2013年南方高温旱区人工影响天气作业条件预报产品检验

徐冬英，唐 林，高炉东

(1.湖南省人工影响天气办公室，湖南长沙 410007；2.湖南省气象局，湖南长沙 410007)



2013年南方高温旱区人工影响天气作业条件预报产品检验

徐冬英1，唐 林1，高炉东2

(1.湖南省人工影响天气办公室，湖南长沙 410007；2.湖南省气象局，湖南长沙 410007)

2013年夏季南方出现大范围干旱，8月中旬针对“尤特”台风登陆天气过程，中国气象局人工影响天气连续制作发布了10期作业条件预报产品。在此利用实况资料对预报产品进行检验，结果表明，云带预报与实况在范围和落区上均比较吻合；降雨量分布与实况相比，其范围和落区基本一致，但模式预报对毛毛雨降水过程不能很好体现；预报的云垂直结构与探空资料再分析产品吻合得比较好，其云顶高度略为偏低。

人工影响天气作业条件；预报产品；检验；南方高温旱区

2013年夏季，受西太平洋副热带高压影响，我国南方地区出现连续高温干旱天气，尤其以贵州、湖南的干旱情况最为严重。从7月20日全国气象干旱综合监测图(图1a)来看，贵州大部、湖南中部等地旱象初现；8月1日，长江以南地区旱情蔓延，强度加大(图1b)；8月10日，长江以南地区旱情最为严重，贵州、湖南、重庆南部、江西西部等地达到重旱，其中贵州和湖南大部分地区达到特旱(图1c)。8月11～20日，受“尤特”台风登陆的影响，旱情严重地区迎来了一次明显的降水天气过程，从8月20日全国气象干旱综合监测图(图1d)来看，特旱地区面积减小，旱情得到缓解。8月中旬针对“尤特”台风登陆天气过程，中国气象局人工影响天气连续制作发布了10期作业条件预报产品，笔者在此利用实况资料对预报产品进行了检验。

1 模式预报产品与检验

中国气象局人工影响天气中心于8月1日开始，每天制作《南方高温旱区人工影响天气作业条件监测分析与预报》产品，共制作了22期。8月22日之后，随着后期台风登陆给南方地区带来的降水，南方旱情完全得到缓解。

在服务期间，人工影响天气中心共运转2套数值预报模式，均采用了人工影响天气中心的云参数化方案，主要特点是：准隐式计算方案，确保计算正定、守恒；详细的双参数微物理方案。其中Grapes_CAMS模式的空间分辨率为25 km，时间分辨率为3 h；MM5_CAMS模式的空间分辨率为15 km，时间分辨率为1 h。主要输出产品包括降水场、云宏观场、云微观场和形势场。其中MM5_CAMS预报的区域为103°～123.5°E、23°～35°N。这里，主要检验MM5_CAMS模式预报产品，检验的时间段为8月13～20日。

1.1 MM5模式日雨量预报与检验 日雨量实况资料采用全国中尺度雨量监测网逐时资料(07：00～次日07：00)累加得到。由于模式计算原因，MM5_CAMS模式预报日雨量采用的小时预报雨量(07：00～次日07：00)累加得到。MM5_CAMS预报时次大约是起报时次后23 h，如8月15日08：00起报，预报8月16日07：00～17日07：00逐时降水量累加，累加得到的日雨量预报值与实况累加雨量分布进行比较。从图2来看，MM5_CAMS模式预报的日雨量大范围降水区域与实况相当，层次也比较清晰，大值区域与实况落区也基本一致。但MM5_CAMS模式难以预报毛毛雨过程；部分局地强降水也不能完全预报出来，有漏报的现象；且某些局地强降水有空报。如18日浙江东部地区对流云团的降水区域，在模式中没有体现；而在13、14日副高边缘的局地降水，模式预报降水场比实况偏大。

1.2 云带预报与检验 周毓荃等基于FY-2C/D静止卫星遥感观测，融合高空和地面观测资料，研发了云宏微观物理特性参数的反演技术方法，反演得到的光学厚度、云的有效粒子半径、云顶高度、云顶温度和液态水路径等多种产品[1]。由于卫星反演光学厚度能较好地代表云特征分布情况，因此利用卫星反演光学厚度来检验MM5_CAMS模式预报的云带。从图3可以看出，大范围云系与实况卫星反演相当吻合，且在15 km的分辨率下，能够预报中尺度对流云团，虽然与实况卫星反演不能完全一一对应，大体上落区和时间段却是一致的。从13、14日的预报来看，干旱区域14：00分布着分散的对流云团，而从当天卫星云图反演来看，由于台风尚未登陆，干旱区域处于副高边缘，分布着午后分散对流云团；随着15、16、17日台风已登陆削弱成低气压系统，主要影响区域云团结构清晰，其预报的云带与实况卫星云图反演比较可以看出，大范围的台风云系相当吻合；18日开始，低压系统南移至广西境内，关注区域以台风外围云系为主，从云带预报场和实况卫星反演来看，外围云系和副高边缘云系均比较吻合。

1.3 云垂直结构预报与检验 周毓荃等利用我国气象业务探空秒数据，采用相对湿度阈值法分析云垂直结构，计算分析不同云垂直结构，开发了探空秒数据的实时读取和计算方法，设计制作了云垂直结构探空分析显示图，初步形成了基于业务探空的云结构分析系统[2]。在该平台下，利用08：00探空与云带预报场剖面分析进行比较(图4)，沿着贵阳、怀化、长沙、南昌分析探空反演云垂直结构，与MM5_CAMS模式预报云系的垂直结构进行比较。长沙和南昌探空站资料显示，云顶在0 ℃附近，以暖云为主；而贵阳和怀化探空资料显示，有较为深厚的云系，甚至其间还有间隙，这些云层结构在MM5_CAMS模式预报的时段和区域均有对应，因此可以利用模式预报云场的垂直结构来分析判断人工影响天气作业云系。

1.4 云顶温度预报与卫星反演云顶温度的比较 从图5来看，MM5_CAMS模式预报云顶温度范围和量值与实况基本一致，但大值区域比实况在位置上略为偏南。针对小尺度局地对流云的预报，由于空间分辨率不够精细，在模式产品中没有得到很好的体现。如MM5_CAMS模式预报第2天14：00的云顶温度分布场与实况卫星云图进行反演的云顶温度场相比较，可以看出预报场与实况场还是比较吻合。

2 作业条件预报与作业实况检验

8月12～19日，中国气象局人工影响天气中心制作下发《南方高温旱区人工影响天气作业条件监测分析与预报》产品，对第2天的作业条件进行了分析和预报，从作业条件区域预报与作业实况合成图(图6)来看，由于预报的是一天内的作业条件，因此无法与具体的作业时段进行比较，但从整体来看，头天起报第2天的作业条件区域在第2天的作业实况分布图上得到验证。另外，由于模式空间分辨率的局限性，对于针对局地对流云系开展的地面作业区域，作业条件预报能力稍差。

3 结论

(1)MM5_CAMS人工影响天气模式预报的云带及其云垂直结构在人工影响天气作业条件预报中有很强的指示意义，其范围和落区与实况大体上比较吻合。

(2)利用探空资料分析云垂直结构，可以为模式预报云垂直结构提供佐证，能比较清晰地反映云层结构。

(3)MM5_CAMS人工影响天气模式预报降雨量与实况相比，大范围降水过程吻合得比较好，也能对局地强降水过程有所体现，但对毛毛雨过程效果不是很理想。

(4)根据云结构分析产品和人工影响天气模式产品分析得到的人工影响天气作业条件预报，在实际人工影响天气工作中得到很好的应用，但在落区和时间段方面还需要进一步细化。

[1] 周毓荃，陈英英，李娟，等.用FY-2C/D卫星等综合观测资料反演云物理特性产品及检验[J].气象，2008,34(12)：27-35.

[2] 周毓荃，欧建军.利用探空数据分析云垂直结构的方法及其应用研究[J].气象，2010,36(11)：50-58.

Examination of Weather Modification Conditions Forecast Products of High Temperature and Arid Regions in Southern China in 2013

XU Dong-ying1, TANG Lin1, GAO Lu-dong2

(1. Weather Modification Office of Hunan, Changsha, Hunan 410007; 2. Hunan Meteorological Bureau, Changsha, Hunan 410007)

The large range of drought appeared in the summer of 2013. In the middle of August, the weather modification center of China made and released 10 issue of weather modification conditions forecast products and tested the forecast products with the using of observation data when the "Utor" typhoon weather passed. The results showed that the forecast of the range and area of cloud bands and rainfall and the vertical structure of cloud and the reanalysis products of the sounding data fitted in nicely with the observational data. However, drizzle’s forecast was not so good and cloud top’s forecast was slightly lower.

Weather modification conditions; Forecast products; Examination; High temperature and arid regions in southern China

徐冬英(1964-)，女，湖南常德人，工程师，从事人工影响天气管理与业务技术工作。

2015-04-20

S 165+.25

A

0517-6611(2015)17-215-04