1 9—11月天气概况

2010年9—11月全国大部地区平均气温接近常年同期或偏高，与常年同期相比，西北地区大部、西藏大部、黑龙江西部和河南等地偏高1~2 ℃，新疆北部部分地区偏高2~4 ℃。全国平均降水量较常年同期明显偏多，是1984年以来同期最多，达到139.4 mm。除黑龙江大部、内蒙古东北部、山西西南部、陕西南部等地降水量偏少外，全国其余大部地区接近常年同期或偏多，其中新疆中部和南部、青海西北部、甘肃西部、内蒙古西部、西藏西北部等地偏多2倍以上。而新疆、内蒙古、海南平均降水量均为1961年以来历史同期最多值。

9—11月西北太平洋及南海海域生成编号的热带气旋有9个，其中有4个热带气旋在福建沿海登陆，登陆个数比常年同期偏多。其中，1011号超强台风凡亚比，为2010年西北太平洋和南海海域最强的台风。

2 资料

本文选取2010年9—11月T639、ECMWF及日本模式20时(北京时)零场和96~168小时预报场进行中期天气学检验及预报效果的对比分析，对比检验所用的资料包括各家模式的500 hPa高度场、850 hPa温度场和风场。T639模式资料分辨率为1.125°×1.125°等经纬网格，ECMWF(以下简称EC)及日本模式(以下简称JP)资料分辨率均为2.5°×2.5°等经纬网格。本文中T639模式和EC模式预报的西北太平洋副热带高压(以下简称副高)西伸脊点根据各自的500 hPa高度场和风场分析得到。

3 三种模式的中期预报性能检验 3.1 亚洲地区中高纬环流形势的预报检验

西风指数是反映大尺度环流形势演变和调整的重要指标，是中期预报最为常用的工具之一。图 1是根据2010年9—11月T639、EC及JP模式的500 hPa位势高度零场和96小时预报场计算得到的亚洲中高纬西风指数的逐日演变曲线。

9—11月，影响我国的冷空气比较频繁，气温变化幅度大。从三家模式的零场计算得到的西风指数逐日演变可以看到，西风指数有9次明显的下降过程。9月上旬西风指数下降幅度较小，冷空气势力不强，造成的影响不明显。9月16—26日西风指数不连续下降幅度近300 dagpm，期间冷空气势力加强，影响范围也显著增大，中国东部地区普遍出现4 ℃以上的降温，其中长江中下游及湖南、贵州、广西的部分地区降温幅度达12~14 ℃。10月，上旬环流形势比较稳定，中后旬经向环流趋势有两次增大调整的过程，分别对应中下旬的两次冷空气过程，其中21—27日的强冷空气影响范围广，大风降温剧烈，北方部分地区出现了初雪、初霜冻。11月，冷空气活动频繁，西风指数调整频繁，我国大部地区出现了大风降温天气，东北地区和内蒙古东部出现降雪，部分地区出现大到暴雪。

从西风指数的逐日演变可以看到(图 1)，三家模式96小时预报均能较好地预报出西风指数的变化，其中EC的96小时预报与其零场最为接近。从各家模式96~168小时预报值的时间序列与其零场时间序列的相关系数(图 2)可以看到，三家模式中EC预报性能最好，T639和JP在96~120小时内预报性能相近。此外，随着预报时效的增长，各家模式的相关系数都有所减小，其中T639在144小时后减小尤为显著。

3.2 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)是影响我国天气的主要天气系统之一，它与我国降水的分布以及气温的变化有密切的关系，并且能够反映出季节转变的特点，因此数值模式对副高的预报能力是衡量模式预报性能的重要标志之一。

如图 3和图 4所示，9月上中旬副高强度较强，脊线基本稳定维持在25°~30°N之间，西伸脊点有三次明显的西伸过程，9月8日20时到达了92.5°E。副高控制下的江南和华南地区高温少雨，而西侧的偏南气流给西南、西北、华北等地带来充沛水汽，导致青海、河南、陕西、湖北、四川、安徽等地出现大到暴雨。10月上旬南海有热带低压活动，副高东退，海南发生了月内第一次比较罕见的持续强降水过程。中旬有较强冷空气南下，副高南压，脊线维持在20°~25°N之间，西伸脊点位于110°E以西。受低层东北、偏东和东南气流的共同影响，12—18日海南再次出现持续性强降水。11月冷空气活动频繁，且势力加强，对应副高脊线再次南压。对于上述副高脊线位置的变化，EC和T639均能较好的预报。比较而言，EC的96小时预报与其零场更加接近，而T639的96小时预报与其零场在一些时段偏差较大。对于西伸脊点，EC的96小时预报虽然在一些时段预报的位置过于偏东，但变化趋势基本与实况一致，而T639的96小时预报的西脊点与其零场的偏差相对较大，尤其是10月下旬，96小时预报与零场多次相差30°以上。

3.3 850 hPa温度趋势检验

为了比较各模式对850 hPa温度的预报性能，选取40°N、117.5°E和25°N、115°E两个格点分别代表北方和南方地区(个别时间缺测以0 ℃代替，不纳入相关计算样本)，检验各家模式对850 hPa温度趋势变化的预报能力。从图 5中可以看到，9月中旬和10月下旬各有一次明显的降温过程，北方降温幅度都在10 ℃以上，南方在4 ℃以上。进入11月，降温过程比较频繁，且南方降温时间上滞后于北方。EC、T639和JP对北方(南方)的96小时预报值和零场的变化序列的相关系数分别是0.97(0.95)、0.97(0.94) 和0.96(0.95)，表明三家模式均能够较好地反映和预报出温度变化的趋势，但是96小时预报在降温幅度上和零场相比还是略有偏差。此外，三家模式对北方气温变化的预报均略好于南方。

3.4 热带气旋的预报能力检验

2010年9—11月，热带风暴狮子山、台风莫兰蒂和超强台风凡亚比、台风鲇鱼4个热带气旋先后在福建沿海登陆，登陆个数比常年同期偏多。其中“凡亚比”发展变化快，经过短短的67个小时即完成“热带风暴—强热带风暴—台风—强台风—超强台风”的“五级跳”，其19日在台湾花莲县附近沿海登陆，20日在福建漳浦县沿海再次登陆，特点是风力强，路径曲折多变，降雨强度大，影响范围大。下面以“凡亚比”为例分析各家模式对热带气旋的预报性能。

图 6给出9月18—20日20时和96小时预报的海平面气压场进行对比分析，18日“凡亚比”中心位于台湾以东洋面，JP和T639的96小时对其强度的预报显著偏弱，虽然EC较好地预报出强度，但是中心位置偏东；19日09时前后，“凡亚比”在台湾省花莲县沿海附近登陆，西行之后，20时中心位于台湾海峡区域，EC和JP均较好地预报出强台风的位置和强度，而T639的96小时的预报路径和零场有很大误差，偏在了东海南部海域。20日“凡亚比”再次在福建省漳浦县附近登陆，21日20时台风减弱为低压，中心位于福建一带，EC和JP的96小时的预报中心位置略偏北，JP预报低估了低压的强度。T639预报的位置还位于台湾海峡，明显偏东。比较而言，三家模式对“凡亚比”的预报性能存在较大差异，EC和JP对“凡亚比”路径的预报较好，但JP预报的台风中心强度偏弱。T639的预报强度偏弱，路径偏东。蔡芗宁、张涛、饶晓琴等^[1-3]针对不同热带气旋的预报性能分析表明，各家模式对热带气旋的预报各有优劣，但EC的中期预报能力相对较好。

4 小结

(1) 三家模式对2010年9—11月西风指数的中期预报和实况比较一致，能够反映出亚洲中高纬地区环流的调整和演变，对转折性、显著性的重大天气过程均有很好的反映和预报。随着预报时效的增长，模式对西风指数的预报性能降低，在144小时后T639降低尤为显著。

(2) EC对西太平洋副高的预报能力要好于T639，两家模式对副高脊线的预报能力均比对西伸脊点的预报能力强。

(3) 三家模式均能够较好地反映和预报出温度变化的趋势，但是96小时预报的降温幅度和零场相比还是略有偏差，对北方的预报均略好于南方。

(4) 对“凡亚比”这种强度变化快的超强台风，EC的预报具有较好的参考性，JP和T639的预报性能不稳定，JP预报的强度偏弱，T639预报的路径偏东。