京津冀强降水日变化的多模式预报偏差及成因分析

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突发性强降水的精准预报对京津冀大城市群防灾减灾意义非凡.现行业务数值模式的强降水预报存在哪些普遍问题和怎样的偏差特征?可能的物理原因是什么?文章将强降水事件分为强天气系统强迫和弱天气系统强迫两类情况,聚焦京津冀地区开展强降水过程的精细化预报偏差分析,以期为预报订正的方向和幅度提供量化指导,提升强降水预报准确率.研究显示:高频次和低强度降水偏差是模式预报的普遍问题.高频次降水偏差主要出现在午后山区,高分辨率中尺度模式相对全球模式可较好提升午后强降水预报,但夜间强降水预报存在明显偏差.强天气系统强迫类型强降水的频次和强度空间分布与地形具有显著关联,随模式分辨率提升预报可获得较大改进;弱天气系统强迫类型强降水的预报能力显著降低,高分辨率全球模式和区域中尺度模式对其日内传播预报均存在显著偏差,其原因是模式对局地热力环流描述存在缺陷,对边界层动力描述亦有不足.基于上述偏差分析,降水频次偏差和强强迫类型强降水预报偏差是以与地形高度相关的系统性偏差为主,可通过提升模式分辨率或客观订正改进;而弱强迫类型降水预报偏差属于强非线性偏差,其物理认知和预报改进均具有很大挑战.
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