ISSN 1004-4965

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2021年7月17日长江中下游地区β中尺度低涡及其模式预报不确定性分析

庄潇然 康志明 徐渊 马晨 李昕 孙世玮

庄潇然, 康志明, 徐渊, 马晨, 李昕, 孙世玮. 2021年7月17日长江中下游地区β中尺度低涡及其模式预报不确定性分析[J]. 热带气象学报, 2022, 38(5): 680-693. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.062
引用本文: 庄潇然, 康志明, 徐渊, 马晨, 李昕, 孙世玮. 2021年7月17日长江中下游地区β中尺度低涡及其模式预报不确定性分析[J]. 热带气象学报, 2022, 38(5): 680-693. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.062
ZHUANG Xiaoran, KANG Zhiming, XU Yuan, MA Chen, LI Xin, SUN Shiwei. FORECAST UNCERTAINTY OF A MESO-β-SCALE VORTEX ON JULY 17, 2021 IN THE MIDDLE AND LOWER REACHES OF THE YANGTZE RIVER[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(5): 680-693. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.062
Citation: ZHUANG Xiaoran, KANG Zhiming, XU Yuan, MA Chen, LI Xin, SUN Shiwei. FORECAST UNCERTAINTY OF A MESO-β-SCALE VORTEX ON JULY 17, 2021 IN THE MIDDLE AND LOWER REACHES OF THE YANGTZE RIVER[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(5): 680-693. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.062

2021年7月17日长江中下游地区β中尺度低涡及其模式预报不确定性分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.062
基金项目: 

国家自然科学基金项目 42105008

南京气象科技创新研究院北极阁开放研究基金 BJG202103

详细信息
    通讯作者:

    康志明,男,福建省人,研究员级高级工程师,主要从事集合预报和定量降水预报研究。E-mail:kangzm@cma.gov.cn

  • 中图分类号: P456.7

FORECAST UNCERTAINTY OF A MESO-β-SCALE VORTEX ON JULY 17, 2021 IN THE MIDDLE AND LOWER REACHES OF THE YANGTZE RIVER

  • 摘要: 2021年7月16—17日,在大尺度鞍型背景场中长江中下游地区生成了准静止的β中尺度低涡系统,造成苏皖地区出现局地特大暴雨及雷暴大风天气。欧洲中心(EC)控制预报对低涡位置的描述较实况明显偏北,由此在降水预报中也呈现出较大偏差,给预报决策带来较大误导。采用EC控制和集合预报产品,并基于“预报挑战度(MFC)”和“可预报性演变指数(PHDX)”等客观方法对低涡及降水预报不确定性进行分析,并在此基础上探讨模式偏差成因,得到以下结论:(1)对流层低层低涡东侧西南气流和东南气流的辐合以及低空急流的水平涡度输送是低涡发展的主要动力因素,而低涡东侧和南侧降水的潜热释放则构成低涡发展的热力因素;(2)EC控制预报不同起报时次均出现低涡位置偏北及雨带预报偏北现象,其集合预报产品离散度无法覆盖实况降水,揭示了此次过程的低可预报性,MFC和PHDX则能够客观指示此次过程低可预报性;(3)前期模式对低涡南侧西南气流南风分量预报偏大及对东侧辐合区刻画偏北造成前期东段降水偏北,而后在潜热释放、低空急流与低涡正反馈机制影响下,偏北的降水区造成低涡进一步预报偏北,最终导致整个时段预报较观测呈现巨大差异。

     

  • 图  1  7月16日20时(a1~a3)、17日02时(b1~b3)、17日08时(c1~c3)、17日14时(d1~d3)500 hPa高度场和风场(第一行)、700 hPa流场(第二行)和850 hPa流场和相当位温(第三行)天气形势演变

    图  2  7月17日02时(a)、08时(b)、14时(c)、20时(d)实况逐6 h降水演变(单位:mm)

    红框和蓝框分别为低涡南侧暖区降水和东侧急流辐合降水子区域。

    图  3  7月16日08时起报的EC控制预报对流调整时间尺度(单位:h)

    a. 7月17日02时;b. 7月17日08时;c. 7月17日14时;d. 7月17日20时。

    图  4  7月17日02时(a1~d1)、08时(a2~d2)、14时(a3~d3)的850 hPa涡度收支情况(单位:PUV)

    a1~a3.水平平流项(HADV);b1~b3.垂直平流项(VADV);c1~c3.散度项(CONV);d1~d3.倾斜项(TILT)。

    图  5  低涡东侧降水区域(a,图 2a蓝框)和南侧降水区域(b,图 2a红框)的垂直降水性水物质(雨水含量和冰水含量之和,填色,单位:g/kg)和位涡(等值线,单位:PVU)的垂直演变图

    图  6  15日20时(a1~d1)、16日08时(a2~d2)、16日20时(a3~d3)起报的EC控制预报6 h累积降水

    a1~a3. 17日02时;b1~b3. 17日08时;c1~c3. 17日14时;d1~d3. 17日20时。单位:mm。

    图  7  15日20时(a1~d1)、16日08时(a2~d2)、16日20时(a3~d3)起报的预报挑战度(MFC,填色)与集合离散度(SPRD,等值线范围为5~30 mm,间隔为5 mm)

    图  8  15日20时(a1~b1,a2~b2)、16日08时(c1~d1,c2~d2)、16日20时(e1~f1,e2~f2)起报的850 hPa水平风场U分量(第一行)和V分量(第二行)的预报挑战度(MFC,填色)与集合离散度(SPRD,等值线,间隔为5 mm)

    图  9  17日02时(a1~d1)、17日08时(a2~d2)、17日14时(a3~d3)预报偏北区域(红框)的平均6 h累积降水与前期(6 h前)环境场的ESA

    a1~a3. 500 hPa位势高度;b1~b3. 850 hPa位势高度;c1~c3. 850 hPa纬向风;d1~d3. 850 hPa经向风。各子图中的等值线或风矢量为对应时次的集合平均场,阴影区域表示通过0.05显著性检验。

    图  10  17日08时EC集合预报选定成员的6 h累积降水以及850 hPa风场

    a. 优成员GOOD;b. 差成员POOR;c. 二者的差值。

    图  11  ERA5(a)、EC(b)2021年7月16日08时起报沿低涡中心的3 PUV位涡演变动态经向剖面

    图  12  华东雷达拼图、PWAFS模式预报和基于PWAFS分析场的对流尺度集合预报成员17在17日08时(a~c)、17日14时(d~f)的组合反射率

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-26
  • 修回日期:  2022-02-06
  • 网络出版日期:  2023-01-17
  • 刊出日期:  2022-10-20

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