眉山一次过程降水量级偏差分析

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  摘 要:本文以2017年7月20日-21日眉山市出现的一降水天气过程为例,从预报偏差的原因出发,利用数值分析预报产品资料,对预报与实况进行对比分析,对此次过程发生前后的天气形势、物理量场进行了细致分析,结果表明:预报员过分依赖数值产品的降水预报,以及各类模式的不稳定性,导致预报值与实况值存在偏差。
  关键词:暴雨;物理量场;预报偏差;数值预报产品
  四川盆地是我国暴雨的高频中心之一。眉山位于四川盆地成都平原西南部,而据刘庆对四川暴雨气候背景分析中提到的,四川三个暴雨区,眉山正处于青衣江暴雨区内。四川暴雨主要在5-10月,区域性暴雨主要在7-8月。
  现代预报无论从技术上还是资料上都有很大的提升,对于预报员做预报分析来说都有很大的好处,但如何利用好,如何提高对各类灾害性天气预报的准确度以及时效性,依然是难点。
  2017年8月20日20时~21日20时眉山市普降小雨,部分地方中雨,局部大雨,實况与预报出现了偏差,预报考虑大雨到暴雨,个别乡镇大暴雨,本文利用过程发生前的天气形势以及物理量场进行分析;对比数值预报产品资料,对这次过程预报量级的误差原因进行了较全面深入的分析,以便能从中找到一些导致预报偏差的原因,提高预报员对于降水量级的预报水平。
  一、过程概况
  2017年8月20日20时~21日20时,眉山市普降小雨,部分地方中雨,局部大雨,过程主要集中在21日03时到07时,最大降雨量在仁寿县古佛村42.6毫米,全市共 177站,超过25毫米有 13站。
  前期根据数值预报分析考虑此次过程明显,考虑雨量普遍在40-70毫米,个别可达100毫米,但实况降水量级偏小,所以根据实况和回顾数值预报的分析,来总结偏差的原因。
  二、形势场分析
  20日08时200hPa盆地西部沿山一带有分流区,抽气作用明显。500hPa欧亚中高纬地区为两槽一脊型,青藏高原至川西高原北部有横槽,副高588控制盆地大部,盆地大部受偏南气流的控制,且湿度条件较好。700hPa甘南至盆地西部沿山有气旋性低值系统存在,且在其北侧有明显的温度槽存在,整体盆地西部沿山一带为湿度饱和区。850hPa盆地为气旋性辐合,且湿度条件好。
  20时500hPa川西高原西北部有切变线,副高588西伸至川西高原东部,盆地大部分地方依旧受副高控制;700hPa盆地为西南气流,在甘肃南部有切变线存在,盆地大部湿度条件较好,850hPa盆地东部有倒槽(图略)。
  三、物理量场
  1.实况数据。温江站点20日08时的统计数据显示:K指数达到40、沙氏指数-1.84、对流有效位能为到1341J/kg,20时K指数上升至43.5,对流有效位能为到3300.6 J/kg,为晚上的降水再次提供能量。
  根据温江站各高度层与850hPa假相当位温差中可知:假相当位温随高度减小,对流不稳定,有利于强对流天气的产生。
  2.物理量。采用与暴雨有关的物理量涡度,散度,假相当位温,水汽通量散度4个数据NCEP1×1°再分析场,来分析这场降水。涡度常用来表征系统的强度。8月21日涡度图:在降水集中式时段21日03时到07时,涡度在高层有负涡度,低层是正涡度,而高低层相配置,反映有垂直上升运动。
  假相当位温是综合表征大气温度和湿度的参数,假相当位温的大小值区在一定程度上代表了湿静力能量的高低能区。在同一气压条件下,假相当位温越大空气越暖湿,反之,空气越干冷。8月21日在降水时段低层有干冷空气,高层是暖湿空气,而冷暖空气的交汇也是对此次降水有利,但高低层冷暖空气都较弱,因此对流不稳定也较弱,不利于强降水的产生。散度是表征流体水平辐散程度的一个物理量,20日的散度图中低层有弱辐合,但高层有辐合和辐散,因此高地空的配置并不有利于强对流天气的产生。
  较大降水预报时不仅要关注是否有很好的水汽输送,更要关注是否有水汽辐合。特别是低层的水汽通量辐合,对降水强度的贡献十分明显。在20日降水最明显阶段21日02时左右低层明显水汽辐合,这个时间段有很好的水汽输送,为降水提供充足的水汽。
  四、欧洲数值预报产品表现
  19日08时EC数值预报20日20时形势场显示:500hPa副高依旧控制盆地,青藏高原低值系统未来东移影响盆地,眉山市受偏南气流影响,低层湿度条件好,20日08时EC数值预报20日20时形势场显示:500hPa副高略有所东退,眉山市受偏南气流影响,700hPa盆地北部到南部有明显的切变,且850hPa眉山地区有明显的气旋辐合。EC对于700和850比湿的预报在眉山范围内强度都较大,对于强降水十分有利(图略)。
  各类数值模式预报的降水量级差别较大。EC降水预报20日20时~21日20时眉山市范围内降水为小到中雨降级,中雨量级考虑在眉山中部地区,T639降水预报20日20时~21日20时则考虑眉山东部小雨,西部大雨到暴雨。
  Grapes模式只考虑在眉山西部小到中雨,东部不考虑有降水,西南区域模式在东部考虑小雨,局部中到大雨。模式的不确定性,也是导致对此次降水过程量级的把握不准确的原因之一。
  分析19日20时起报20时相对湿度和垂直速度时序图得知:低层相对湿度在 80%左右,且有一定的垂直运动;同时从水汽通量散度时间序列图(图1)可以看到有水汽辐合,虽然持续时间短较,但辐合明显,对于降水的量级的把握有一定难度。
  五、降水量级偏差的原因
  通过对此次降水进行总结与反思,预报与实况的差别原因:
  1.这次降水的预报难点是大尺度环流形势的配置很好,但物理量场存在一些不利因素,且数值预报模式不确定性也是导致此次降水量级把握偏差的原因。
  2.预报员对数值预报产品过分依赖,但数值模式存在一定的不确定性,对于同一过程模式之间降水量级的预报有明显的差异性,但EC等数值产品的物理量预报又有利于强降水的产生,这也影响了预报员的预报,因此,预报员在今后系统分析中,应注意分析在大尺度系统影响下的中小尺度系统的演变,提高对于过程雨量预报的准确度。
  3.对于各类预报资料的运用还是不够充分,对于各类实况数值的变化以及地面站点实时数据变化及时关注,也是导致此次降水量级有所偏差的原因。
  六、结语
  通过对此次降水过程降雨量级的预报偏差,我们总结出以下经验:预报员在关注大尺度系统对天气的影响下,忽略了实时变化,过度依赖数值预报,在数值预报模式不确定因素较大的情况下,需要多做分析,考虑周全,提高对于天气图的分析能力,以及灵活的运用各类预报产品。在形式场有利的情况下,也要多分析注意物理量场的变化,来提高对于降水量级预报的准确度。
  参考文献:
  [1]刘 庆,詹兆渝,陈文秀 四川暴雨气候背景分析.气候分析与研究.
  [2]邹锦明,杨晓琳等.一次夏季暴雨过程预报偏差原因分析[J].高原山地气象研究,2009:63~65.
  作者简介:赵媛(1991—)女,汉族,江苏省徐州市铜山县人,本科,助理工程师,从事短期天气预报工作。
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