報(bào)偏差在700 hPa 以下為逐漸減小的負(fù)偏差，500 hPa 以上為先增大后減小的負(fù)偏差；夏季預(yù)報(bào)偏差，RMAPS-CA 和DOGRAFS 的預(yù)報(bào)偏差均呈現(xiàn)先減小后增大再減小再增大的趨勢(shì)。RMAPS-CA 系統(tǒng)冬季的預(yù)報(bào)偏差在00 時(shí)分析時(shí)刻和DOGRAFS 系統(tǒng)基本一致，在12時(shí)和24 時(shí)預(yù)報(bào)時(shí)刻的預(yù)報(bào)偏差則小于DOGRAFS；夏季預(yù)報(bào)偏差要略小于DOGRAFS。從高空U 風(fēng)的均方根誤差看，RMAPS-CA 和DOGRAFS 的高空U風(fēng)均方根誤差在冬季00 時(shí)分析時(shí)刻、12 時(shí)和24 時(shí)預(yù)報(bào)時(shí)刻整體呈現(xiàn)隨高度增加先增大再減小的趨勢(shì)，在夏季整體則呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)；除夏季00時(shí)分析時(shí)刻，RMAPS-CA 的高空U 風(fēng)均方根誤差略小于DOGRAFS。

圖 4 給出 RMAPS-CA 系統(tǒng)和 DOGRAFS 系統(tǒng)高空V 風(fēng)冬夏季的預(yù)報(bào)偏差（圖4a，4b）和均方根誤差（圖 4c，4d）。RMAPS-CA 模式和 DOGRAFS 模式的冬夏季高空V 風(fēng)預(yù)報(bào)偏差在上述3 個(gè)時(shí)刻均隨高度增加呈現(xiàn)先減小后增大再減小再增大的趨勢(shì)。從高空V 風(fēng)的冬季預(yù)報(bào)偏差看，RMAPS-CA 和DOGRAFS 的預(yù)報(bào)偏差均為正偏差；而夏季預(yù)報(bào)偏差，RMAPS-CA 和 DOGRAFS 在 850 hPa 以下為負(fù)偏差，850 hPa 以上主要為正偏差。整體上看，RMAPS-CA 高空 V 風(fēng)的預(yù)報(bào)偏差要略小于DOGRAFS。從高空V 風(fēng)的均方根誤差看，RMAPSCA 和DOGRAFS 的高空V 風(fēng)均方根誤差和高空U風(fēng)的變化趨勢(shì)較為一致，冬季呈現(xiàn)隨高空增加先增大后減小的趨勢(shì)，在夏季則呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)；除夏季00 時(shí)分析時(shí)刻，RMAPS-CA 的高空V 風(fēng)均方根誤差略小于DOGRAFS。

圖 5 給出 RMAPS-CA 系統(tǒng)和 DOGRAFS 系統(tǒng)高空位勢(shì)高度冬夏季的預(yù)報(bào)偏差（圖5a，5b）和均方根誤差（圖5c，5d）。從高空位勢(shì)高度的預(yù)報(bào)偏差看，RMAPS-CA 冬季的預(yù)報(bào)偏差呈現(xiàn)先增大后減小隨后再增大的負(fù)偏差趨勢(shì)，而DOGRAFS 呈現(xiàn)從負(fù)偏差逐漸減小為正偏差，隨后又逐漸增大，在500 hPa以上又逐漸由正偏差減小為負(fù)偏差再增大；高空位勢(shì)高度的夏季預(yù)報(bào)偏差，RMAPS-CA 和DOGRAFS的預(yù)報(bào)偏差變化趨勢(shì)較為一致，整體呈現(xiàn)從負(fù)偏差逐漸減小為正偏差，隨后正偏差逐漸增大再減小為負(fù)偏差再增大的趨勢(shì)。整體上看，RMAPS-CA 高空位勢(shì)高度的冬季預(yù)報(bào)偏差要大于DOGRAFS；夏季預(yù)報(bào)偏差在00 時(shí)分析時(shí)刻和12 時(shí)預(yù)報(bào)時(shí)刻要略小于DOGRAFS 模式，而24 時(shí)預(yù)報(bào)時(shí)刻在中低層與DOGRAFS 模式基本一致，在500 hPa 以上則略大于DOGRAFS 模式。從高空位勢(shì)高度的均方根誤差看，RMAPS-CA 冬季的均方根誤差和DOGAFS 變化趨勢(shì)基本一致，呈現(xiàn)逐漸增大再減小的趨勢(shì)，RMAPSCA 模式的均方根誤差在3 個(gè)時(shí)刻均大于DOGRAFS 模式；而夏季均方根誤差，除了00 時(shí)分析時(shí)刻，RMAPS-CA 的高空位勢(shì)高度均方根誤差略小于DOGRAFS。

圖 3 RMAPS-CA 系統(tǒng)和 DOGRAFS 系統(tǒng)高空 U 風(fēng)預(yù)報(bào)偏差（a，b）和均方根誤差（c，d）

圖 4 RMAPS-CA 系統(tǒng)和 DOGRAFS 系統(tǒng)高空 V 風(fēng)預(yù)報(bào)偏差（a，b）和均方根誤差（c，d）

圖5 RMAPS-CA 系統(tǒng)和DOGRAFS 系統(tǒng)高空位勢(shì)高度預(yù)報(bào)偏差（a，b）和均方根誤差（c，d）

2.2 RMAPS-CA 地面氣象要素檢驗(yàn)結(jié)果

圖 6 RMAPS-CA 系統(tǒng)和 DOGRAFS 系統(tǒng) 2 m 溫度預(yù)報(bào)偏差（a，b）和均方根誤差（c，d）

圖 6 為 RMAPS-CA 和 DOGRAFS 系統(tǒng) 2 m 溫度的冬夏季預(yù)報(bào)偏差（圖6a，6b）和均方根誤差（圖6c，6d）。從檢驗(yàn)結(jié)果看，RMAPS-CA 和DOGRAFS 的2 m 溫度冬季預(yù)報(bào)偏差均＜2 ℃，隨著預(yù)報(bào)時(shí)效延長呈先增大后減小再增大再減小的波動(dòng)狀，RMAPSCA 和DOGRAFS 各有優(yōu)劣；而夏季預(yù)報(bào)偏差均小于1.5 ℃，隨著預(yù)報(bào)時(shí)效延長呈現(xiàn)先減小后增大再減小再增大的波動(dòng)狀。整體上看，RMAPS-CA 系統(tǒng)2 m溫度的冬夏季預(yù)報(bào)偏差略小于DOGRAFS 模式。從2 m 溫度的冬夏季均方根誤差結(jié)果看，RMAPS-CA和DOGRAFS 2 m 溫度的均方根誤差隨預(yù)報(bào)時(shí)效延長呈現(xiàn)先減小后增大再減小再增大的波動(dòng)狀，冬季的均方根誤差維持在4.0~5.8 ℃，夏季的均方根誤差維持在 2.3~4.0 ℃。整體上看，RMAPS-CA 的 2 m 溫度均方根誤差小于DOGRAFS。

圖 7 為 RMAPS-CA 和 DOGRAFS 系統(tǒng) 10 m 風(fēng)速的冬夏季預(yù)報(bào)偏差（圖7a，7b）和均方根誤差（圖7c，7d）。從檢驗(yàn)結(jié)果看，RMAPS-CA 和DOGRAFS 的10 m 風(fēng)速預(yù)報(bào)均偏大，維持在0.1~1.6 m/s，變化趨勢(shì)均呈先增大后減小再增大再減小的波動(dòng)狀。整體上看，RMAPS-CA 系統(tǒng)10 m 風(fēng)速的冬季預(yù)報(bào)偏差小于DOGRAFS，而夏季兩個(gè)模式各有優(yōu)劣。從10 m風(fēng)速的冬夏季均方根誤差結(jié)果看，RMAPS-CA 和DOGRAFS 的10 m 風(fēng)速均方根誤差隨預(yù)報(bào)時(shí)效延長呈先增大后減小再增大再減小的趨勢(shì)，冬季的均方根誤差維持在1.4~3.0 m/s，夏季的均方根誤差維持在 2.3~2.7 m/s。整體上看，RMAPS-CA 的 10 m 風(fēng)速冬季均方根誤差在6 h 后小于DOGRAFS，而夏季略大于DOGRAFS。

2.3 RMAPS-CA 降水檢驗(yàn)結(jié)果

圖 8 是 RMAPS-CA 系統(tǒng)和 DOGRAFS 系統(tǒng)在2017 年1 月和7 月逐6 h 累計(jì)降水預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)結(jié)果，采用的方法是國際上通用的TS 評(píng)分和BIAS 評(píng)分，給出了兩個(gè)模式在同一檢驗(yàn)區(qū)域下的2 個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次 4 個(gè)時(shí)段（00—06 時(shí)、06—12 時(shí)、12—18 時(shí)以及18—24 時(shí)）的平均降水檢驗(yàn)結(jié)果?？傮w上看，RMAPS-CA 和DOGRAFS 針對(duì)各降水閾值及不同時(shí)效的預(yù)報(bào)降水TS 評(píng)分各有優(yōu)劣。從冬季的降水TS 評(píng)分看，RMAPS-CA 模式對(duì)于逐 6 h 的 0.1 mm降水閾值的12—18 時(shí)和18—24 時(shí)時(shí)段的預(yù)報(bào)效果優(yōu)于DOGRAFS，對(duì)于逐6 h 的3.1 mm 降水閾值要差于DOGRAFS。從夏季的降水TS 評(píng)分看，RMAPSCA 模式整體的降水預(yù)報(bào)TS 評(píng)分大于DOGRAFS，對(duì)于逐6 h 的0.1 mm 和12.1 mm 降水閾值有明顯優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)于逐6 h 的12.1 mm 降水閾值預(yù)報(bào)效果更好；對(duì)于逐6 h 的3.1 mm、6.1 mm 閾值降水，兩個(gè)模式都有一定的預(yù)報(bào)能力，RMAPS-CA 的預(yù)報(bào)效果雖然不及DOGRAFS，但是差別不大。從不同時(shí)效的預(yù)報(bào)效果來看，兩個(gè)模式的逐6 h 累計(jì)降水預(yù)報(bào)檢驗(yàn)都表現(xiàn)出對(duì)不同閾值降水在12—18 時(shí)和18—24 時(shí)時(shí)段的預(yù)報(bào)效果最好。

降水預(yù)報(bào)的BIAS 評(píng)分反映的是針對(duì)某一閾值預(yù)報(bào)發(fā)生降水的測(cè)站數(shù)與實(shí)際發(fā)生降水的測(cè)站數(shù)之比和模式對(duì)于降水范圍大小的預(yù)報(bào)性能。從冬季的BIAS 評(píng)分看，RMAPS-CA 和 DOGRAFS 的 BIAS 偏差都＜1，表明兩個(gè)系統(tǒng)的降水均存在漏報(bào)現(xiàn)象，降水范圍偏小。而RMAPS-CA 系統(tǒng)0.1 mm 降水閾值的BIAS 評(píng)分比DOGRAFS 更小，表明RMAPS-CA預(yù)報(bào)降水的測(cè)站數(shù)比DOGRAFS 更少于實(shí)際測(cè)站數(shù) 。 從 夏 季 的 BIAS 評(píng) 分 看 ，RMAPS -CA 和DOGRAFS 模式也基本屬于漏報(bào)現(xiàn)象，降水范圍偏小，對(duì)于逐 6 h 的 0.1 mm 和 6.1 mm 閾值降水，RMAPSCA 模式的BIAS 評(píng)分更接近1.0，表明模式預(yù)報(bào)降水的測(cè)站數(shù)比DOGRAFS 更接近實(shí)際測(cè)站數(shù)。

圖 7 RMAPS-CA 系統(tǒng)和 DOGRAFS 系統(tǒng) 10 m 風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差（a，b）和均方根誤差（c，d）

圖8 RMAPS-CA 系統(tǒng)和DOGRAFS 系統(tǒng)降水預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)評(píng)分

3 典型個(gè)例分析

過程前期500 hPa 歐亞范圍內(nèi)中高緯為兩槽兩脊環(huán)流形勢(shì)，烏拉爾山和貝加爾湖為低值活動(dòng)區(qū)，隨后東移過程中下游脊的阻擋，使得低槽緩慢移動(dòng)并南伸至 35°N，造成 2017 年 6 月 6 日 12 時(shí)—9 日 00時(shí)（UTC，下同）新疆大部分地區(qū)出現(xiàn)小雨，其中新疆北部、哈密北部和阿克蘇、巴州、和田等地的部分地區(qū)中到大雨，伊犁河谷、阿勒泰東部、天山山區(qū)等地的部分地區(qū)暴雨到大暴雨，2017 年6 月6 日 12時(shí)—7 日12 時(shí)為主要降水時(shí)段（圖9）。

圖9 新疆105 個(gè)國家站2017 年6 月6 日12 時(shí)—7 日 12 時(shí) 24 h 累計(jì)降水量/mm

從圖 10 可以看出，RMAPS-CA 和 DOGRAFS系統(tǒng)5 日12 時(shí)預(yù)報(bào)的24 h 累計(jì)降水范圍和強(qiáng)度與實(shí)況較為接近，6 日00 時(shí)預(yù)報(bào)的范圍較為接近、強(qiáng)度偏弱，而6 日12 時(shí)預(yù)報(bào)強(qiáng)度和范圍均與實(shí)況相差較遠(yuǎn)。整體上看，兩個(gè)系統(tǒng)均能較好地預(yù)報(bào)出此次降水過程的強(qiáng)降水范圍。從國家站降水量預(yù)報(bào)對(duì)比中看出（表2），特克斯、新源及精河3 個(gè)國家站24 h累計(jì)降水量為暴量，其中DOGRAFS 系統(tǒng)6 日00 時(shí)預(yù)報(bào)的特克斯站降水量（32.4 mm） 與實(shí)況（38.5 mm）較接近，RMAPS-CA 系統(tǒng) 06 日 00 時(shí)預(yù)報(bào)的新源站降水量（21.7 mm）與實(shí)況（31.5 mm）較接近，兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)精河站的降水量預(yù)報(bào)均偏弱；對(duì)于24 h 累計(jì)降水量為大量的國家站，RMAPS-CA 對(duì)昭蘇、尼勒克、鞏留、小渠子及天池5 個(gè)站的預(yù)報(bào)效果較理想，兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)阿瓦提站的降水均為漏報(bào)。整體上看，RMAPS-CA 系統(tǒng)在 5 日 12 時(shí)和 6 日 00 時(shí)起報(bào)對(duì)本次降水預(yù)報(bào)來說更準(zhǔn)確。

表 2 2017 年 6 月 6 日 12 時(shí)—7 日 12 時(shí)國家站24 h 累計(jì)降水量（≥12 mm）預(yù)報(bào)對(duì)比（單位：mm）

6 日12 時(shí)—7 日12 時(shí)的主要降水時(shí)段集中在6 日 19 時(shí)—7 日 00 時(shí)，表 3 給出的不同系統(tǒng) 3 個(gè)時(shí)次逐6 h 累計(jì)降水預(yù)報(bào)評(píng)分。兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)0.1 mm 和3.1 mm 降水的評(píng)分上各有優(yōu)劣，其中RMAPS-CA在5 日 12 時(shí)預(yù)報(bào)的要優(yōu)于 DOGRAFS，DOGRAFS在6 日12 時(shí)預(yù)報(bào)的優(yōu)于RMAPS-CA；兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)逐6 h 的6.1 mm 閾值降水的預(yù)報(bào)能力相當(dāng)。

表3 不同系統(tǒng)對(duì)2017 年6 月6 日19 時(shí)—7 日00 時(shí)不同閾值逐6 h 降水預(yù)報(bào)評(píng)分

4 結(jié)論與討論

利用RMAPS-CA 系統(tǒng)和DOGRAFS 系統(tǒng)，通過對(duì)2017 年1 月和7 月整月的預(yù)報(bào)效果檢驗(yàn)和2017年6 月6 日降水過程模擬分析，得到以下結(jié)論：

（1）RMAPS-CA 系統(tǒng)在新疆區(qū)域的試驗(yàn)運(yùn)行中表現(xiàn)出穩(wěn)定的預(yù)報(bào)性能。通過地面、高空氣象要素檢驗(yàn)和降水預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)評(píng)分都表明，RMAPS-CA 系統(tǒng)具有較好的預(yù)報(bào)參考價(jià)值。

圖10 不同時(shí)次對(duì)2017 年6 月6 日12 時(shí)—7 日12 時(shí)24 h 累計(jì)降水預(yù)報(bào)（單位：mm）（a、b、c 為 RMAPS-CA，d、e、f 為 DOGRAFS；a、d 起報(bào)時(shí)間為 5 日 12 時(shí)，b、e 起報(bào)時(shí)間為 6 日 00 時(shí)，c、f 起報(bào)時(shí)間為 6 日 12 時(shí)）

（2）從高空的溫度、風(fēng)速、位勢(shì)高度的冬季預(yù)報(bào)結(jié)果看，RMAPS -CA 系統(tǒng)在中高層要優(yōu)于DOGRAFS，低層略差于DOGRAFS；從夏季的預(yù)報(bào)結(jié)果看，RMAPS-CA 整體上要優(yōu)于DOGRAFS。從地面常規(guī)預(yù)報(bào)量的檢驗(yàn)看，RMAPS-CA 系統(tǒng)對(duì)2 m 溫度冬、夏季的預(yù)報(bào)效果均優(yōu)于DOGRAFS 系統(tǒng)；對(duì)10 m 風(fēng)速的冬季預(yù)報(bào)效果，RMAPS-CA 系統(tǒng)要優(yōu)于DOGRAFS，夏季則各有優(yōu)劣。

（3）從降水檢驗(yàn)評(píng)分來看，RMAPS-CA 系統(tǒng)在冬、夏季的降水評(píng)分整體上要優(yōu)于DOGRAFS 系統(tǒng)。兩個(gè)系統(tǒng)均以漏報(bào)現(xiàn)象偏多，RMAPS-CA 系統(tǒng)在夏季的漏報(bào)現(xiàn)象要小于DOGRAFS 系統(tǒng)。

（4）從強(qiáng)降水個(gè)例分析看，兩個(gè)系統(tǒng)均能較好地預(yù)報(bào)出此次降水過程的范圍和強(qiáng)度，RMAPS-CA系統(tǒng)預(yù)報(bào)的降水中心范圍更廣，位置也更靠近伊犁河谷山區(qū)；從站點(diǎn)預(yù)報(bào)來看，兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)暴量級(jí)降水站點(diǎn)的預(yù)報(bào)能力各有優(yōu)劣，而RMAPS-CA 系統(tǒng)對(duì)大量級(jí)降水站點(diǎn)的預(yù)報(bào)能力要優(yōu)于DOGRAFS；通過降水檢驗(yàn)分析，兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)0.1 mm 和3.1 mm 降水的評(píng)分上各有優(yōu)劣，對(duì)6.1 mm 閾值降水的預(yù)報(bào)能力相當(dāng)。

2017 年冬夏季代表月的預(yù)報(bào)效果檢驗(yàn)及一次強(qiáng)降水過程的對(duì)比分析表明，RMAPS-CA 系統(tǒng)的預(yù)報(bào)能力整體上要優(yōu)于DOGRAFS 系統(tǒng)，可以在此基礎(chǔ)上推進(jìn)RMAPS-CA 系統(tǒng)在新疆區(qū)域的應(yīng)用。目前，RMAPS-CA 系統(tǒng)同化的資料仍然較少，僅僅包括常規(guī)觀測(cè)資料、雷達(dá)資料徑向風(fēng)；同化系統(tǒng)本身還需要更多的調(diào)整，尤其是高分率下如何更加有效地利用臨近資料。本文針對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)在冬、夏季的批量試驗(yàn)評(píng)估，計(jì)算量和數(shù)據(jù)量大，所以未深入到各個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估診斷。雖然給出了一些令人比較滿意的結(jié)果，但仍需長期的檢驗(yàn)加以證明。下一步工作將致力于以下4 個(gè)方面：RMAPS-CA 系統(tǒng)逐3 h 循環(huán)更新的系統(tǒng)搭建；雷達(dá)資料質(zhì)控和和雷達(dá)反射率數(shù)據(jù)的同化技術(shù)；下墊面數(shù)據(jù)的更新應(yīng)用，以提高地面氣象要素的預(yù)報(bào)效果；對(duì)系統(tǒng)的物理過程方案進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整試驗(yàn)，盡可能減少模式預(yù)報(bào)的系統(tǒng)性誤差，以提高RMAPS-CA 系統(tǒng)的預(yù)報(bào)性能。