2008年6—8月,全国平均降水量比常年同期明显偏多,且为1955年以来历史同期第三多;全国平均暴雨日数明显偏多,降水强度为1953年以来仅次于1998年的历史同期第二高值,广东、广西区域平均暴雨日数分别为1951年以来历史同期次多值;降水时空分布不均,部分地区出现阶段性洪涝、干旱灾害。6月,珠江流域和湘江上游发生较重洪涝灾害;7—8月,长江中上游和淮河流域出现强降水过程,淮河流域出现超警戒水位的洪水;西北地区东北部和中西部、华北地区西部和北部以及新疆、内蒙古、黑龙江等地出现阶段性干旱。
6—8月,全国平均气温比常年同期偏高,且为1997年以来连续第12个夏季气温偏高的年份,但地域差异明显。新疆东部、长江中下游及其以南大部地区高温强度强、日数多,部分地区极端最高气温破历史同期纪录,而华北地区东部和南部、黄淮等地则出现了几十年罕见的凉夏。6—8月,台风生成个数(7个)明显偏少,但登陆个数(5个)接近常年同期。其中,0808号台风“凤凰”(FUNG-WONG)是今年6—8月登陆我国强度最强、造成损失最重的台风。
2 资料本文选取2008年6—8月T639、ECMWF及日本模式20时(北京时)实况分析场和96小时预报场进行中期天气学检验及预报效果的对比分析,检验所用的资料主要包括各模式的500hPa高度场、850hPa温度场和风场。T639模式资料分辨率为1.125°×1.125°经纬网格、EC MW F模式和日本模式资料分辨率均为2.5°×2.5°经纬网格。T639模式和ECMWF模式预报的西北太平洋副热带高压(以下简称副高)脊线根据各自的500hPa高度场和风场分析得到。
3 三种模式的中期预报性能检验 3.1 亚洲地区中高纬环流形势的预报检验西风指数是反映大尺度环流形势演变和调整的重要指标,是中期预报最为常用的工具之一。图 1是根据2008年6—8月T639、ECMWF及日本模式500hPa高度实况分析和96小时预报计算所得的亚洲中高纬西风指数逐日演变曲线。
从三种模式实况分析来看,3个月中,西风指数有3次明显的下降过程,表明亚洲中高纬环流形势有3次明显的调整过程。第一次调整出现在6月9—19日,西风指数从312dgpm不连续下降到48dgpm,为夏季降幅最大的一次,亚洲中高纬环流由纬向型转为经向型。其中,在11 —13日西风指数下降最为剧烈的阶段,伴随一次明显的冷空气活动,我国中东部地区出现了一次大范围的降雨和降温过程。西风指数第2次明显下降过程出现在7月7—19日,数值从204 dgpm下降到32dgpm。随后,西风指数缓慢地不连续上升直至8月5日,又出现了第三次明显下降,8月8日西风指数从5日的306dgpm下降到129dgpm。由于大气环流长时间呈经向型,冷空气频频南下,我国中东部地区频繁出现阴雨过程,致使华北、黄淮等地气温较常年同期偏低。3种模式都能较好的预报出西风指数的3次明显调整过程,96小时预报与实况呈同位相变化,只是在时间或强度上存在一些偏差。相比较而言,对于西风指数的小幅波动,ECMWF模式预报偏差比T639、日本模式小,T639模式偶尔还会出现反位相变化的情况(如7月14—17日)。
综合以上分析,3种模式对于亚洲中高纬大尺度环流的重大调整过程均有一定的预报能力,对重大灾害性天气的中期预报都有较好的指示意义。其中,ECMWF模式对于西风指数的预报效果最好,对中高纬环流的短暂调整亦有较为准确的反映,日本模式和T639模式次之。
3.2 西北太平洋副热带高压的预报检验副高是夏季影响我国的主要天气系统之一,其位置和强度的变化是影响我国强降雨带分布的重要因素。因此,中期数值预报模式对副高的预报能力是衡量该模式夏季预报性能好坏的重要标志。
为了进一步检验副高的演变,选取ECMWF模式和T639模式120°E副高脊线位置进行比较(日本模式没有提供500hPa风场资料,因此未进行计算)。由于热带风暴的影响,副高主体明显偏东,未达到120°E时,以0代替。
如图 2所示,2008年6月初,副高较弱,脊线偏南,位于12~18°N之间;6月7日北跳至20°N以北,随后基本维持在20~25°N之间,这一时期正对应淮河流域的强降水期;6月底7月初,副高迅速北跳,脊线到达34°N左右,淮河强降水结束;之后至8月上旬的大部分时段内,副高维持较强势力,脊线比常年同期偏北。对于副高脊线的位置,ECMWF和T639模式都有较好的预报能力,ECMWF模式比T639模式偏差小,预报与实况更加吻合;而T639模式在个别时间点偏差较大。
此外,对于副高西脊点的预报也是ECMWF模式优于T639模式(图 3)。T639模式00h的西脊点与实况偏差较大,造成其96h预报偏差也较大,稳定性较差;而EC模式与实况更加接近,只是偶尔预报西伸或东退的程度偏大。
为了解各模式对850hPa温度的预报性能,选取了(40°N、117.5°E)和(25°N、115 °E)两个格点分别代表北方和南方地区,检验T639和ECMWF模式对850hPa温度变化趋势的中期预报能力。由于日本模式所缺资料较多,因此未对其进行检验。(T639模式缺6月初的部分资料,以0代替。)从趋势来看(图 4),北方地区气温变化频繁,变化幅度较大;南方地区气温变化较为缓和。T639和ECMWF模式对北方地区气温变化趋势预报都与实况较为吻合,但有时对温度的极值点预报有些偏差。
伴随着中高纬地区形势的演变,南方地区850hPa温度也有几次明显的升降过程,气温从6月底开始上升,7—8月都维持在较高水平。而这段时期恰好对应副高的强盛期,控制着南方大部地区,副高的持续稳定少动是造成南方高温的一个重要原因。对南方地区温度的96小时预报,T639模式存在明显偏低的系统性误差,这会造成对冷空气过程预报偏弱。而ECMWF模式则无明显系统性误差,其预报场与其实况分析场更为一致。
3.4 台风的预报能力检验2008年6—8月在西北太平洋和南海上共有7个台风生成,比常年同期明显偏少;其中5个登陆我国,登陆地点比较集中,3个登陆广东沿海,2个登陆福建沿海。本文以登陆台风中强度最强、影响最严重的0808号台风凤凰(FUNG-WONG)为例分析T639模式对台风的预报能力。
0808号台风凤凰7月28日在台湾和福建先后登陆,登陆福建时中心附近最大风力有12级(33m ·s-1)。受其影响,7月28—30日,福建、浙江东南部、江西东部、广东东部出现了暴雨、大暴雨,局部特大暴雨。福建、浙江沿海诸河普遍水位上涨,出现超警戒水位。台风凤凰共造成浙江、福建、广东、江西、安徽、山东等8省862.5万人受灾,倒损房屋2.52万间,直接经济损失69.17亿元。本文以台风登陆前一日(7月27日)、当日和登陆后1日(7月29日)的850hPa风场及500hPa高度场进行对比分析(图 5)。
从3种模式的00时实况分析场(图 5)可以看到,台风环流中心位置基本上相同。27—29日,台风中心从台湾东部近海海面向西北偏西方向移动,先后在台湾省花莲县南部沿海及福建省福清市东瀚镇登陆,之后继续向西北方向移动。ECMWF模式对此次台风的96小时预报相当成功,只是强度比实况略偏弱。从系统的发展演变来看,27—29日96小时预报与实况的偏差程度逐渐减小,表明台风越接近登陆,预报的准确率也越高。日本模式96小时预报的台风中心位置在27、28日与实况较为一致,偏差也较小,但在台风登陆福建后的移速预报比实况偏慢。T639模式整体上对此次台风的预报较为失败,96小时预报台风中心位置与实况相差4~6个经纬度,台风中心向偏北方向移动,并未预报登陆我国。由于T639模式预报的副高强度偏弱、范围偏小,这是导致台风路径预报失败的一个重要因素。总体来看,ECMWF模式和日本模式对0808号台风预报较为成功,而T639模式对此次台风的预报无论是路径还是强度都存在较大偏差。
4 小结(1) 3种模式对2008年6—8月96小时500hPa西风指数的趋势预报与实况较为一致,能较准确地反映亚洲中高纬地区大尺度环流的调整和演变,对重大天气过程有较好的预报能力。其中,ECMWF模式预报最接近实况,日本和T639模式次之,T639模式偶尔还会出现反位相变化的情况。
(2) 对于副高脊线的位置,ECMWF模式和T639模式都有较好的预报能力,ECMWF模式比T639模式偏差小,预报与实况更加吻合,T639模式在个别时间点偏差较大。对于副高西脊点的预报也是ECMWF模式优于T639模式,T639模式预报的西脊点偏差过大,稳定性较差。
(3) 对于850hPa温度预报,ECMWF模式和T639模式基本都能预报出温度的转折性变化趋势。比较而言,ECMWF模式无明显系统性误差,其预报场与其实况分析场更为一致。T639模式对北方地区气温变化趋势预报与实况较为吻合,但有时对温度的极值点预报有些偏差;而对南方地区温度的96小时预报,T639模式存在明显偏低的系统性误差。
(4) ECMWF模式和日本模式对0808号台风的预报较为准确,而T639模式对于此次台风路径和强度的预报存在较大偏差。
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鲍媛媛. 2006年6—8月T639与ECMWF模式中期预报性能检验[J]. 气象, 2006, 32(11): 99-104. DOI:10.3969/j.issn.1000-0526.2006.11.016 |
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李勇. 2007年6—8月T639与ECMWF及日本模式中期预报性能检验[J]. 气象, 2007, 33(11): 93-100. |