2013年南方高溫旱區人工影響天氣作業條件預報產品檢驗

徐冬英，唐 林，高爐東

(1.湖南省人工影響天氣辦公室，湖南長沙 410007；2.湖南省氣象局，湖南長沙 410007)

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2013年南方高溫旱區人工影響天氣作業條件預報產品檢驗

徐冬英1，唐 林1，高爐東2

(1.湖南省人工影響天氣辦公室，湖南長沙 410007；2.湖南省氣象局，湖南長沙 410007)

2013年夏季南方出現大范圍干旱，8月中旬針對“尤特”臺風登陸天氣過程，中國氣象局人工影響天氣連續制作發布了10期作業條件預報產品。在此利用實況資料對預報產品進行檢驗，結果表明，云帶預報與實況在范圍和落區上均比較吻合；降雨量分布與實況相比，其范圍和落區基本一致，但模式預報對毛毛雨降水過程不能很好體現；預報的云垂直結構與探空資料再分析產品吻合得比較好，其云頂高度略為偏低。

人工影響天氣作業條件；預報產品；檢驗；南方高溫旱區

2013年夏季，受西太平洋副熱帶高壓影響，我國南方地區出現連續高溫干旱天氣，尤其以貴州、湖南的干旱情況最為嚴重。從7月20日全國氣象干旱綜合監測圖(圖1a)來看，貴州大部、湖南中部等地旱象初現；8月1日，長江以南地區旱情蔓延，強度加大(圖1b)；8月10日，長江以南地區旱情最為嚴重，貴州、湖南、重慶南部、江西西部等地達到重旱，其中貴州和湖南大部分地區達到特旱(圖1c)。8月11～20日，受“尤特”臺風登陸的影響，旱情嚴重地區迎來了一次明顯的降水天氣過程，從8月20日全國氣象干旱綜合監測圖(圖1d)來看，特旱地區面積減小，旱情得到緩解。8月中旬針對“尤特”臺風登陸天氣過程，中國氣象局人工影響天氣連續制作發布了10期作業條件預報產品，筆者在此利用實況資料對預報產品進行了檢驗。

1 模式預報產品與檢驗

中國氣象局人工影響天氣中心于8月1日開始，每天制作《南方高溫旱區人工影響天氣作業條件監測分析與預報》產品，共制作了22期。8月22日之后，隨著后期臺風登陸給南方地區帶來的降水，南方旱情完全得到緩解。

在服務期間，人工影響天氣中心共運轉2套數值預報模式，均采用了人工影響天氣中心的云參數化方案，主要特點是：準隱式計算方案，確保計算正定、守恒；詳細的雙參數微物理方案。其中Grapes_CAMS模式的空間分辨率為25 km，時間分辨率為3 h；MM5_CAMS模式的空間分辨率為15 km，時間分辨率為1 h。主要輸出產品包括降水場、云宏觀場、云微觀場和形勢場。其中MM5_CAMS預報的區域為103°～123.5°E、23°～35°N。這里，主要檢驗MM5_CAMS模式預報產品，檢驗的時間段為8月13～20日。

1.1 MM5模式日雨量預報與檢驗 日雨量實況資料采用全國中尺度雨量監測網逐時資料(07：00～次日07：00)累加得到。由于模式計算原因，MM5_CAMS模式預報日雨量采用的小時預報雨量(07：00～次日07：00)累加得到。MM5_CAMS預報時次大約是起報時次后23 h，如8月15日08：00起報，預報8月16日07：00～17日07：00逐時降水量累加，累加得到的日雨量預報值與實況累加雨量分布進行比較。從圖2來看，MM5_CAMS模式預報的日雨量大范圍降水區域與實況相當，層次也比較清晰，大值區域與實況落區也基本一致。但MM5_CAMS模式難以預報毛毛雨過程；部分局地強降水也不能完全預報出來，有漏報的現象；且某些局地強降水有空報。如18日浙江東部地區對流云團的降水區域，在模式中沒有體現；而在13、14日副高邊緣的局地降水，模式預報降水場比實況偏大。

1.2 云帶預報與檢驗 周毓荃等基于FY-2C/D靜止衛星遙感觀測，融合高空和地面觀測資料，研發了云宏微觀物理特性參數的反演技術方法，反演得到的光學厚度、云的有效粒子半徑、云頂高度、云頂溫度和液態水路徑等多種產品[1]。由于衛星反演光學厚度能較好地代表云特征分布情況，因此利用衛星反演光學厚度來檢驗MM5_CAMS模式預報的云帶。從圖3可以看出，大范圍云系與實況衛星反演相當吻合，且在15 km的分辨率下，能夠預報中尺度對流云團，雖然與實況衛星反演不能完全一一對應，大體上落區和時間段卻是一致的。從13、14日的預報來看，干旱區域14：00分布著分散的對流云團，而從當天衛星云圖反演來看，由于臺風尚未登陸，干旱區域處于副高邊緣，分布著午后分散對流云團；隨著15、16、17日臺風已登陸削弱成低氣壓系統，主要影響區域云團結構清晰，其預報的云帶與實況衛星云圖反演比較可以看出，大范圍的臺風云系相當吻合；18日開始，低壓系統南移至廣西境內，關注區域以臺風外圍云系為主，從云帶預報場和實況衛星反演來看，外圍云系和副高邊緣云系均比較吻合。

1.3 云垂直結構預報與檢驗 周毓荃等利用我國氣象業務探空秒數據，采用相對濕度閾值法分析云垂直結構，計算分析不同云垂直結構，開發了探空秒數據的實時讀取和計算方法，設計制作了云垂直結構探空分析顯示圖，初步形成了基于業務探空的云結構分析系統[2]。在該平臺下，利用08：00探空與云帶預報場剖面分析進行比較(圖4)，沿著貴陽、懷化、長沙、南昌分析探空反演云垂直結構，與MM5_CAMS模式預報云系的垂直結構進行比較。長沙和南昌探空站資料顯示，云頂在0 ℃附近，以暖云為主；而貴陽和懷化探空資料顯示，有較為深厚的云系，甚至其間還有間隙，這些云層結構在MM5_CAMS模式預報的時段和區域均有對應，因此可以利用模式預報云場的垂直結構來分析判斷人工影響天氣作業云系。

1.4 云頂溫度預報與衛星反演云頂溫度的比較 從圖5來看，MM5_CAMS模式預報云頂溫度范圍和量值與實況基本一致，但大值區域比實況在位置上略為偏南。針對小尺度局地對流云的預報，由于空間分辨率不夠精細，在模式產品中沒有得到很好的體現。如MM5_CAMS模式預報第2天14：00的云頂溫度分布場與實況衛星云圖進行反演的云頂溫度場相比較，可以看出預報場與實況場還是比較吻合。

2 作業條件預報與作業實況檢驗

8月12～19日，中國氣象局人工影響天氣中心制作下發《南方高溫旱區人工影響天氣作業條件監測分析與預報》產品，對第2天的作業條件進行了分析和預報，從作業條件區域預報與作業實況合成圖(圖6)來看，由于預報的是一天內的作業條件，因此無法與具體的作業時段進行比較，但從整體來看，頭天起報第2天的作業條件區域在第2天的作業實況分布圖上得到驗證。另外，由于模式空間分辨率的局限性，對于針對局地對流云系開展的地面作業區域，作業條件預報能力稍差。

3 結論

(1)MM5_CAMS人工影響天氣模式預報的云帶及其云垂直結構在人工影響天氣作業條件預報中有很強的指示意義，其范圍和落區與實況大體上比較吻合。

(2)利用探空資料分析云垂直結構，可以為模式預報云垂直結構提供佐證，能比較清晰地反映云層結構。

(3)MM5_CAMS人工影響天氣模式預報降雨量與實況相比，大范圍降水過程吻合得比較好，也能對局地強降水過程有所體現，但對毛毛雨過程效果不是很理想。

(4)根據云結構分析產品和人工影響天氣模式產品分析得到的人工影響天氣作業條件預報，在實際人工影響天氣工作中得到很好的應用，但在落區和時間段方面還需要進一步細化。

[1] 周毓荃，陳英英，李娟，等.用FY-2C/D衛星等綜合觀測資料反演云物理特性產品及檢驗[J].氣象，2008,34(12)：27-35.

[2] 周毓荃，歐建軍.利用探空數據分析云垂直結構的方法及其應用研究[J].氣象，2010,36(11)：50-58.

Examination of Weather Modification Conditions Forecast Products of High Temperature and Arid Regions in Southern China in 2013

XU Dong-ying1, TANG Lin1, GAO Lu-dong2

(1. Weather Modification Office of Hunan, Changsha, Hunan 410007; 2. Hunan Meteorological Bureau, Changsha, Hunan 410007)

The large range of drought appeared in the summer of 2013. In the middle of August, the weather modification center of China made and released 10 issue of weather modification conditions forecast products and tested the forecast products with the using of observation data when the "Utor" typhoon weather passed. The results showed that the forecast of the range and area of cloud bands and rainfall and the vertical structure of cloud and the reanalysis products of the sounding data fitted in nicely with the observational data. However, drizzle’s forecast was not so good and cloud top’s forecast was slightly lower.

Weather modification conditions; Forecast products; Examination; High temperature and arid regions in southern China

徐冬英(1964-)，女，湖南常德人，工程師，從事人工影響天氣管理與業務技術工作。

2015-04-20

S 165+.25

A

0517-6611(2015)17-215-04