华南暖区暴雨预报初始误差的敏感性分析

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本文基于高分辨的中尺度数值预报模式WRF,针对华南地区暖区暴雨预报初始场的敏感性及其可预报性开展研究分析。使用不同的初始场资料,分析了初始场质量对暴雨预报结果的影响,以及不同模式初始场关键物理量对暖区暴雨预报结果的敏感性,揭示了本次暖区暴雨触发的条件。并基于已有的最优模拟结果,利用集合预报对锋面暴雨和暖区暴雨误差的时空演变特征进行分析,在此基础上研究了锋面暴雨和暖区暴雨的可预报性,揭示了暖区暴雨难以准确预报的原因。全文的主要结论如下:欧洲中期天气预报中心(ECMWF)再分析资料相比美国国家环境预报中心的FNL分析资料,低层更加暖湿,且以探空资料作为真值对比发现,ECMWF资料低层误差小于FNL资料,ECMWF资料作为初始场可得到优于FNL资料的预报质量。两种预报结果对比发现,大尺度环流形式的微小差异引起了中小尺度系统的变化并最终影响了暖区暴雨预报质量,中小尺度系统对暖区暴雨影响更大。对于不同初始场物理量,暖区暴雨预报对初始水汽场最敏感,其他物理量对试验结果影响相对较小,水汽增加提前了对流触发的时间。地面强风速辐合,导致上升运动持续快速加强,将低层不稳定暖湿空气向高层输送,是产生暖区强降水的物理基础。华南地区暖区暴雨对于微小初始误差的敏感性强于锋面暴雨。在暖区暴雨预报过程中,初始误差迅速增长,而在锋面暴雨预报过程中初始误差增长较慢。锋面暴雨和暖区暴雨都是各种不同尺度系统共同作用的结果,对锋面暴雨影响较大的主要是较小的α尺度或较大的β尺度的对流系统。对暖区暴雨影响较大的主要是较小尺度的β尺度或γ尺度对流系统。暖区暴雨预报过程中误差增长的非线性特征更加明显,其内在可预报性低于锋面暴雨。提高大尺度系统的预报质量,可以改善锋面暴雨的预报效果;暖区暴雨主要受中小尺度系统影响,提高其预报准确率难度较大。
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