雷达反演潜热在华南区域数值模式汛期短时临近降水预报的应用试验

张诚忠; 薛纪善; 冯业荣; 万齐林

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2017.05.001

雷达反演潜热在华南区域数值模式汛期短时临近降水预报的应用试验

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.05.001

1.
中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室，广东广州 510640
2.
中国气象科学研究院，北京 100081

基金项目:

自然科学基金项目 41675099

自然科学基金项目 41475102

973项目 2015CB452802

广州市科技计划项目 201604020012

广州市科技计划项目 GYHY201406003

详细信息

通讯作者:
张诚忠，男，广西壮族自治区人，研究员，从事数值预报、资料同化和中小尺度天气研究。E-mail: cz_zh@grmc.gov.cn

中图分类号: P415.2
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出版历程
- 收稿日期: 2016-04-28
- 修回日期: 2017-04-08
- 刊出日期: 2017-10-01

APPLICATION EXPERIMENT OF LATENT HEAT RETRIEVED FROM RADAR ON SHORT-RANGE FORECASTING IN RAINY SEASON USING REGIONAL NUMERICAL MODEL OVER SOUTHERN CHINA

1.
Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology/Guangdong Provincial Key Laboratory of Regional Numerical Weather Prediction, CMA, Guangzhou 510640, China
2.
Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China

摘要

摘要: 为了评估潜热对短临降水预报的影响，基于雷达反演潜热的基础上，以2014年3月30日的强降水个例和2013年5月的31天为样本，进行了初值有无引入潜热释放引起位温增量的批量试验。(1)强降水个例模拟试验发现，初值引进潜热后预报的12 h累积降水中心与实况一致，预报的前4 h雷达反射率从范围、强度上更接近观测的反射率，逐小时TS比无潜热试验要高。(2)诊断分析表明模式初值引进潜热后，调整降水区域上空大气的温度结构，订正或加强次级环流，触发对流不稳定能量释放，利于成云致雨。(3)批量对比试验反映初值潜热对前12 h逐时降水预报一直保持正影响。
- 雷达反演潜热 /
- 华南区域数值模式 /
- 短时临近预报 /
- 资料同化
Abstract: Based on latent heat retrieved from radar reflectivity, comparison experiments of initial condition with and without nudging potential temperature increment due to latent heat are conducted for a case of heavy rain process that occurred on 30 march 2015 as well as for the 31 days of May 2013 to estimate the impact of latent heat on short-range precipitation forecast. The results are as follows. (1) The location of maximum center for predicting 12-hour accumulated precipitation is well reproduced with nudging latent heat, while the location of maximum center without nudging latent heat is far northward from the observed one. The hourly forecast reflectivity 4 hours ahead is close to the observed reflectivity in terms of area and intensity, and hourly TS (threat score) is higher than that without nudging latent heat. (2) Diagnosis analysis shows that nudging of latent heat at initial time could adjust the thermal structure of atmosphere in convective area, revising or enhancing the intensity of local secondary circulation, triggering the release of instable energy and being beneficial to the production of precipitation.(3) Analysis of batch experiments indicates that the initial condition with nudging latent heat has significant impact on hourly forecast in the first 12 hours.
- latent heat retrieved from radar /
- regional numerical model over Southern China /
- short-range forecast /
- assimilation of data

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图 1 华南精细数值天气预报模式范围

多边范围为降水评估范围。

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图 2 2014年3月30日00 UTC潜热释放引起的位温增量分布(单位：K/S)和观测雷达反射率(单位：dBz)

a.数值模式积分的潜热释放引起的位温增量(5 300 m); b.相应的观测雷达反射率(1.5 km高度)；c.订正后的位温增量分布(5 300 m)；d.沿113 °E的位温增量剖面图。

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图 3 模式nudging位温增量结束时刻的降水、有无nudging增量的位温、风场和对流有效位能差异

a.降水量，以及沿着113 °E有无nudging位温增量；b.位温差异剖面图；c.对流有效位能差异图；d.环流场差异图。彩色阴影为有无nudging位温增量的水汽差异(g/kg)。

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图 4 a.第1 h预报的925 hPa的水汽差(LH-CTRL)；b. 2 m温度差；c. CTRL试验的CAPE；d. LH试验的CAPE。

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图 5 模式积分1 h后的2 m温度和925 hPa上升区(红色阴影) a. CTRL试验；b. LH试验。

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图 6 预报的12 h累积降水量与实况 a. CTRL试验；b. LH试验；c.实况降水(单位：mm)；d. LH-CTRL。

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图 7 前4 h预报的3 km高度回波与实况回波对比图 a1~a4为实况；b1~b4为CTRL试验；c1~c4为LH试验。

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图 8 2014年30日00 UTC起报小雨(a)、中雨(b)、大雨(c)逐小时降水TS评分和中雨预报bias(d) 横坐标为小时。

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图 9 2013年5月1—31日的00 UTC起报小雨(a)、中雨(b)、大雨(c)平均逐小时降水TS和中雨预报bias(d) 横坐标为小时。

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表 1 试验设计

试验	模式初值场	边界条件	预报时效/h
试验一(CTRL)	00 UTC EC资料	EC预报场	12
试验二(LH)	00 UTC EC资料+NUDGING雷达反演潜热	同上	12
注：EC指欧洲数值预报中心资料。

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