T639和WAFS产品对贵阳机场辐射雾预报能力的对比分析

刘贵萍，李跃春

(1.贵州省民航贵州空管分局，贵州 贵阳 550012;2.贵州省民航西南空管局，四川 成都 610202)

T639和WAFS产品对贵阳机场辐射雾预报能力的对比分析

刘贵萍，李跃春

(1.贵州省民航贵州空管分局，贵州 贵阳 550012;2.贵州省民航西南空管局，四川 成都 610202)

该文使用T639、WAFS数值产品对贵阳龙洞堡机场2010年8月27日、28日两次辐射雾的生消进行预报，讨论两种产品的预报能力，并探讨提高精细化预报的可行性。

数值预报产品;辐射雾;精细化预报

1 前言

2010年8月27日世界时18时(以下均为世界时)，华夏航空公司CRJ200/B-3001号机执行G5274石家庄至贵阳航班任务，在贵阳机场着陆过程中发生擦右机翼尖的严重不安全事件。当时机场天气现象雾，能见度600 m，01号跑道RVR在450～700 m之间变化，天气状况碧空。预报员在27日发布的有效时段0 606、1 818的24 h预报中预报1 824将出现短时能见度低于500 m，28日02时后转5 000 m。目前贵阳机场做预报的主要参考数值产品是国家气象局下发的T213，时间分辨率6 h，即将引进的 T639和WAFS数值产品时间分辨率3 h。本文研究T639和WAFS数值产品对贵阳机场辐射雾生消的预报能力，是为精细预报辐射雾生消提供依据。

2 天气过程介绍

2.1 天气形势

2010年8月26日00时500 hPa(图略)四川南部到云南中部有一小槽，贵州处于槽前西南气流控制，27日00时小槽移到贵州中部，27日12时贵州转高压脊前西北气流控制，这种形势一直维持到29日00时。地面冷锋于26日00时过贵阳，27日00时移到广西境内。冷锋过境导致贵州全省大面积降水。贵阳龙洞堡机场从26日04时出现小雨，一直持续到27日02：10。27日12时冷锋入海，贵州转冷锋后冷高压控制，直到29日00时。此期间700 hPa、850 hPa贵州为高压脊前偏北气流影响。该高压脊导致了与辐射雾有关的碧空和微风天气。

2.2 各天气要素的演变情况

从地面观测纪要栏记录的能见度变化来看，27日17：51 为 1 300 m，17：59 降为 600 m，其后低于600 m，一直到28日01：26上升到800 m，01：36到1 200 m，04时到10 000 m。夜间22：24又下降到1 000 m，22：36 为 700 m，一直持续到 29 日 00：28上升到800 m，00：38到2 000 m以上。从纪要栏记录还可以看出，27日雾比28日浓，最低能见度100 m，出现在日出前27日22：51，28日雾最低能见度600 m，出现在28日23：10。27日雾持续了7 h 37 min，28日雾仅持续2 h4 min，起得早的雾晚消散，起得晚的雾早消散。

从27日00时到29日12时各要素随时间的变化来看，27日00时天气现象小雨，总云量8，低云云底高240 m，相对湿度96%。02：10降水停止，低云云底高逐渐抬升，相对湿度减小，09时天空裂开，总云量7，相对湿度77%，天空没有低于300 m的云。随着日落到来，温度降低，相对湿度上升，整层转高压脊控制，地面转高压控制，风向为东北风，风速0～2 mps，天空状况转好，15时碧空，总云量0，晴空辐射冷却加强，18时温度从15时的14.5℃降到12.4℃，相对湿度100%，能见度降到600 m，开始低于贵阳机场降落标准。

由于天气形势稳定，天空状况良好，28日整天少云到多云，15时又转为碧空，辐射冷却加强，23时出现当日的最低温度12.0℃，相对湿度100%，又出现辐射雾，能见度700 m。

3 T639、WAFS介绍

3.1 T639模式介绍

T639L60模式［1］(简称T639)是我国自主研发的全球中期数值预报系统，于2007年12月通过准业务化验收，开始运行。是通过对T213模式进行性能升级发展而来，具有较高的模式分辨率，达到全球水平分辨率0.281 25°×0.251 25°(30 km)，垂直分辨率60层，模式层顶从10 hPa升至0.1 hPa，并采用Rayleigh摩擦增加平流层的稳定性。具有较高的边界层垂直分辨率，850 hPa以下有12层，对边界层过程有更加细致的描述，更适合支撑短时临近预报。

3.2 WAFS系统介绍

WAFS［2］(英文全称 World area forecast system)是国际民航组织和世界气象组织专为航空气象设计的一套航空气象服务系统，1982年成立。目的是为航空气象用户提供图像和数字形式的气象服务产品。WAFS有两个世界区域预报中心(WAFC)：伦敦世界区域预报中心(英国国家气象局)和华盛顿世界区域预报中心(国家环境预报中心 NCEP)。两个世界区域预报中心的产品互为备份。产品由3个通信卫星组成的卫星广播系统向外发送。2个卫星属华盛顿区域预报中心，位于大西洋区域(AOR)和太平洋区域(POR)，称ISCS。一个卫星属伦敦区域预报中心，位于印度洋区域(IOR)，叫SADIS。

3.2.1 美国WAFC模式GFS(AVN)的简介 美国世界区域预报中心运行的是美国国家环境预报中心的全球航空模式，是静力谱模式，计算时间3 h，每天运行4次，2002年10月29日正式业务运行。模式0～84 h运行T254L64，84～180 h运行T170L42，180～384 h运行T126L28。即预报的前84 h水平分辨率55 km，垂直分辨率64层，模式层顶至0.2 hPa。能直接同化美国极轨卫星AMSU/A-12/13通道的资料、NOAA-14/15/16通道的全球ATOVS垂直探测仪及微波通道的资料，大大提高了卫星资料同化能力。同时大量使用自动飞机报告，改进了数据同化系统。动力框架方面包含一些简单的土壤模式，并改进云方案，直接做云的预报，不是从相对湿度推导云的预报。模式每6 h输出一次结果，通过WAFS卫星广播系统和互联网下发。

3.2.2 英国WAFC模式United Model的简介 英国世界区域预报中心运行的是英国国家气象局的统一模式(The Met.Office Unified Model)，包括等温层模式、大气模式(包括全球模式和欧洲模式)、洋流模式、环境模式(监测火山爆发、核爆炸以及生物学、化学的紧急事件)等。目前运行的全球(航空)模式输出格点数据作为欧洲模式和中尺度预报系统的初边界，水平分辨率60 km，垂直分层38层。每天运行4次，时效144 h。全球模式和中尺度预报系统结果做天气研究用，欧洲模式结果做检验用。中尺度预报系统区域为英国，水平分辨率12 km，垂直分层38层。

3.2.3 世界区域预报中心的产品 世界区域预报中心的产品包括图表资料(T4、BUTR)、报文资料(OPMET)和 GRIB(Gridded Binary)资料，除了OPMET，其它3种资料都是由模式运行得到的数值预报资料，包括了从地面降水量、风、湿、温的预报和各标准等压面的基本物理量，应国际民航组织要求，华盛顿和伦敦中心于2004年11月25日00时增加了急流和急流垂直厚度的信息。

民航北京气象中心从1996年开始接收WAFS英国伦敦资料，1998年接收美国华盛顿资料。其中图表资料和报文资料因其具有的直观性和通用性，得到了较好利用，在对机组的服务工作中发挥了重要作用。GRIB资料的应用却很少，而它的有效性和准确性是得到世界气象组织公认的。本文使用WAFS的GRIB数值预报资料，与我国国家气象局下发的T639资料一起进行分析，探讨精细化预报贵阳机场辐射雾生消时间的可能性。

4 两种产品对辐射雾的生消预报能力探讨

由于地表辐射冷却作用使地面气层水汽凝结而形成的雾，称为辐射雾。这里使用2010年8月27日、28日00时为初始场，预报时效为36 h的T639、WAFS数值预报资料对8月27日、28日辐射雾生成前后的冷却条件、水汽条件、层结条件和风力条件进行对比分析。

4.1 冷却条件

晴朗少云的夜间或清晨地面散热迅速，近地面气层降温多，有利于水汽凝结。从T639和WAFS预报2 m高度上36 h温度的结果和实况对比(图1)来看，2种预报结果都基本预报出了温度的变化趋势。但在出现拐点的地方，T639的预报值更接近于实况值。27日06时实况19.6℃，随后呈下降趋势。T639预报06时20.9℃，09时22.1℃后呈下降趋势，WAFS预报06时21.1℃，09时22.1℃后呈下降趋势。雾形成后，27日21时到28日00时实况从12.8℃降到12.5℃，28日03时上升到18.4℃，雾消散。T639预报 27日 21时 14.2℃，28日 00时14.7℃，28日03时21.5℃，从这个结果来看，雾至少应该至少持续到28日00时以后，与实况比较一致。WAFS预报 27日 21时 13.7℃，28日 00时16.5℃，升温显著，可以预报雾在28日00时前消散，这与实况是不符的。28日06时实况24.0℃，09时 25.1℃，随后呈下降趋势，T639预报 06时24.1℃，09时24.3℃后出现下降趋势，与实况一致。WAFS预报06时25.5℃，09时呈现下降趋势24.6℃，这与实况是相反的。雾形成后，从28日21时到29日00时实况从12.2℃升到12.9℃，03时到22.9℃，雾消散。T639预报28日21时 13.4℃，29日00时 14.0℃，03时22.7℃，与实况比较一致。WAFS预报28日21时11.5℃，29日00时17.2℃，升温显著，可能会漏报29日早晨较弱的雾。

图1 WAFS、T639 2 m温度36 h预报和实况对比分析

4.2 水汽条件

近地面层水汽充沛时，气温稍有下降就会使水汽凝结形成雾。从T639和WAFS预报2 m高度上相对湿度36 h的结果和实况对比(图2a)来看，2种预报结果基本报出了相对湿度的变化趋势。但极大值的预报WAFS略胜于T639。27日06时实况相对湿度81%，09时77%，随后呈上升趋势。WAFS预报06时79%，09时76%后呈上升趋势，T639预报06时70.7%，09时66%后呈上升趋势，这与实况一致。在极值的预报上，实况从27日15时上升到99%，随后维持100%直到28日00时，28日03时下降到 87%，雾消散。WAFS预报 27日 15时97.9%，随后维持在99%以上，直到28日00时94.1%。T639预报27日15时88.2%，27日18时才升到90.7%，最大值出现在27日21时91.9%，28日00时88.1%。28日夜间18时、21时、29日00时实况分别是97%、99%、100%，WAFS对应的预报是 97.3%、97.8%、83.6%，T639对应的是91.1%、91.5%、89.3%。从相对湿度高值的维持来看，T639的结果有利于预报29日早晨较弱的雾。

从WAFS、T639各层相对湿度36 h预报结果(图2b)分析来看，对于持续时间长的雾，二种模式资料800 hPa高度下相对湿度90%的时段与雾持续时间一致，但对于持续时间短的雾，二种模式都漏报了相对湿度90%以上的时间段。

4.3 层结条件

近地面气层比较稳定或有逆温存在，有利于水汽和尘埃杂质聚集。从WAFS、T639对各层垂直速度36 h预报结果(图3)来看，雾出现的时段700 hPa以下垂直运动都很弱，除WAFS预报27日18时雾初形成时有弱的扰动外，基本没有垂直扰动。

图2a WAFS、T639 2 m相对湿度36 h预报和实况对比

4.4 风力条件

微风(1～3 mps)对雾的形成最有利。从WAFS、T639预报10 m风速36 h的结果和实况对比(图4)来看，二种模式的预报结果也基本预报出了风速的变化趋势。27 日 09、12、15、18、21、28 日 00、03 时的实况风速分别为 3、1、0、1、1、1、2 mps，WAFS 对应的风速分别为 1.5、1.2、1.1、1.2、1.1、0.9、1.2 mps，T639对应的风速分别为 2.4、1.9、1.5、1.0、0.7、0.9、1.7 mps。28日15、18、21 时、29 日 00、03 时的实况风速分别为 1、0、0、0、2 mps，WAFS 对应的风速分别为0.9、0.3、0.3、0.2、1.0 mps ，T639 对应的风速分别为1.2、0.7、0.3、0.2、0.8 mps。从风速量级来看，二种模式的预报结果与实况的量级一样。按自动观测风速启动值为0.5 mps计，WAFS预报的雾维持时的极小值时段与实况的更为一致。

5 小结

①2010年8月27、28日贵阳机场出现的雾是典型的辐射雾过程，使用T639和WAFS数值产品做辐射雾的预报，时间分辨率可以提高到3 h。

②从满足辐射雾形成的温度、湿度、垂直运动、风速条件考察T639和WAFS数值产品的预报能力，发现：

第一，2种数值预报结果都基本预报出了温度的变化趋势。但在出现拐点的地方，T639的预报值更接近于实况值。

第二，2种数值预报结果基本预报出了相对湿度的变化趋势。但极大值的预报WAFS的预报结果略胜于T639，从相对湿度高值的维持来看，T639的结果有利于预报较弱的雾。

第三，对于持续时间长的雾，2种产品800 hPa下相对湿度90%的时段与雾持续时间一致，但对于持续时间短的雾，2种模式都漏报了相对湿度90%的时间段。

第四，在有雾出现的时段，2种产品700 hPa以下垂直运动都很弱，基本没有垂直扰动。

第五，2种模的预报结果基本预报出了风速的变化趋势，雾维持时，WAFS预报的风速极小值时段与实况更为一致。

③在做辐射雾预报时，温度条件可以参考T639的产品，湿度、风和垂直运动条件可以参考WAFS的产品。

［1］ 管成功，陈起英，佟华，等.T639L60全球中期预报系统预报试验和性能评估.气象，2008，34(6)：12-16.

［2］ wafs user manual.ICAO.

P426.4

B

1003-6598(2011)06-0014-04

2011-05-26

刘贵萍(1971-)，女，主要从事影响飞行安全和正常的天气原因等方面的研究工作。