江西省多模式热对流降水预报对比分析

2020-08-27朱斌，钟鸣

江西科学 2020年4期

朱斌，钟鸣

(黎川县气象局，344600，江西，抚州)

0 引言

后汛期开始，每年7月中到8月底江西地区天气晴热高温，干燥少雨[1]。但有研究表明，受副热带高压控制下的地区午后也较容易出现由热对流引发的局部阵性强降水。在对降水的强度与落区预报上，马舒庆[2]等国内学者做了很多细致的研究，陈冬冬[3]等也分析了局地热对流降水天气的特点，形成了可用的预报方法。午后热对流与由天气系统造成的深浅对流的形成机制[4-7]不同，其主要特点是副热带高压中心控制的地区，地表升温快，与温度形成巨大的温差，有利于地表蒸发，为午后热对流降水提供水汽条件。不仅如此，热对流降水与地形特点等密切相关，由于江西地形以江南丘陵、山地为主，省境东、西、南三面环山地，盛夏也经常出现午后热对流降水天气现象。

突发性的强降水给人们的生活、重大活动、交通出行等带来不便，主要发生于中小尺度天气系统，空间尺度小，预报难度大。目前各家数值预报模式还不能对热对流降水做到较好的量级和落区预报，而且目前国内外对于热对流降水的研究还很少。通过分析2019年7月18日至8月13日每日14:00—20:00发生在江西省的午后热雷雨带来的强降水，根据副高位置对热对流形式进行分类，再对比EC数值预报模式、华东区域模式中尺度系统、华东区域模式快速同化更新系统、JXMESO模式4家模式系统预报与降水实况，期望分析出4家模式系统对热对流降水的差异性以及哪家模式系统有较好的指导性，为气象工作者在日后对热对流降水预报提供科学参考。

1 热对流形式

通过对副热带高压处于江西的位置，将热对流形式分为3类。表1可知，一类为江西省完全处于副热带高压控制下，处于该类形式的有7月21日、24—30日，一共8 d；一类为江西省处于副热带高压半控制，即江西省一半地市区处于副热带高压之内，江西省一半地市区处于副热带高压之外，处于该类形式的有7月20日、22—23日以及31日至8月1日，一共5 d；一类为江西省未受副热带高压控制，处于该类形式的有8月4—8日以及8月11—13日，一共7 d。其他时间为受台风或台风外围影响，不再本次考虑内。

表1 热对流形式与次数

2 各家模式对比

2.1 完全副高控制下

江西省完全处于副高控制下有8 d。表2可知，总体上对降雨落区的预报华东区域模式快速同化更新系统最为准确，7次预报准确，仅有1次出现偏差；其次为EC模式，有6次预报准确；华东区域模式中尺度系统则只有3次较为准确；JXMESO表现最差，仅有1次预报准确，其他基本空报。对降雨强度的预报仍然是华东区域模式快速同化更新系统最为准确，有6次预报准确；其次为华东区域模式中尺度系统，有4次预报准确；JXMESO仅有2次预报准确，EC模式更是只有1次预报准确。

表2 完全副高下各家模式对降雨落区和强度的预报准确次数

7月28日14:00—20:00在江西省赣州市中南部地区以及吉安市、萍乡市一带出现大到暴雨，局部超过70 mm。从图1可知，EC模式对于整个降雨落区的预报较为准确，但是对整个强降水量级预报则偏差较大；JXMESO在降雨落区和强度上明显表现较差，空报率较高；华东区域模式中尺度系统和快速同化更新系统27日20:00预报比较一致，将降水区域预报在江西中部地区一带；快速同化更新系统28日08:00预报则比较准确，基本命中了赣州市一带的强降水以及中部的分散性降水。

(a)7月28日14:00—20:00降雨实况；(b)EC模式7月27日20:00预报；(c)JXMESO 7月28日08:00预报；(d)中尺度系统7月27日20:00预报；(e)快速同化7月27日20:00预报；(f)快速同化7月28日08:00预报

2.2 副高半控制下

江西省处于副高半控制下有5 d。表3可知，总体上对降雨落区的预报华东区域模式快速同化更新系统和EC模式均表现较好，5次预报全部准确；JXMESO和华东区域模式中尺度系统则表现较差，均只有1次预报准确，其他基本空报。对降雨强度的预报华东区域模式快速同化更新系统和华东区域模式中尺度系统表现较好，3次预报准确，但是也出现2次偏差；JXMESO仅有1次预报准确；EC模式则完全漏报。

7月20日江西省中南部受副高控制，图2可知，14:00—20:00在副高588线附近南昌市局部地区，宜春市东部，抚州市一带以及在赣州市南部出现大到暴雨，局部单点超过100 mm。

(a)588线位置；(b)588线在江西省位置；(c)7月20日14:00—20:00降雨实况

表3 副高半控制下各家模式对降雨落区和强度的预报准确次数

图3可知，EC模式对于整个降雨落区的预报较为准确，但是对降雨强度的预报则明显较差，几个强降水点都没有预报出来；JXMESO整个落区和强度预报都不太准确；华东区域模式中尺度系统命中抚州市附近和赣州市南部的强降水点；快速同化更新系统20日08:00预报赣州市降水范围偏大，强度偏强，抚州市和宜春市一带的降水出现了空报；快速同化更新系统19日20:00预报最为准确，但是整体预报中北部的降水面偏大。

2.3 副高未控制下

江西省未受副高控制有8 d。表4可知，总体上对降雨落区的预报四家模式均不如上2种形式，华东区域模式快速同化更新系统5次预报准确，3次空报；EC模式4次预报准确，4次空报；华东区域模式中尺度系统2次预报准确；JXMESO依然仅有1次预报准确。降雨强度预报上4家模式也依然表现较差，华东区域模式快速同化更新系统3次预报准确；华东区域模式中尺度系统2次预报正确；EC模式和JXMESO均只有1次预报准确。

表4 副高未控制下各家模式对降雨落区和强度的预报准确次数

(a)7月20日14:00—20:00降雨实况；(b)EC模式7月19日20:00预报；(c)JXMESO 7月20日08:00预报；(d)中尺度系统7月19日20:00预报；(e)快速同化7月19日20:00预报；(f)快速同化7月20日08:00预报

8月13日14:00—20:00赣州市地区出现大到暴雨，九江市、宜春市局地单点出现强降水，最大单点超过100 mm。图4可知，在落区预报上，EC模式、JXMESO、华东区域模式中尺度系统基本均漏报北部的降水，快速同化更新系统则预报较好；强度预报上，EC模式、JXMESO比较差，华东区域模式中尺度系统对赣州市降水有较为准确的预报，但是北部降水出现漏报，快速同化更新系统13日08:00预报赣州市降水整体偏东，12日20:00预报则相对较好。

(a)8月13日14:00—20:00降雨实况；(b)EC模式8月12日20:00预报；(c)JXMESO 8月13日08:00预报；(d)中尺度系统8月12日20:00预报；(e)快速同化8月12日20:00预报；(f)快速同化8月13日08:00预报

3 个例分析

在上文中实况与各家模式预报的对比中可看出，华东区域模式快速同化更新系统08:00预报较EC模式、JXMESO、中尺度系统3家模式对午后热对流的预报有较好的准确性，7月28日快速同化更新系统就基本命中了赣州市一带的强降水以及中部的分散性降水，但是有时与实况对比也依然会存在较大差异，7月20日快速同化更新系统08:00预报的赣州市降水范围偏大，强度偏强，抚州市和宜春市一带的降水出现了空报。该节从快速同化更新系统预报的雷达反射率和低层风向进行分析。

从7月28日快速同化更新系统08:00预报的雷达反射率与实况的对比中，如图5所示。可以看出预报与实况比较一致，但是16:00左右位于萍乡市的降水云团雷达回波快速同化更新系统没有预报出来，导致漏报了萍乡市一带的强降水；同时18:00左右，宜春市、吉安市一带的雷达回波预报偏大，导致这一带的降水预报稍稍偏大。

而从图6可以看出，快速同化更新系统06:00、07:00、09:00、10:00、27日20:00在赣州市雷达反射率的预报均出现不同程度的空报，对应在降水上则出现不同程度的漏报。

可以得出快速同化更新系统预报的雷达反射率与预报的降水有比较好的相关性，因此雷达反射率的预报准确率与实际降水会存在一些正相关的关系。但是快速同化更新系统随着时间不断更新，却不一定越来越准确。

从低层850 hPa风场可以看出，如图7所示，28日风向为偏南风，比较有利于赣州市南部雷达回波往赣州市持续发展，从而对赣州市地区造成强降水；快速同化模式上来看，28日08:00预报的风场与实况比较一致，实际上雷达回波的发展与实况也较为一致；而27日20:00的预报在中南部地区出现一些偏差，风向略偏西。整体上雷达回波的预报往赣州市西南方向发展，可能也是导致赣州市降水空报的原因。

4 结论

1)本次分析中EC对午后热对流落区预报有较好的准确性，特别是完全处于副高控制下和副高半控制下，但是强度预报上整体偏差，与实际相差较大；中尺度系统落区预报较EC稍差一些，强度预报准确率稍强；JXMESO在落区和强度预报上则都缺乏准确性。

2)快速同化更新系统有较好的准确性，特别是08:00预报产品有较好指导性。

3)快速同化更新系统预报的雷达反射率和低层风场可能是影响预报准确率的因子。

(a)28日08:00预报14:00雷达反射率；(b)28日08:00预报16:00雷达反射率；(c)28日08:00预报18:00雷达反射率；(d)28日08:00预报20:00雷达反射率；(e)28日14:00雷达回波实况图；(f)28日16:00雷达回波实况图；(g)28日18:00雷达回波实况图；(h)28日20:00雷达回波实况图

(a)28日06:00预报17:00雷达反射率；(b)28日07:00预报17:00雷达反射率；(c)28日08:00预报17:00雷达反射率；(d)28日09:00预报17:00雷达反射率；(e)28日10:00预报17:00雷达反射率；(f)27日20:00预报17:00雷达反射率；(g)28日17:00雷达回波实况图；(h)28日17:00-18:00 1 h降雨量