江西省多模式熱對流降水預報對比分析

朱 斌，鐘 鳴

(黎川縣氣象局，344600，江西，撫州)

0 引言

后汛期開始，每年7月中到8月底江西地區天氣晴熱高溫，干燥少雨[1]。但有研究表明，受副熱帶高壓控制下的地區午后也較容易出現由熱對流引發的局部陣性強降水。在對降水的強度與落區預報上，馬舒慶[2]等國內學者做了很多細致的研究，陳冬冬[3]等也分析了局地熱對流降水天氣的特點，形成了可用的預報方法。午后熱對流與由天氣系統造成的深淺對流的形成機制[4-7]不同，其主要特點是副熱帶高壓中心控制的地區，地表升溫快，與溫度形成巨大的溫差，有利于地表蒸發，為午后熱對流降水提供水汽條件。不僅如此，熱對流降水與地形特點等密切相關，由于江西地形以江南丘陵、山地為主，省境東、西、南三面環山地，盛夏也經常出現午后熱對流降水天氣現象。

突發性的強降水給人們的生活、重大活動、交通出行等帶來不便，主要發生于中小尺度天氣系統，空間尺度小，預報難度大。目前各家數值預報模式還不能對熱對流降水做到較好的量級和落區預報，而且目前國內外對于熱對流降水的研究還很少。通過分析2019年7月18日至8月13日每日14:00—20:00發生在江西省的午后熱雷雨帶來的強降水，根據副高位置對熱對流形式進行分類，再對比EC數值預報模式、華東區域模式中尺度系統、華東區域模式快速同化更新系統、JXMESO模式4家模式系統預報與降水實況，期望分析出4家模式系統對熱對流降水的差異性以及哪家模式系統有較好的指導性，為氣象工作者在日后對熱對流降水預報提供科學參考。

1 熱對流形式

通過對副熱帶高壓處于江西的位置，將熱對流形式分為3類。表1可知，一類為江西省完全處于副熱帶高壓控制下，處于該類形式的有7月21日、24—30日，一共8 d；一類為江西省處于副熱帶高壓半控制，即江西省一半地市區處于副熱帶高壓之內，江西省一半地市區處于副熱帶高壓之外，處于該類形式的有7月20日、22—23日以及31日至8月1日，一共5 d；一類為江西省未受副熱帶高壓控制，處于該類形式的有8月4—8日以及8月11—13日，一共7 d。其他時間為受臺風或臺風外圍影響，不再本次考慮內。

表1 熱對流形式與次數

2 各家模式對比

2.1 完全副高控制下

江西省完全處于副高控制下有8 d。表2可知，總體上對降雨落區的預報華東區域模式快速同化更新系統最為準確，7次預報準確，僅有1次出現偏差；其次為EC模式，有6次預報準確；華東區域模式中尺度系統則只有3次較為準確；JXMESO表現最差，僅有1次預報準確，其他基本空報。對降雨強度的預報仍然是華東區域模式快速同化更新系統最為準確，有6次預報準確；其次為華東區域模式中尺度系統，有4次預報準確；JXMESO僅有2次預報準確，EC模式更是只有1次預報準確。

表2 完全副高下各家模式對降雨落區和強度的預報準確次數

7月28日14:00—20:00在江西省贛州市中南部地區以及吉安市、萍鄉市一帶出現大到暴雨，局部超過70 mm。從圖1可知，EC模式對于整個降雨落區的預報較為準確，但是對整個強降水量級預報則偏差較大；JXMESO在降雨落區和強度上明顯表現較差，空報率較高；華東區域模式中尺度系統和快速同化更新系統27日20:00預報比較一致，將降水區域預報在江西中部地區一帶；快速同化更新系統28日08:00預報則比較準確，基本命中了贛州市一帶的強降水以及中部的分散性降水。

(a)7月28日14:00—20:00降雨實況；(b)EC模式7月27日20:00預報；(c)JXMESO 7月28日08:00預報；(d)中尺度系統7月27日20:00預報；(e)快速同化7月27日20:00預報；(f)快速同化7月28日08:00預報

2.2 副高半控制下

江西省處于副高半控制下有5 d。表3可知，總體上對降雨落區的預報華東區域模式快速同化更新系統和EC模式均表現較好，5次預報全部準確；JXMESO和華東區域模式中尺度系統則表現較差，均只有1次預報準確，其他基本空報。對降雨強度的預報華東區域模式快速同化更新系統和華東區域模式中尺度系統表現較好，3次預報準確，但是也出現2次偏差；JXMESO僅有1次預報準確；EC模式則完全漏報。

7月20日江西省中南部受副高控制，圖2可知，14:00—20:00在副高588線附近南昌市局部地區，宜春市東部，撫州市一帶以及在贛州市南部出現大到暴雨，局部單點超過100 mm。

(a)588線位置；(b)588線在江西省位置；(c)7月20日14:00—20:00降雨實況

表3 副高半控制下各家模式對降雨落區和強度的預報準確次數

圖3可知，EC模式對于整個降雨落區的預報較為準確，但是對降雨強度的預報則明顯較差，幾個強降水點都沒有預報出來；JXMESO整個落區和強度預報都不太準確；華東區域模式中尺度系統命中撫州市附近和贛州市南部的強降水點；快速同化更新系統20日08:00預報贛州市降水范圍偏大，強度偏強，撫州市和宜春市一帶的降水出現了空報；快速同化更新系統19日20:00預報最為準確，但是整體預報中北部的降水面偏大。

2.3 副高未控制下

江西省未受副高控制有8 d。表4可知，總體上對降雨落區的預報四家模式均不如上2種形式，華東區域模式快速同化更新系統5次預報準確，3次空報；EC模式4次預報準確，4次空報；華東區域模式中尺度系統2次預報準確；JXMESO依然僅有1次預報準確。降雨強度預報上4家模式也依然表現較差，華東區域模式快速同化更新系統3次預報準確；華東區域模式中尺度系統2次預報正確；EC模式和JXMESO均只有1次預報準確。

表4 副高未控制下各家模式對降雨落區和強度的預報準確次數

(a)7月20日14:00—20:00降雨實況；(b)EC模式7月19日20:00預報；(c)JXMESO 7月20日08:00預報；(d)中尺度系統7月19日20:00預報；(e)快速同化7月19日20:00預報；(f)快速同化7月20日08:00預報

8月13日14:00—20:00贛州市地區出現大到暴雨，九江市、宜春市局地單點出現強降水，最大單點超過100 mm。圖4可知，在落區預報上，EC模式、JXMESO、華東區域模式中尺度系統基本均漏報北部的降水，快速同化更新系統則預報較好；強度預報上，EC模式、JXMESO比較差，華東區域模式中尺度系統對贛州市降水有較為準確的預報，但是北部降水出現漏報，快速同化更新系統13日08:00預報贛州市降水整體偏東，12日20:00預報則相對較好。

(a)8月13日14:00—20:00降雨實況；(b)EC模式8月12日20:00預報；(c)JXMESO 8月13日08:00預報；(d)中尺度系統8月12日20:00預報；(e)快速同化8月12日20:00預報；(f)快速同化8月13日08:00預報

3 個例分析

在上文中實況與各家模式預報的對比中可看出，華東區域模式快速同化更新系統08:00預報較EC模式、JXMESO、中尺度系統3家模式對午后熱對流的預報有較好的準確性，7月28日快速同化更新系統就基本命中了贛州市一帶的強降水以及中部的分散性降水，但是有時與實況對比也依然會存在較大差異，7月20日快速同化更新系統08:00預報的贛州市降水范圍偏大，強度偏強，撫州市和宜春市一帶的降水出現了空報。該節從快速同化更新系統預報的雷達反射率和低層風向進行分析。

從7月28日快速同化更新系統08:00預報的雷達反射率與實況的對比中，如圖5所示。可以看出預報與實況比較一致，但是16:00左右位于萍鄉市的降水云團雷達回波快速同化更新系統沒有預報出來，導致漏報了萍鄉市一帶的強降水；同時18:00左右，宜春市、吉安市一帶的雷達回波預報偏大，導致這一帶的降水預報稍稍偏大。

而從圖6可以看出，快速同化更新系統06:00、07:00、09:00、10:00、27日20:00在贛州市雷達反射率的預報均出現不同程度的空報，對應在降水上則出現不同程度的漏報。

可以得出快速同化更新系統預報的雷達反射率與預報的降水有比較好的相關性，因此雷達反射率的預報準確率與實際降水會存在一些正相關的關系。但是快速同化更新系統隨著時間不斷更新，卻不一定越來越準確。

從低層850 hPa風場可以看出，如圖7所示，28日風向為偏南風，比較有利于贛州市南部雷達回波往贛州市持續發展，從而對贛州市地區造成強降水；快速同化模式上來看，28日08:00預報的風場與實況比較一致，實際上雷達回波的發展與實況也較為一致；而27日20:00的預報在中南部地區出現一些偏差，風向略偏西。整體上雷達回波的預報往贛州市西南方向發展，可能也是導致贛州市降水空報的原因。

4 結論

1)本次分析中EC對午后熱對流落區預報有較好的準確性，特別是完全處于副高控制下和副高半控制下，但是強度預報上整體偏差，與實際相差較大；中尺度系統落區預報較EC稍差一些，強度預報準確率稍強；JXMESO在落區和強度預報上則都缺乏準確性。

2)快速同化更新系統有較好的準確性，特別是08:00預報產品有較好指導性。

3)快速同化更新系統預報的雷達反射率和低層風場可能是影響預報準確率的因子。

(a)28日08:00預報14:00雷達反射率；(b)28日08:00預報16:00雷達反射率；(c)28日08:00預報18:00雷達反射率；(d)28日08:00預報20:00雷達反射率；(e)28日14:00雷達回波實況圖；(f)28日16:00雷達回波實況圖；(g)28日18:00雷達回波實況圖；(h)28日20:00雷達回波實況圖

(a)28日06:00預報17:00雷達反射率；(b)28日07:00預報17:00雷達反射率；(c)28日08:00預報17:00雷達反射率；(d)28日09:00預報17:00雷達反射率；(e)28日10:00預報17:00雷達反射率；(f)27日20:00預報17:00雷達反射率；(g)28日17:00雷達回波實況圖；(h)28日17:00-18:00 1 h降雨量

(a)28日08:00 850 hPa風場實況；(b)28日08:00預報08:00的風場和濕度；(c)27日20:00預報08:00的風場和濕度；(d)28日20:00 850 hPa風場實況；(e)28日08:00預報20:00的風場和濕度；(f)27日20:00預報20:00的風場和濕度