不同初始场及其扰动对WRF 模拟暴雨的影响

使用ERA-interim和FNL再分析资料分别驱动WRF,对2013年7月12—13日的一次暴雨过程进行数值模拟,详细比较了WRF模拟结果之间的差异。结果表明:(1)两种资料在次天气尺度上存在着较大差异,并由此造成了模拟结果之间的差异,ERA-interim作为初始场对降水的模拟优于FNL资料,反映了WRF对初、边界条件的敏感性;(2)从区域总降水量来看,湿度场扰动对降水量的影响最大,其次是风场扰动和温度场扰动,最小的是侧边界扰动;(3)从降水误差来看,湿度场扰动引起的降水误差最大,在积分20 h内风场扰动的降水误差大于温度场,积分21~24 h则相反,侧边界扰动引起的降水误差在前期比较小且增长缓慢,积分一段时间之后与单个气象要素扰动引起的降水误差相当。     

第二类起始场在梅州市暴雨预报中应用

我台于1994年5月对广州中心气象台研制的前汛期广东暴雨预报起始场第二类起始场进行验证，其结果：凡850hPa出现西南风起始场，未来三天内广东省将会出现暴雨降水过程，准确率可达到80％左右。但由于暴雨尺度小，对梅州市来说，准确率就不一定有如此之高了。本文是我们通过1994年5月对第二类起始切应用的几点体会。1850hPa第二类起站场定义（1）在57区有一条切变线，切变线位于达县、信阳二站以南（两站的风向均不为SSW－WSW风）；同时位于桂林、赣州、郴州三站以北（三站均为SSW－WSW风）。（2）在切变线以南，105～115°E之间的大陆…     

从散度场入手预报暴雨

作者对１９８６年至１９９３年５－９月区域性暴雨发生前５００ｈＰａ散度场进行定量分析，找出预报关键区和指标，提出预报信号，再查找天气型指标，确定是否预报；最后用低层物理量指标估计降雨量级。     

压能场在暴雨预报中的应用

利用1993年7月逐日08时850hPa高度场及风场资料，分析了该月压能场特征，得出等压能线密集带与我区暴雨有良好的对应关系。在分析的基础上初步总结出用压能场预报我区暴雨的指标，并进行历史回报，效果较好。     

暴雨云团的中尺度扰动特征

本文利用高空常规资料,格距为150km,取λ_(max)=1500km的带通滤波器对长江三角洲地区的暴雨云团所处的环境场(包括风场,高度场和温度场)进行尺度分离,讨论中尺度扰动场与暴雨云团的关系。     

一种新型的中尺度暴雨集合预报初值扰动方法研究

提出一种针对对流不稳定构造具有中尺度运动特征的集合预报扰动初值的新方法--异物理模态法, 介绍了异物理模态法产生初值扰动区域和扰动振幅的数学处理方案, 即由不同对流参数化方案预报离差获得集合预报初值扰动区域、扰动结构和扰动振幅的数学处理过程. 利用美国PSU/NCAR的MM5中尺度模式, 对一次典型暴雨进行异物理模态法初值扰动集合预报试验, 详细分析了扰动初值的结构和集合预报结果. 结果表明, 该方法产生的初值扰动场具有合理的中尺度环流结构, 可以反映对流敏感区域的对流不稳定的预报不确定性, 集合预报结果可以明显改善控制预报.     

“05·6”华南持续性暴雨发生前上对流层及平流层异常信号分析

利用欧洲中心ERA-Interim再分析资料,对"05·6"华南持续性暴雨发生前上对流层及平流层信号进行分析。分析结果表明,暴雨发生前一周,暴雨区域上空对流层顶高度出现先降低后升高再降低的变化,这种变化与日本南部的位涡异常存在较好的对应关系,即我国中纬度沿海一带至日本的高位涡带向华南延伸,使得华南地区上空的位涡升高,对流层顶下降。在环流场中,本次暴雨发生前低纬地区上对流层下平流层（UTLS）区域的东风与1991~2010年平均值相比偏强偏北,华南地区上空平流层东风场也偏强,平流层低层东风在暴雨发生前第9天提早向下传播;位势高度场中,"05·6"华南暴雨发生前中低纬度100 hPa上的南亚高压中心位置偏东偏南;华南地区UTLS区域有较强的位势高度场正异常,在暴雨发生前随时间出现两次明显的加强,但在暴雨发生后减弱。南亚高压中心位置的偏移、东风信号的提早下传、高位涡空气入侵华南均有利于降水的发生。     

中尺度暴雨集合预报系统研发中的初值扰动试验

针对2006年5月24～25日一次暴雨过程, 通过一系列初值扰动试验探讨实际业务中建立集合预报系统的方法。运用45 km的WRF模式构建一个11个成员的集合预报系统来比较分析不同的扰动方案、 扰动的空间结构和扰动振幅对集合预报的影响, 结果表明： （1）初值扰动的空间结构对暴雨集合预报的离散度影响很关键, 而扰动振幅的影响却居次要地位。具有动力学结构的孵化扰动明显优于随机扰动。（2）集合预报比单一控制预报提供了更有价值的预报信息。例如在该个例控制预报中漏报的湖北监利强降水中心, 在集合预报中有20%的概率, 并且实况被包含在集合预报的预报范围之中。集合平均预报也明显优于控制预报\.例如矫正了在控制预报中明显虚报的鄂东北的大暴雨中心, 且集合平均预报的暴雨中心落在实际观测暴雨中心的附近。（3）集合离散度较好地反映了实际降水过程的可预报性。例如应用孵化扰动, 其离散度的空间结构同降水预报误差的空间分布大致对应。     

场相似在汛期暴雨预报中的应用

采用相似原理,利用车贝雪夫多项式对暴雨发生前期高空三层的高度场展开,突出与历史暴雨过程场相似特点。在高度场相似的基础上,又对和暴雨关系密切的Ｑ矢量散度,水汽通量及其散度,潜在不稳定度等物理量进行诊断分析,也取场的主要分布特点来进一步逼近,进行最佳相似预报和相似分析预报。通过试报和业务使用,效果较好。     

初始场对暴雨数值预报的影响及集合预报试验

以2003年7月3日至4日发生在淮河流域的暴雨过程为例,利用AREM模式,分析了初始场对暴雨预报的影响,提出了暴雨预报中初始场不确定性包含的两层含义,一是被常规观测遗漏的中小尺度信息误差;另一个则是随着环流变化造成的信息误差的不确定性。并针对着初始场的不确定性,设计了一种初值集合预报的方法,它包含了经典的集合预报方法MCF、LAF、BGM的思想。用这种方法进行了集合预报试验,结果表明:集合平均预报的预报技巧高于24 h控制预报,集合预报还可给出降水概率预报、离散度等产品为暴雨可预报性的评估提供参考。     

用迭套场车贝雪夫多项式展开作暴雨预报

本文提出了用迭套分区的方法进行要素场的车贝雪夫多项式展开,及使用车氏展开系数建立宜春、赣州地区暴雨的预报模式、描述了所进行暴雨预报试验的方法和结果。     

扰动风场对水汽输送过程的作用

给出了梅雨期暴雨过程中水汽输送３种内在输送过程的空间分布实例。指出无论在对流层中层或低层，无论是０８时或２０时的资料分析，均以扰动风场输送平均水汽场和平均风场输送扰动水汽场为主要输送过程，其中又以扰动风场输送平均水汽场占主导地位，故突出扰动场作用对预报降水落区更有参考意义。     

2019年4月广州白云机场持续暴雨前对流层顶和平流层异常信号分析

利用欧洲中心ERA5再分析资料和广州白云机场自动观测系统降水资料,分析2019年4月白云机场持续暴雨前对流层顶和平流层的信号特征。分析发现,2019年4月中下旬,广州白云机场出现了3次持续时间长、降水量大的持续性暴雨过程,降水较往年同期显著偏多。研究结果表明,3次持续暴雨发生前,对流层顶高度出现了下降,平流层高位涡冷空气入侵,机场上空位涡升高;在环流场中,中低纬地区对流层顶和平流层东风偏强,向北和向下传播,广州白云机场终端区在暴雨发生前西风持续下传;广州白云机场上空暴雨发生前对流层顶至平流层位势高度正异常。暴雨发生前,平流层冷空气高位涡移入、对流层顶下降、西风的下传均有利于持续性暴雨的生成。     

一次暴雨过程的螺旋度场分析

根据螺旋度理论分析了1999年6月15—16日鲁南和江苏、安徽的一次大暴雨过程。结果表明．螺旋度时空演变与对流云团和暴雨的发生及落区存在较好的对应关系：对流云团生成和暴雨发展阶段，螺旋度开始增加，暴雨旺盛阶段对应着螺旋度高峰期，而对流云团消散和暴雨减弱阶段则对应着螺旋度显著减小；暴雨落区基本位于或接近螺旋度的大值区。     

低层物理量特征场与暴雨

本文用７００ｈＰａ以下大气物理量特征场来探讨暴雨的产生，得到物理量特征场能表征低压系统（含用常规方法分析不出的低压）存在和移动；物理量特征场与暴雨有密切关系。从特征场中选出因子建立预报方法，效果良好。     

云微物理方案参数扰动对华北“7.20”暴雨的集合预报试验

基于WRF v4.0模式,选择Lin方案降水粒子(雨、雪和霰)谱截断参数和霰密度,在对流尺度下对“7.20”华北特大暴雨进行参数扰动集合预报试验。按照参数序列依次设置单/双/多截断参数组合、四参数组合和霰参数组合,对比分析其对降水和大气变量的预报技巧,及扰动影响的敏感性。结果表明,四参数组合明显降低了大暴雨空报概率,有效提升了500～925 hPa经向风和近地面温度场的离散度技巧;随组合中参数的增多,扰动对预报的整体影响依次增强,多截断参数组合对中低层水汽场和近地面温度的预报技巧均有所改善;其他组合存在离散度/降水预报负技巧等问题,四参数和多截断参数组合是更好的对流尺度云微物理方案参数扰动选择。     

鄂东南局地特大暴雨的分析与预报

１９９４年６月２５日夜间至２６日白天，发生在鄂东南的局部特大暴雨是中低纬天气系统相互作用的结果，由闪天气尺度物理量场诊断暴雨落区，从卫星云图及地面小图跟踪特大暴雨的落时，落量，最后从业务服务角度进行了讨论。