利用WRF模式對梅雨季節一次降水過程的風場分析

陳 超，陳方遠，李習瑾，冉 陽，胡 萍

（銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300）

中國和日本的梅雨是春末夏初東亞夏季風季節進程中特有的雨季。從廣義上講，梅雨的開始幾乎與5月中旬東亞夏季風在南海地區的爆發同步。之后，隨著夏季風的向北推進，梅雨帶相繼在華南、臺灣，江淮流域，日本及朝鮮半島建立，梅雨帶在中國東部30°N附近通常是準緯向的，在朝鮮半島和日本地區是東—東北向[1]。

圖1 梅雨帶圖和青浦站雷達反射率圖

2014-06-24—2014-07-27，江淮地區的降水量突破了歷史同期的極值，江淮地區發生了一次極端降水事件。從圖1（b）的雷達回波圖可以看出，北京時間2014-06-26T16：06，較強的降水位于青浦站附近。當然，在江淮地區，當時也有很多地方發生了洪澇災害。

表1 不同的模式設計

1 方法

WRF模式是下一代中尺度數值天氣預報模式，它基于大氣研究和可操作性的預報需要所設計，其垂直坐標是地形跟隨靜力平衡坐標。WRF模式可以運行的范圍廣泛，從數十米到數千千米都可運行。針對這次降水過程，我們可以運用WRF模式作3日模擬，具體的時間是世界時間2014-06-24T06：00—2014-06-27T12：00，我們把前6 h當作模式的適應調整時間。為了檢驗不同起始條件及不同邊界條件的模擬效果，針對不同分辨率的起始條件、邊界條件和網格，我們作了4次模擬。表1和圖2顯示的是各自不同的模式和域的設計。分別對比B與C、C與D，我們可以評估不同分別率的初始和邊值條件及網格對實驗結果的影響。表2所示為模式的物理設計，由于計算資源的限制，我們假設物理設計和4 km的分辨率對重現梅雨活動都是恰當的，在積雨云沒有參數化的情況下，我們也認為4 km的分辨率足夠精細，所以沒有使用積云參數化方案。比較不同模式設計后，我們將會通過對最大降水量時期不同層次的風場分析來評估環流，利用觀測數據進行對比。

圖2 網格域的設計相當于不同模式的設計

表2 模式的物理設計

2 結果分析

圖3所示為2014-06-25T08：00—2014-06-26 T08：00、2014-06-26T08：00—2014-06-27T08：00的24 h累計降水的觀測值，圖4所示為2014-06-25T08： 00—2014-06-26T08： 00、2014-06-26T08：00—2014-06-27T08：00的 24 h累計降水的模擬值。很明顯，降水量的模擬值大于觀測值，而EC提供的降水中心的位置要優于FNL，所有降水中心的位置均在北緯30°以北。將B與C的條件分別帶入EC，得到的模擬很相似。對比觀測值，具有較高分辨率的D條件的模擬值是最優的。A，B，C，D 對的 2014-06-25T08：00—2014-06-26T08：00降水的模擬效果都較好，但是D模擬出了一條非常好的雨帶，盡管雨帶中有漏報的地方。對于2014-06-26T08：00—2014-06-27T08：00降水的模擬，A，B，C的落區均偏南，而D的模擬降水量級較好，因為D沒有應用積雨云參數化，所以我們認為在北緯30°地區，D沒有顯示出不真實的降水。綜上，我們認為擁有較高網格分辨率的D模擬可以更好地重現梅雨降水。

3 結論

通過WRF模式模擬江淮地區梅雨季節3天的降雨量，我們可以得到以下3個結論：①在所有模擬降水值均大于實況降水值的情況下，具有更高的分辨率，且沒有積雨云參數化的D條件能夠更好地模擬降水，無論是降水中心，還是降水量級，都比其他條件的模擬更準確。我們可得，積雨云的參數化是造成誤差的原因之一。②用ECWMF提供的初始和邊界條件模擬的效果比較好，但是量級偏大，使用歐洲中心不同分辨率的初始和邊界條件得到的模擬結果并沒有多大的不同，較高的0.5×0.5°分辨率的模擬結果也就在中心點的位置上表現得稍微好一點。③所有模擬的降水量均偏大，主要是由中高層天氣系統的偏差所造成的，例如，比較強的副熱帶高壓和南壓高壓會加強空氣的上升運動。因此，為了模擬梅雨，我們為模式提供更好的邊界條件，加強對大尺度環流的限制是必要的。

圖3 總降水量圖

圖4 24 h累計降水的模擬值

參考文獻：

［1］丁一匯，柳俊杰，孫穎.東亞梅雨系統的天氣-氣候學研究［J］.大氣科學，2007，37（6）：1082-1101.

［2］牛若蕓，蘇愛芳，馬杰，等.典型南澇（旱）北旱（澇）梅雨大氣環流特征差異及動力診斷分析［J］.大氣科學，2011，35（1）：95-105.