资料同化对2017年登陆广东沿海台风的短期降水与路径预报影响

张诚忠; 薛纪善; 黄燕燕; 戴光丰

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2019.052

资料同化对2017年登陆广东沿海台风的短期降水与路径预报影响

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.052

张诚忠^1, ,,
薛纪善^{1, 2},
黄燕燕¹,
戴光丰¹

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 510641
2.
中国气象科学研究院，北京 100081

基金项目:

国家自然科学基金项目 41675099

国家自然科学基金项目 41705089

广东省科技计划项目 2017B02024400

广东省科技计划项目 2015B020217001

详细信息

通讯作者:
张诚忠，男，广西壮族自治区人，研究员级高级工程师，博士，主要从事数值预报、资料同化和中小尺度天气研究。E-mail:cz_zh@gd121.cn

中图分类号: P435
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出版历程
- 收稿日期: 2018-12-06
- 修回日期: 2019-06-28
- 刊出日期: 2019-10-01

IMPACT OF DATA ASSIMILATION ON SHORT-TERM PRECIPITATION FORECAST AND TRACK FORECAST OF TYPHOON LANDING IN THE COASTAL AREA OF GUANGDONG IN 2017

1.
Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology/Guangdong Provincial Key Laboratory of Regional Numerical Weather Prediction, CMA, Guangzhou 510641, China
2.
Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China

摘要

摘要: 利用华南精细数值天气预报模式，设计了无同化资料(CTRL)、同化雷达反演水汽(EXP1)以及同化雷达反演水汽、地面和探空资料(EXP2)三个试验，对2017年登陆广东沿海的四个台风降水预报与路径预报进行模拟，以评估资料同化对登陆台风短期降水预报、路径预报的影响。分析结果如下：雷达反演水汽同化后对未来24小时降水预报技巧均有正的改善，对台风路径预报影响不大；在此基础上同化地面、探空资料后对台风路径预报有改进，对降水预报改进不明显(与EXP1比)。通过诊断分析台风“玛娃”，发现模式初值场水汽的增量配合对流上升区有利于短时间内成云致雨，从而提高短时降水预报；地面及探空资料同化有利于登陆台风的短时路径预报。
- 资料同化 /
- 台风 /
- 降水路径及预报
Abstract: Based on the south China fine numerical weather prediction model, three different experiments are designed-one with assimilation of radar-retrieved water vapor(EXP1), the second with assimilation of radar-retrieved water vapor plus surface and sounding data(EXP2), and the third without assimilation (CTRL)-to assess the impact of data assimilation on the prediction of short-term precipitation and the track of typhoon landing in the coastal area of Guangdong in 2017. Results are as follows. After the assimilation of radar-retrieved water vapor, the skill of the precipitation prediction is improved, and the impact of assimilation on the typhoon track forecast is not significant. The skill of track forecast is improved with assimilation of radar-retrieved water vapor plus surface and sounding data, while the improvement of precipitation forecasts is not significant compared with EXP1. Through the diagnosis and analysis of the typhoon"Mawar", it is found that the couple of the increase of water vapor in the initial field and the updraft is conducive to the production of cloud and rain water in a short time, thus improving the short-term precipitation forecast; the assimilation of surface and sounding data is conducive to the improvement of the short-term track forecast of landing typhoon.
- data assimilation /
- typhoon /
- track and precipitation forecast

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图 1 年登陆广东沿海的台风路径图（每隔2小时台风位置）

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图 2 台风“苗柏”三组试验的降水TS、预报偏差与路径预报

a. 24小时各量级降水TS；b. 24小时降水预报偏差；c.逐两小时路径预报(蓝色: CTRL；红色：EXP1；紫色：EXP2；黑色：实况)；d.各试验路径预报误差（单位：km）。

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图 3 同图 2，但为台风“天鸽”

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图 4 同图 2，但为台风“帕卡”

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图 5 同图 2，但为台风“玛娃”

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图 6 2017年9月3日10时雷达观测资料、同化的资料站点、同化增量分布图

a. 3日10时3 km雷达反射率(单位：dBz）；b.同化的资料站点图；c.同化后3 km高度水汽增量图(单位：g/kg）；d. 500 hPa风场增量，黑点为台风位置（单位：m/s）。

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图 7 CTRL、EXP2与实况观测的累积3小时（第一列）、6小时（第二列）、12小时（第三列）降水量

单位：mm。

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图 8 沿着114 °E的经向剖面图

a.水汽差异(g/kg)与风速环流差异图(V与W×10合成风速，单位：m/s)；b.潜热差异(K/S)与风速环流差异图((V与W×10合成风速, 单位：m/s)。

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图 9 三组试验逐小时的降水TS图

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图 10 台风北侧的u（a）、v(b)分量差（EXP2-CTRL）时间演变图

u、v分量计算范围为图 6d的黑色矩形框（单位：m/s）。

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表 1 物理过程设置

物理参数化方案	参数设置
积云对流参数化方案	SAS
短波辐射方案	Dudhia
长波辐射方案	RRTMM
云微物理参数化方案	WSM6
边界层参数化方案	MRF
陆面过程参数化方案	SLAB

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表 2 2017年登陆广东台风

台风名称	起报时间（预报时效均为24小时）	台风登陆时间、地点
苗柏”	6月12日12时	12日15时在深圳登陆
“天鸽”	8月23日00时	23日04时在广东珠海登陆
“帕卡”	8月27日00时	27日01时在广东台山登陆
“玛娃	9月3日00时	3日10时在广东汕尾登陆

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表 3 模拟试验设计

试验	同化的资料
CTRL	无
EXP1	雷达反演水汽资料（qv）
EXP2	雷达反演水汽资料+探空、地面（qv, h, u, v）

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