开封暴雨的数值预报效果检验

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  (河南省开封市气象局,河南 开封 475004)
  
  摘要:利用EC模式和T639模式对2010年7月17 ~ 19日开封暴雨进行了模拟,并将模拟结果与实况进行对比,发现两家模式在降水的落区和强度上均有较好的表现。在动力场和风场上的模拟结果虽然与实况略有偏差,但主要的降水系统与其相差不多。与中尺度模式MM5的模拟结果则表明,在短期临近预报中,中尺度模式的效果更好。
  关键词:暴雨;数值模拟;效果检验;开封
  中图分类号:P458.121.1文献标识码:A
  1 引言
  随着科学技术的发展,大气数值模式和模拟系统已发展得相当完善,并在世界范围广泛使用。一些发达国家的中尺度模式模拟系统已进入实时运行阶段。模式是将大气动力学理论和数学物理理论方法相结合的产物,数值天气预报从依靠天气气候定性理论与预报员经验发展到了以大气科学理论为基础,在高性能计算机平台上完成的现代气象数值预报的阶段。因此,对模式的数值预报结果进行检验,是提高我国气象预测水平的重要途径之一。暴雨作为对人类生产生活影响最大的灾害性天气之一,其数值天气预报结果的检验也一直受到气象各界的关注。本文对2010年7月17~19日开封市的数值预报结果进行分析和讨论。
  2 暴雨过程概述
  2010年7月17~19日,开封市及周边地区普降暴雨,其中市区降水量超过100mm,部分区域的降水量达219mm。开封市区的部分道路出现积水,郊县部分农田被淹。受大雨影响,不少车辆抛锚,市民出行受阻。在16日20时的实况图上可以发现,西太平洋副高前期逐渐增强,在500hpa的天气图上开封市正好处于副高边缘,沿副高西侧的西南急流源源不断地为开封暴雨送来充沛的水汽;而在700hpa上主要受中低层受切变线影响,开封正好处在湿舌和高能区内以及切变线附近。分析风场分布可以看到,开封附近的风速切变比较明显,辐合抬升作用较强,此切变线为开封地区不稳定能量的释放提供了触发机制。在地面图上可以发现,开封市正好处于一个低压倒槽当中,且有冷锋配合相配合。
  37月17~19日开封暴雨的数值预报结果检验和分析
  3.1 500hpa天气图的数值预报效果检验
  从T639模式模拟的500hPa与实况观测对比来看,开封东部的模拟风场比实况大,但西部和北部,区域的模拟场与实况很接近;500hpa风向的模拟与实况基本没有偏差,高空槽的位置与实况相差无几。尤其是西太平洋副高588线的模拟情况更是理想,副高外围的偏南气流模拟情况较好。EC模式的模拟情况比T639的要差一些。在16日20时的模拟中,对副高的位置判断不足,副高主题略偏东。
  3.2 700hpa和850hpa天气图的数值预报效果检验
  对27-29日20时700hpa风速场的检验情况来看,T639模式对位于开封东南部的急流区,48h和72h预报范围较实况略偏北,但24h预报与实况较为一致;EC模式各时效预报均与实况大体一致。26日20时850hPa温度场检验结果表明,对850hPa位于开封东部的0℃线,T639模式和EC模式的24h和48h预报与零场存在不同程度的偏差,72h预报与零场较一致;EC模式各时效预报均较零场偏北。700hpa的切变线T639模式模拟结果较好,EC模式模拟场较实况略偏北。
  3.3 地面天气图的数值预报效果检验
  对28日20时的海平面气压检验表明,对于开封东部地区的阻塞高压系统,T639模式各个时效预报较零场强度偏弱;EC模式各个时效预报与零场较为一致。但对于开封本地的地面倒槽,EC模式和T639模式在强度和范围上均有较好表现。从模拟的锋面移动速度来看,T639模式的模拟较实况偏快,而EC模式偏慢一些。
  3.4 相对湿度预报效果检验
  对相对湿度的模拟结果表明,EC模式模拟的大湿度区较实况范围偏大一些,但湿舌的位置和出现时间与实况相差不大。T639模式在湿度场的预报上,明显较EC模式逊色。26日-29日20时的相对湿度预报与实况的比较,均有较大的误差。但从时间来看,24h预报结果明显比48h的好,大湿度区的移动速度也与实况比较一致。
  3.5 降水落区和时间的预报效果检验
  从降水落区和时间的预报效果检验来看,EC在开封东部预报大范围50mm以上降雨,其中个别格点量级达120mm;而T639模式的降水均在130mm左右。因此两家模式模拟的降水强度较实况均偏弱。为进一步检验模式的降水预报结果,对模式输出的单站降水与实况进行逐时对比,发现在降水的开始时段,两家模式均有所延误,但降水的最大时段,两家模式均有较好的表现。在降水范围的模拟上,EC模式要好于T639模式的模拟结果。
  4 提高数值预报模拟效果的途径
  上述EC模式和T639模式均为全球模式。大尺度模式在形势预报上较中尺度模式有一定的优势,但中尺度模式在临近预报和预警上有自己独特的能力。由于中尺度数值预报模式具有较高的空间分辨率,有的采用套网格或变网格方法提高预报区域分辨率,有的采用谱方法,还有些中尺度模式都采用格点模式。我们利用本地MM 5中尺度模式对此次暴雨的进行模拟。从模拟结果来看,MM5对于此次开封暴雨天气过程有较好的预报能力,其对于雨带的分布、雨量较大区域的预报效果较好,但29时预报的降水结束时间较实况有一定的滞后,预报降水的量级有时也会略偏大一些,需要预报员在应用过程中很好的把握,总的来说,MM5模式对降水预报的效果较好,对于预报员制作短期天气预报有很好的指导作用。
  5 结语
  总之,通过EC模式和T639模式对2010年7月17~19日的开封暴雨的模拟在降水的落区和强度上均有较好的表现。两家模式在动力场和风场上的模拟结果虽然与实况略有偏差,但主要的降水系统与实况相差不多。将EC模式和T639模式的形势预报与中尺度模式MM的预报结果结合进行分析,效果更好。
  
  参考文献
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  作者简介:姜东东(1984-),男,河南周口人,本科学历,助工,从事天气预报工作。
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