Analysis of Storm-scale Ensemble Forecasts for an Extreme Rainfall Event Associated with a Monsoon Trough on 30 August 2018 in Guangdong
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摘要: 受季风槽影响，2018年8月30—31日华南地区出现一次极端暴雨过程，单日站点累计降水量达1 056.7 mm，刷新了广东有历史纪录以来新的极值。对于此次极端降水事件，常用的业务模式包括欧洲中期天气预报中心全球模式（ECMWF）、日本气象厅谱模式（JMA）和中国气象局广东快速更新同化数值预报系统（CMA-GD），都低估了降水强度。利用深圳市气象局业务对流尺度集合预报系统分析了此次特大暴雨过程，结果表明：对流尺度集合预报系统对本次特大暴雨过程具有比较好的预报能力，概率匹配平均最大雨量达348.7 mm·(24 h)-1，集合平均的强降水中心和观测基本一致，观测极值附近区域发生大暴雨（≥150 mm）概率最大值达到80%。选取了较“好”和较“差”集合成员预报进行对比分析，发现较“好”成员预报的强降水中心位置和观测基本一致，而较“差”成员预报的降水中心位置则偏向福建地区。较“好”成员预报出莲花山南侧地面中尺度辐合线较长时间的维持和缓慢移动，导致强降水雨团在莲花山脉附近不断地触发和维持，同时地形的阻挡作用使得对流系统在地形附近区域持续维持，造成了罕见的特大暴雨；而较“差”成员辐合区位于莲花山以北，对流形成后向东、向北移动，最终导致强降水预报位置偏向福建地区。Abstract: On 30 August 2018, an extreme rainfall event occurred in Guangdong Province with a record-breaking 24 h precipitation of 1056.7 mm. Operational forecasts from the ECMWF, JMA and CMA-GD greatly underestimated the precipitation amount. In this study, a storm-scale ensemble forecast system (SSEF) at 4 km grid spacing produced by the Shenzhen Meteorological Bureau was used to study this extreme event. The SSEF produced a high probability of occurrence for this rainfall event. The maximum ensemble probability of precipitation exceeding 150 mm day-1 was over 80%. The predicted maximum probability-matched mean rain rate was 348.7 mm day-1, and the predicted ensemble mean heavy rainfall center matched the observation well. To understand the main causes of forecast biases, the present study also analyzed the members of relatively good and bad performance in predicting the location of heavy rainfall. Close examination showed that the surface mesoscale convergence line predicted by the good member was located on the south side of the Lianhua Mountains. It moved slowly and persisted for a long time due to terrain blocking, causing heavy rainfall near the mountains. In contrast, the surface convergence line of the bad member was located north of the Lianhua Mountains. Without terrain blocking, the precipitation system moved towards the northeast, resulting in the mislocation of the forecasted heavy rainfall center.
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Key words:
- monsoon trough /
- extreme rainfall /
- ensemble forecasts /
- surface convergence line
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图 1 2018年8月30日08时NCEP FNL资料分析的天气形势图
a. 850 hPa风矢量图和风速图（阴影，单位: m/s）; b.200 hPa高度场（单位: dagpm）。
图 8 对流尺度集合预报系统30日08时起报30日20时（a~c）和31日02时（d~f）的6 h累计雨量（单位：mm）
（a）和（d）为集合成员M03，（b）和（e）为集合成员M07，（c）和（f）为观测融合雨量。
图 10 集合成员M03和M07在8月30日17时、21时和31日01时地面风场（a~c，矢量，单位：m·s-1；红色矢量为集合成员M03，黑色矢量为集合成员M07，黑色断线为成员M07预报的地面中尺度辐合线）和小时大于10 mm的雨量分布图(图d~i，单位：mm，等值线为雨量，等值线间隔为10 mm，其中d~f为集合成员M03小时雨量，g~i为集合成员M07小时雨量）
阴影为地形高度。
表 1 深圳对流尺度集合预报系统内层区域（4 km）不同模式成员的配置
集合成员序号 微物理参数化方案 边界层参数化方案 陆面模式 M00 Thompson MYJ方案 Noah M01 Morrison YSU方案 RUC M02 Morrison MYJ方案 Noah M03 Thompson ACM2方案 Noah M04 Morrison ACM2方案 RUC M05 WSM6 MYNN方案 Noah M06 WDM6 MYJ方案 RUC M07 Thompson YSU方案 Noah M08 WDM6 QNSE方案 Noah M09 Thompson MYNN方案 Noah 
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