概率预报是由集合预报衍生、包含不确定性信息的客观产品,对业务决策服务有重要的参考价值。传统的邻域集合概率法中,邻域半径固定不变,不符合实际天气过程中牵涉甚广的尺度谱。为此引入基于集合匹配尺度的邻域集合概率法(Neighborhood Ensemble Probability based on Ensemble Agreement Scale,EAS_NEP),并在中国南方典型的梅雨锋暴雨中开展准确性和预报技巧的定量检验评估,以期验证该方法在此类过程中的适用性,并促进其在实际业务中的推广使用。联合扰动初始场、侧边界和物理过程所得到的集合预报能较好地表征实际的预报不确定性,进一步在此基础上比较了格点概率法、不同半径的邻域集合概率法以及EAS_NEP的优劣。试验结果表明,EAS_NEP能根据集合成员间的一致性程度,自适应地调整邻域半径,其在集中型降水中所确定的邻域半径通常大于分散型降水。动态调整的邻域半径既避免了半径过大时的过度平滑与关键信息丢失,又消除了半径较小所带来的奇异点,其空间分布呈阶梯型,空间连续性更优。此外,BS(布莱尔评分)、FSS(分数技巧评分)和ROC曲线(相对作用特征曲线)等定量评估结果也体现出EAS_NEP相比传统方法正的预报技巧,尤其是在分散型降水和高阈值检验时优势更明显。以上结果表明,EAS_NEP在梅雨锋暴雨的预报中具有较好的应用前景,运用在业务中能有效提升概率预报质量。
基于1998—2017年海南岛地区18个台站逐日降水观测数据、TRMM逐日降水数据和ERA5再分析数据集等资料,使用资料统计分析和数值模式模拟等方法,对海南岛地区秋汛期形成原因进行了研究。观测分析表明,海南岛地区的降水随季节的变化与华南及同纬度带的其他地区存在显著差异,降水季节峰期出现在秋季,主要集中于9—10月。秋季,西南夏季风开始向东北冬季风转换,受其影响,海南岛地区上空处于偏东气流带中,秋汛期降水分布明显东多西少,且降水中心位于山前迎风坡一侧,东风气流在钟形地形的阻挡抬升作用下,致使其东部降水增多。此时秋季南海海表温度仍较高,有利于维持和增强海南岛秋季降水。通过WRF v4.3(Weather Research and Forecast Version 4.3)一系列的数值敏感性试验,验证了海南岛地形、海陆热力差异及南海较高的海温对海南岛秋汛期的形成起着决定性作用。
利用海南岛气象观测站逐日降水整编资料和欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)ERA5再分析资料,分析了1991-2020年海南岛冬季暴雨的时空分布及环流特征。结果表明:海南岛冬季暴雨在月际分布...
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利用海南岛气象观测站逐日降水整编资料和欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)ERA5再分析资料,分析了1991-2020年海南岛冬季暴雨的时空分布及环流特征。结果表明:海南岛冬季暴雨在月际分布(12月-次年2月)上存在较大差异性,降雨量级越大,差异越明显;在空间分布上也存在显著的地域性,东部地区发生频次最高,总体上呈现东多西少的分布特征。海南岛冬季暴雨的水汽输送主要以偏东方向为主,气流来自副高南侧的偏东气流和大陆冷高压东南侧的东北气流。海南岛冬季暴雨发生期间,相对气候平均态而言,偏东低空急流较为强劲,中南半岛南支槽形态明显,副高偏北偏西偏强,南亚高压西北向的出流偏强,且南海海域存在显著的海温正距平。
新一代静止气象卫星葵花8号(Himawari-8)上搭载的静止轨道成像仪AHI(Advanced Himawari Imager)凭借其高时空分辨率可以对重庆地区暴雨进行连续观测。本文选取2019年4月19日的一次区域性暴雨天气过程为试验个例,采用WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度模式进行数值模拟。基于WRFDA(Weather Research and Forecasting model Data Assimilation)同化系统对葵花8号静止气象卫星的AHI辐射率资料进行相应的质量控制和云检测,进而开展循环同化试验,考察卫星资料同化对这次强对流天气过程预报结果的改进。结果表明在同化AHI红外辐射率资料之后,辐射传输模式模拟的亮温和观测亮温更为接近。此外,AHI水汽通道辐射率资料同化有效提高了对各层高度上的风场、水汽场、雷达回波等要素特征的分析效果,并且使模式的初始条件更逼近真实的大气状态。研究发现同化AHI水汽通道辐射率资料后模拟的降水整体分布与实际情况更为接近,主要雨带位置以及强降水中心的精确程度显著高于背景场的预报效果。经过卫星同化的试验可以预报出控制试验漏报的强降水中心,并且有效地削弱了四川东部和甘肃东南部的虚假强降水范围以及强降水中心。本研究可以为川渝地区暴雨天气数值预报系统中的静止红外辐射率资料的预处理和同化应用提供有益的参考。
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