ISSN 1004-4965

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基于多分辨率模式的粤港澳前汛期降水与低层流场预报性能评估

曹雨然 王东海

曹雨然, 王东海. 基于多分辨率模式的粤港澳前汛期降水与低层流场预报性能评估[J]. 热带气象学报, 2025, 41(5): 728-744. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.061
引用本文: 曹雨然, 王东海. 基于多分辨率模式的粤港澳前汛期降水与低层流场预报性能评估[J]. 热带气象学报, 2025, 41(5): 728-744. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.061
CAO Yuran, WANG Donghai. A Multi-Resolution Model Evaluation of Pre-Flood Season Precipitation and Low-Level Flow Field Forecasts over the Guangdong-Hong Kong-Macao Region[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2025, 41(5): 728-744. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.061
Citation: CAO Yuran, WANG Donghai. A Multi-Resolution Model Evaluation of Pre-Flood Season Precipitation and Low-Level Flow Field Forecasts over the Guangdong-Hong Kong-Macao Region[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2025, 41(5): 728-744. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.061

基于多分辨率模式的粤港澳前汛期降水与低层流场预报性能评估

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.061
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2019YFC1510400

广东省基础与应用基础研究重大项目 2020B0301030004

澳门特别行政区科学技术发展基金 0009/2024/RIB1

详细信息
    通讯作者:

    王东海,男,广东省人,教授,主要从事中小尺度数值模拟研究。E-mail: wangdh7@mail.sysu.edu.cn

  • 中图分类号: P456.7

A Multi-Resolution Model Evaluation of Pre-Flood Season Precipitation and Low-Level Flow Field Forecasts over the Guangdong-Hong Kong-Macao Region

  • 摘要: 利用国家级气象站和探空站的观测数据,对2014—2018年4—6月期间粤港澳地区9 km和3 km分辨率区域数值天气模式的降水及低层流场预报结果进行了综合评估。研究采用传统降水评分、邻域法,并利用多种统计指标评估了不同分辨率模式在前汛期的降水与低层流场预报技巧的差异及其时间、空间变化特征,分析了不同分辨率的适用性;进一步探索降水预报与低层流场预报技巧之间的相互联系,为未来中尺度模式在区域预报中的优化提供参考。(1) 9 km、3 km分辨率模式对南海夏季风爆发前降水、低层流场预报水平均相对稳定;两种分辨率模式预报降水、低层流场预报能力均具有一定日变化,两者对08:00—12:00时段的预报更准确,而对物理过程更复杂的午后和夜间预报技巧相对不足。(2) 9 km分辨率模式常高估降水量,而3 km模式的整体预报结果时间和空间偏差更小,具体表现为这一分辨率模式对季风爆发后及午后时段的降水预测更精准,且对珠江三角洲和广东省北部山区等复杂地形的降水预报误差更小;此外,3 km分辨率模式预报技巧更加稳定,尤其对小雨、中雨及强降水的预报精度更高。(3) 与降水预报评估结论相似,3 km分辨率模式对低层流场的预报同样更出色;尤其是近地面温度场和比湿的预报中,能够更好地捕捉午后近地面温度和湿度条件的变化;在复杂地形区域对近地面温湿度的预报更精准。

     

  • 图  1  模式区域示意图

    图  2  2014—2018年观测(a~c)、9 km分辨率(d~f)、3 km分辨率(g~i)的4月(a、d、g)、5月(b、e、h)、6月(c、f、i)的日降水(mm·d-1)空间分布

    图  3  2014—2018年观测与9 km分辨率(a、c、e)、3 km分辨率(b、d、f)的4月(a~b)、5月(c~d)、6月(e~f)的日降水偏差(%)的空间分布

    图  4  4月(a)、5月(b)、6月(c)的日降水量概率密度(mm)

    图  5  4月(a~b)、5月(c~d)、6月(e~d)观测与9 km分辨率模式预报(a、c、e)、3 km分辨率模式预报(b、d、f)的逐6 h降水量POD评分

    图  6  图 5,但为TS评分

    图  7  4月(a~b)、5月(c~d)、6月(e~d)观测与9 km分辨率模式预报(a、c、e)、3 km分辨率模式预报(b、d、f)对零星降水(0.1 mm·h-1)、对流降水(8 mm·h-1)的逐小时降水量POD评分

    图  8  图 7,但为TS评分

    图  9  4—6月观测与9 km分辨率模式预报(d01)、3 km分辨率模式预报(d02)的逐6 h降水量FSS评分

    横坐标为邻域半径(km),纵坐标为降水量(mm)。

    图  10  4月(a~b)、5月(c~d)、6月(e~f)的观测与9 km分辨率模式预报(a、c、e)、3 km分辨率模式预报(b、d、f)对零星降水(0.1 mm·h-1)、对流降水(8 mm·h-1)的逐小时降水量FSS评分

    图  11  4月(a~c)、5月(d~f)6月(g~i)观测(a、d、g)、9 km WRF(b、e、h)、3 km WRF(c、f、i)模式预报的850 hPa风场与温度场(℃)

    图  12  2014—2018年观测与9 km WRF预报(a、c、e),3 km WRF预报(b、d、f)的10 m风矢量(箭头)及2 m温度(填色)的RMSE(单位:℃)在4月(a~b)、5月(c~d)、6月(e~f)的空间分布

    图  13  2014—2018年观测与9 km WRF预报,3 km WRF预报的02、08、14、20时次2 m温度4—6月的Bias(%)与RMSE(℃)

    图  14  2014—2018年4月(a~c)、5月(d~f)、6月(g~i)观测(a、d、g)、9 km WRF(b、e、h)、3 km WRF(c、f、i)模式预报的850 hPa风场(填色为比湿(g·kg-1))

    图  15  观测(OBS)与9 km WRF预报(a、c、e),3 km WRF预报(b、d、f)02、08、14、20时次925 hPa低层水汽通量与24 h平均水汽通量(填色,单位:kg·m-1·s-1)在4月(a~b)、5月(c~d)、6月(e~f)的RMSE值空间分布

    图  16  观测(OBS)与9 km WRF预报(d01),3 km WRF预报(d02)在4—6月02、08、14、20时次近地面2 m比湿的Bias(%)(a)、RMSE(g·kg-1)值(b)

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出版历程
  • 收稿日期:  2024-04-12
  • 修回日期:  2025-08-18
  • 网络出版日期:  2025-11-26
  • 刊出日期:  2025-10-20

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