2006, Vol. 32 2006年6—8月, 虽然编号台风不多, 但影响我国东南沿海的台风频率高、破坏力强。因此, 虽未出现持续性区域性强降雨带, 但江南、华南地区台风暴雨洪涝造成了严重的人员伤亡和巨大的经济损失。
6—8月, 我国极端高温天气出现的区域并不广, 华北地区基本无明显高温天气, 北京地区日最高气温在35℃以上的日数只有6天, 其中6月5天、7月1天, 8月北京没有出现日最高气温在35℃以上的高温天气, 出现了一个少有的“凉夏”。江淮、江南及华南地区高温天气也不严重, 武汉、长沙、南京等历史上有名的“火炉”极端最高气温均没有超过38℃。6—8月, 重庆持续高温晴热天气, 日最高气温在35℃以上的日数达51天, 其中8月份有29天日最高气温在35℃以上, 13天日最高气温在40℃以上, 出现了历史罕见的严重旱情, 四川东部及湖北西北部等地区也出现了不同程度的旱情。
2 资料以下我们将针对上述2006年6—8月天气特点和主要气象灾害, 对T213模式产品预报性能进行天气学检验, 检验的时效为96小时, 时次为20时(世界时), 为了使检验更具科学性和说服力, 同时还参照了ECMWF预报产品。文中所用资料有T213和ECMWF两家数值预报模式的20时次实况分析场和96小时预报场, T213模式的经纬网格为1.125°×1.125°, ECMWF为2.5°×2.5°。西北太平洋副热带高压(以下简称副高)脊线实况资料来自于中央气象台, T213模式和ECMWF模式预报脊线根据其500hPa高度场和风场分析得到。由于缺少5月28-31日预报资料, 检验时段为6月5日至8月31日。
3 T213模式与ECMWF模式中期预报性能检验 3.1 亚洲地区中高纬度环流形势演变和调整的预报检验西风指数是反映大尺度环流形势演变和调整的重要指标, 是中期预报制作过程中最为常用的预报工具之一。图 1是根据T213和EC模式500hPa高度实况分析和96小时预报计算所得的2006年6—8月亚洲中高纬度西风指数逐日演变曲线。
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图 1 2006年6—8月西风指数的逐日演变曲线 粗实线为T213实况分析场, 细实线为T213 96小时预报场, 粗虚线为ECMWF实况分析场, 细虚线为ECMWF 96小时预报场 |
从两模式实况分析来看, 3个月份中, 西风指数有2次明显的下降过程。第一次出现在6月13日前后至6月20日, 数值从250dgpm不连续下降到接近50dgpm, 表明亚洲中高纬度环流从纬向型转为经向型。在13—15日, 西风指数下降最为急剧的阶段, 我国中东部地区出现了一次大范围的降雨和降温过程。对这次天气形势的调整过程, T213预报的强度与实况基本一致, 但时间比实况滞后了3天。西风指数第2次明显下降过程出现在7月5日到11日, 数值从230dgpm左右下降到不足20dgpm, 为夏季下降幅度最大的一次。随后, 西风指数缓慢地不连续上升。由于大气环流长时间呈经向型, 冷空气频频南下, 我国中东部地区频繁出现阴雨过程, 致使华北、黄淮、江淮、江南等地高温天气不明显。对西风指数的这次调整过程, T213模式预报与实况基本一致, 峰值和谷值非常贴近, 调整时间也一致。24—25日, 西风指数在低指数阶段出现一次下降过程, 下降幅度虽不大, 但造成我国又一次大范围降温和降雨过程。北京7月24日日最高气温只有21.7℃, 凉气逼人。随着冷空气的南下, 江南、华南日最高气温也普遍降到28℃以下, 如广州27日的日最高气温只有27.5℃。对这次过程中西风指数的变化, T213模式预报也相当成功。8月份上旬末至中旬前期, 西风指数还出现了一次下降过程, 由此带来一次明显降雨和降温过程, T213模式对西风指数的峰值和谷值预报均比实况小, 会造成对冷空气势力估计不足。在其他时段, T213预报与实况相比, 或高或底, 无明显的系统性误差。
总体来看, T213模式对大型环流的重大调整过程预报能力较强, 因此对重大灾害性天气的预报有较好的指示意义。从图中还可以看出, T213模式的实况分析西风指数和ECMWF模式实况分析西风指数基本一致, 但T213模式的实况分析西风指数一般比EC实况分析数值要大。T213模式实况分析与预报偶尔出现反位相的现象, 而EC模式却极少出现这种情况, EC模式的预报跟实况更为一致。
3.2 温度趋势的预报检验图 2选取40°N、115°E和25°N、115°E两格点分别代表北方和南方地区, 检验T213对850hPa温度变化趋势的中期预报能力。由于2006年重庆高温干旱尤为突出, 特取30°N、107.5°N代表重庆, 检验T213对重庆地区气温的预报能力。从趋势来看, 北方地区(见图 2a)气温变化频繁, 变化幅度较大; 南方地区(见图 2b)气温变化较为缓和。T213模式的实况分析场和EC-MWF的实况分析场高度一致。对应前面所述的西风指数变化过程, 北方和南方地区850hPa温度都有不同程度的下降。T213模式对北方地区气温变化趋势预报与实况较为吻合, 且无明显倾向性误差。ECMWF模式却多次出现对温度的峰值预报过高、对谷值预报过低的情况, 这会造成对一些冷空气过程预报偏强。
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图 2 2006年6—8月北方地区(a)、南方地区(b)和重庆(c)850hPa温度演变逐日曲线 粗实线为T213实况分析场, 细实线为T213 96小时预报场, 粗虚线为ECMWF实况分析场, 细虚线为ECMWF 96小时预报场 |
对南方地区温度的实况分析, T213模式在数值上一般比ECMWF要小, 即温度偏低。96小时预报, T213模式温度预报存在明显偏低的系统性误差。7月中旬和7月下旬南方的两次明显降温, T213模式的降温幅度预报均明显偏小。而ECMWF则无明显系统性误差, 其预报场与其实况分析场更为一致。
重庆地区(见图 2c)6—8月850hPa温度在绝大部分时段高于20℃, 高于25℃的日数也相当多, 温度普遍高于纬度比它低的25°N、110°E地区, T213模式预报相当成功。对于重庆的主要几次降温过程(6月11—13、20—22日, 7月23—25日, 8月21—23日)的起讫时间和降温幅度的预报与实况基本吻合, 对重庆地区850hPa温度的诸多峰值的强度和出现时间的预报也与实况大体一致。对重庆地区温度的实况分析, T213在数值上存在比ECMWF偏高的情况。另外, T213模式预报与实况的峰值与谷值错位的次数较多, 而ECMWF预报实况分析场极少存在错位现象。这也反映T213对温度变化过程预报性能稍逊于EC-MWF模式。
3.3 西北太平洋副热带高压的预报检验西北太平洋副热带高压(以下简称副高)是夏季影响我国最主要的天气系统之一, 其南北方向的变化是影响我国雨带南北推移的重要因素。因此, 中期数值预报模式对副高的预报能力的高低是衡量该模式夏季预报性能好坏的重要标志。
如图 3所示2006年6月初, 副高较弱, 脊线比常年同期明显偏南; 6月中旬副高迅速北跳, 中旬末至下旬初, 脊线到达25°N以北, 之后直到8月的大部分时段内, 副高均较强大, 脊线比常年同期偏北。从图中可以看出, 6月上旬末开始, 副高脊线从15°N附近逐渐北抬, 到20日前后, 脊线北抬到约29°N, 随后脊线南落到24°N左右, T213较好地做出了预报。7月20日, 副高脊线出现一次明显的北抬过程, 最北达到35°N, T213模式预报非常成功。但T213模式对7月12日前后一次短暂的北抬过程未能预报出。7月下旬至8月, 副高脊线在27°N附近南北摆动, T213模式预报与实况基本一致。ECMWF模式对副高脊线的预报也非常成功, ECMWF模式预报曲线与实况趋势相对T213模式而言更为贴近一些。
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图 3 2006年6—8月副高西段脊线(110—130°E平均)演变曲线 图中粗实线为实况, 取自500hPa高空探测资料; 细实线和虚线分别为T213和ECMWF模式96小时预报脊线位置 |
为了更好地反映T213对副高的预报能力, 图 4给出了两模式对6—8月亚洲地区中低纬度平均500hPa高度实况分析和96小时预报。从图中可以看出, T213模式的实况客观分析场副高的强度比ECMWF的实况分析副高偏强, 但预报的副高南北位置与ECMWF的实况分析及96小时预报没有明显的差异。另外, 对于副高主体西端, T213模式实况分析和预报均比ECMWF实况分析和预报位置偏西, 更接近中国大陆。
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图 4 亚洲地区2006年6—8月平均500hPa高度场 a和b分别为T213模式实况分析和96小时预报, c和d分别为ECMWF模式实况分析和96小时预报, 单位:gpm, 阴影部分表示数值大于5880gpm |
2006年6—8月编号的热带气旋不多, 只有11个, 其中5个登陆我国, 登陆地点比较集中, 2个登陆广东南部沿海, 3个登陆福建—浙江一带沿海地区。我们以造成人员伤亡最为严重的0604号强热带风暴“碧利斯”为例分析T213模式对台风的预报能力。
0604号强热带风暴“碧利斯”于7月14日在福建霞浦县北壁镇登陆。该热带风暴登陆减弱后, 低压环流长期在江南、华南维持, 给湖南、福建、广东、江西、广西等省造成巨大人员伤亡和经济损失。该热带风暴虽势力不强, 但其减弱低压影响时间之长, 历史罕见。我们以台风登陆前1日(7月13日)、当日和登陆后第2日(7月16日)的850hPa风场对比分析T213模式的预报能力(见图 5)。
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图 5 T213模式和ECMWF模式对2006年7月13日、14日和16日850hPa风场实况分析及96小时预报 |
T213模式实况分析场显示7月13日强热带风暴中心位于台湾省东北部沿海附近, 而ECMWF模式实况分析风暴环流中心位于台湾中部。T213的96小时预报风暴中心已经到达闽浙交接的沿海地区, 登陆地点相似, 但登陆时间提前了一天。而ECMWF预报风暴中心位于台湾东南部洋面上。7月14日, 两个模式实况分析风暴中心位于福建省, 而T213模式预报位置仍比实况明显偏西, ECMWF模式预报中心位置位于台湾岛, 比实况偏东。风暴登陆后继续西行, 由于强盛的西南季风汇入江南南部至华南一带, 低压环流长时间维持。从两个模式实况分析场可见, 直到16日, 仍然维持明显的低压环流, 两模式对低压环流和季风的实况分析基本一致, 预报也较为成功, 但ECM-WF模式预报的低压中心仍偏东。由此可见, T213模式对于“碧利斯”的移动路径和登陆点的预报基本是成功的, 但行进速度比实况偏快, 登陆偏早; ECMWF预报风暴行进速度比实况偏慢, 登陆偏迟。
4 小结(1) T213模式对2006年6—8月的96小时500hPa西风指数的预报与实况趋势较为一致, 能较准确地反映亚洲中高纬度地区大型环流的演变和调整, 对重大天气过程有较好的预报能力。
(2) T213对北方的850hPa温度预报效果较好, 基本能反映北方地区气温的主要变化过程, 无倾向性误差, 预报性能优于ECMWF模式。对南方地区温度预报普遍比实况偏低, 气温变化幅度偏小, 预报效果不如ECMWF。T213模式对本年度长期高温干旱的重庆地区气温及其变化趋势预报较准确。
(3) T213模式对西北太平洋副热带高压南北摆动的预报与实况基本一致, 对副高主体的位置和强度预报较好, 对副高在大陆部分的预报比实况偏弱。
(4) T213模式对台风的移动趋势、登陆地点和登陆后路径有一定的预报能力, 但对台风移速预报过快, 登陆过早; 相反, ECMWF模式预报台风移速过慢, 登陆偏晚。