ISSN 1004-4965

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WRF模式对高影响浙江型台风微物理和边界层参数化方案的优化试验

徐亚钦 翟国庆 李国平 余贞寿 严红梅

徐亚钦, 翟国庆, 李国平, 余贞寿, 严红梅. WRF模式对高影响浙江型台风微物理和边界层参数化方案的优化试验[J]. 热带气象学报, 2017, 33(2): 201-211. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.02.006
引用本文: 徐亚钦, 翟国庆, 李国平, 余贞寿, 严红梅. WRF模式对高影响浙江型台风微物理和边界层参数化方案的优化试验[J]. 热带气象学报, 2017, 33(2): 201-211. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.02.006
Ya-qin XU, Guo-qin ZHAI, Guo-ping Li, Zhen-shou YU, Hong-mei YAN. OPTIMIZATION TEST FOR MICROPHYSICAL AND BOUNDARY LAYER PARAMETERIZATION OF HIGH-IMPACT ZHEJIANG TYPHOONS BY WRF MODEL[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(2): 201-211. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.02.006
Citation: Ya-qin XU, Guo-qin ZHAI, Guo-ping Li, Zhen-shou YU, Hong-mei YAN. OPTIMIZATION TEST FOR MICROPHYSICAL AND BOUNDARY LAYER PARAMETERIZATION OF HIGH-IMPACT ZHEJIANG TYPHOONS BY WRF MODEL[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(2): 201-211. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.02.006

WRF模式对高影响浙江型台风微物理和边界层参数化方案的优化试验

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.02.006
基金项目: 

国家自然科学基金 41675042

国家自然科学基金 41675057

财政部、科技部公益性行业(气象)科研专项 GYHY201006014

财政部、科技部公益性行业(气象)科研专项 GYHY201206042

详细信息
    通讯作者:

    李国平,男,重庆市人,教授,博士,主要研究方向:高原气象学和天气动力学。E-mail: liguoping@cuit.edu.cn

  • 中图分类号: P444

OPTIMIZATION TEST FOR MICROPHYSICAL AND BOUNDARY LAYER PARAMETERIZATION OF HIGH-IMPACT ZHEJIANG TYPHOONS BY WRF MODEL

  • 摘要: 选取近年来在浙江和福建登陆高影响浙江的9个西太平洋台风,利用WRF中尺度数值模式,选取多种微物理和边界层参数化方案,量化评估不同方案下的台风路径、强度和降水的模拟性能。结果表明,Kessler和SBU-YLin微物理方案对台风路径和强度模拟较好;而SBU-YLin在浙江降水上比Kessler评分相对更优、误差更小、相关性更佳,但其漏报率相对较高。MYNN2和BouLac边界层方案的最优台风路径和强度比例较高,而BouLac对浙江降水有更好的表现,其降水误差更小、相关性更好,且有更高的TS评分,特别是大雨以上量级或台风登陆前12 h。因此,SBU-YLin微物理和BouLac边界层方案相对更适合浙江台风模拟。此外,浙江沿海地区模拟雨量比实况偏少,且绝对误差较大,内陆反之;雨量误差与浙江地形有较好的对应关系。

     

  • 图  1  WRF模拟区域、台风路径和站点分布

    图  2  各微物理参数的台风平均路径误差 (a) 和平均绝对气压误差 (b)

    图  3  各微物理参数的浙江省24 h降水TS、BS (a) 和ETS (b) 评分

    图  4  各微物理 (a) 和边界层 (b) 方案下各台风24 h的降水泰勒图

    预报场到原点的距离代表标准差;预报场方位角的余弦代表相关系数;预报场到参考点(REF)的距离代表其均方根误差。

    图  5  各边界层参数的台风平均路径误差 (a) 和平均绝对气压误差 (b)

    图  6  各边界层参数的浙江省24 h降水TS、BS (a) 和ETS (b) 评分

    图  7  各边界层参数下台风登陆前12 h (a) 和登陆后12 h (b) 的浙江省台风降水TS评分

    图  8  台风平均路径误差分布

    填色格点表示路径误差值,格点数字表示相对初始时刻的积分时间。

    图  9  各参数化方案下的模拟和实况雨量间的平均绝对误差 (a) 和平均误差 (b)

    等值线表示地形高度。

    表  1  2007—2013年选取的9个西北太平洋台风情况

    年份 台风编号 名称 模起始时间/UTC 模拟结束时间/UTC 时间/UTC 起始气压/hPa
    2013 23 “菲特” 10月5日00时 10月7日12时 10月6日17时 960
    2013 12 “潭美” 8月20日12时 8月22日12时 8月21日19时 980
    2013 07 “苏力” 7月12日00时 7月14 00时 7月13 08时 950
    2012 11 “海葵” 8月6日12时 8月8日12时 8月7日19时 965
    2009 08 “莫克” 8月8日00时 8月10日00时 8月9日08时 970
    2008 08 “凤凰” 7月27日12时 7月29 12时 7月28 14时 960
    2007 16 “罗莎” 10月6日00时 10月8日00时 10月7日08时 925
    2007 13 “韦帕” 9月17日12时 9月19日12时 9月18日19时 935
    2007 09 “圣帕” 8月17 12时 8月19 12时 8月18 18时 930
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    表  2  微物理和边界层参数化方案设计表

    微物理试验 (边界层YSU) 微物理方案 边界层试验微物理SBU-YLin 边界层方案
    mp sen1 Kessler bl sen1 YSU
    mp_sen2 Lin bl_sen2 MYJ
    mp_sen3 WSM6 bl_sen3 QNSE
    mp_sen4 Goddard bl_sen4 ACM2
    mp_sen5 Thompson bl_sen5 MYNN2
    mp_sen6 Morrison 2-mom bl_sen6 BouLac
    mp_sen7 SBU-YLin bl_sen7 UW
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    表  3  微物理参数下各台风最佳路径、绝对气压误差方案

    台风编号 1323 1312 1307 1211 0908 0808 0716 0713 0709
    平均路径误差最佳(mp) sen3 sen5 sen1 sen3 sen1 sen4 sen7 sen6 sen7
    平均绝对气压误差最佳(mp) sen1 sen7 sen4 sen1 sen5 sen3 sen7 sen1 sen2
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    表  4  微物理参数下各台风最佳雨量方案

    台风编号 1323 1312 1307 1211 0908 0808 0716 0713 0709
    大雨最佳 (mp) sen7 sen7 sen1 sen3 sen4 sen3 sen7 sen7 sen2
    暴雨最佳 (mp) sen7 sen7 sen1 sen3 sen6 sen4 sen6 sen7 sen5
    大暴雨(mp) sen4 sen7 sen6 sen3 sen5 sen4 sen6 sen7 sen1
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    表  5  各微物理参数下台风雨量误差和相关系数

    方案名 平绝对误差/mm 方误差/mm 相关系数
    mp_sen1 55.67 75.51 0.50
    mp_sen2 50.91 69.14 0.54
    mp_sen3 49.37 67.85 0.55
    mp_sen4 47.60 64.47 0.55
    mp_sen5 47.06 64.38 0.55
    mp_sen6 50.53 68.11 0.53
    mp_sen7 46.11 61.53 0.56
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    表  6  各边界层参数下各台风最佳路径、绝对气压误差方案表

    台风编号 1323 1312 1307 1211 0908 0808 0716 0713 0709
    平均距离误差最佳 (bl) sen5 sen7 sen4 sen5 sen5 sen6 sen6 sen5 sen6
    平均绝对气压误差最佳 (bl) sen5 sen1 sen5 sen5 sen5 sen6 sen6 sen4 sen5
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    表  7  各边界层参数下各台风最佳雨量方案表

    台风编号 1323 1312 1307 1211 0908 0808 0716 0713 0709
    大雨最佳 (bl) sen1 sen4 sen4 sen6 sen1 sen6 sen1 sen5 sen5
    暴雨最佳 (bl) sen6 sen3 sen6 sen5 sen5 sen6 sen3 sen6 sen7
    大暴雨最佳 (bl) sen6 sen3 sen1 sen5 sen1 sen7 sen3 sen3 sen7
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    表  8  各边界层各参数下台风雨量误差和相关系数

    方案名 均绝对误/mm 均方误/mm 相关系数
    bl_sen1 46.11 61.53 0.56
    bl_sen2 46.24 62.45 0.54
    bl_sen3 49.26 66.22 0.52
    bl_sen4 53.40 69.32 0.48
    bl_sen5 43.71 61.14 0.55
    bl_sen6 45.98 61.97 0.57
    bl_sen7 49.49 65.58 0.52
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-20
  • 修回日期:  2016-07-06
  • 刊出日期:  2017-04-01

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