上海地区暴雨预报方法初探

摘要 选取台风暴雨和非台风暴雨2个个例进行中尺度模拟，针对不同天气类型，进行ZH指数的计算，并借鉴ZH指数统计结果，进一步用配料法进行计算，对上海地区的暴雨进行预报分析，以期通过天气分型提高配料法的预报精度，更清晰地指明降水强度和区域分布，提供定点、定时、定量的降水预报。

关键词 暴雨预报;配料法;上海地区

中图分类号 S161.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）33-11890-02

作者简介 来小芳（1978-），女，黑龙江泰来人，工程师，硕士，从事天气预报中尺度方面研究。

收稿日期 2014-10-20

暴雨一直是气象工作者最重视的研究课题之一，如何准确预报暴雨，达到定点、定时、定量一直是我国科学家和业务人员长期探索的科学难题。配料法也称成分法，是一种数值预报产品释用方法，适用于暴雨和强对流天气等的预报。配料法（Ingredients-Based Methodology）的应用在国外发展较快，已在业务应用阶段，但它的发展完善还在进行。我国对这方面也有所关注，但目前发表的研究成果较少[1-3]，李俊等在梅雨锋暴雨预报中应用配料法，通过一次暴雨个例分析，给出暴雨潜势预报是一种释用思路[4]。而通过历史资料统计，使用配料法得出适合当地的权重公式，使得计算分析更加直观[5]。ZH指数公式是用南通的历史资料进行分析得到的，由于南通与上海仅有一江之隔，地理位置上相差不远，气候背景相似，笔者在此借鉴ZH指数公式，对上海地区的暴雨进行预报分析。

1 资料与方法

1.1 配料法的简介和指数的定义

配料法也称成分法，是指用基本成分的观点预报降水可能性的方法，适用于暴雨和强对流天气的预报[6-11]。ZH指数的定义为：

当湿位涡PVes为负，且·Q为负时， ZH=（1+rh）（-PVes-3·Q1+t-td）;

当PVes为正和/或·Q为负时，ZH=0。

·Q为Q矢量散度，单位取10-11s-3hPa-1，用来衡量垂直运动的大小[12];PVes为湿位涡，单位取（m2·k）/（s·kg），用来衡量不稳定的大小[13];rh表示相對湿度（%），用来衡量湿度;td为露点温度（℃），t-td衡量的是空气饱和程度，单位取℃。从ZH指数的设计上可以看出，理论上ZH>0的地区，视为有降水，ZH值越大，表示降水的量级越大。针对南通地区暴雨而言，ZH指数>0.8时，对应暴雨出现;区域平均后用来代表南通单站的效果较好。

1.2 资料选取

资料包括每隔6 h一次的NCEP资料（水平分辨率为1°×1°）、地面高空常规资料、每6 h一次的降水资料、虹桥机场自动观测资料。此处暴雨量级取日雨量（20：00～次日20：00）≥50 mm，或20：00～次日08：00以及08：00～20：00任一时段≥30 mm。

1.3 分析方法

选取2007年7月8日、2007年8月3日2个暴雨个例，进行24 h模拟之后，用模拟的结果来计算ZH指数，进而预报降水。以上海所在经纬度为模式中心经纬度，用MM5模式进行模拟，对得到的数值预报产品进行诊断分析。模拟过程中采用高分辨率Blackadar边界层参数化方案、云层大气辐射冷却方案、简单冰相显示水汽方案;Guo积云对流参数化方案（粗网格），Grell积云对流参数化方案（细网格）。选取7月8日非台风暴雨个例和8月3日台风暴雨个例进行比较，试图找出ZH指数对各种天气类型下的暴雨的指示意义。

2 结果与分析

2.1 暴雨分型

暴雨大多是中小尺度天气系统影响的结果，但其发生、发展及消亡均受着环流形势背景及大尺度天气系统的制约和影响。对形成暴雨24 h前的天气形式进行分型，讨论预报效果并对其分析原因。经过长期统计显示[14]，江苏区域性暴雨开始前24 h的天气形势可大体分成槽前显脊型、副高边缘型、副高偏北型和台风型。从图1可以判断，7月8日个例属于副高边缘型，这里副高脊线位置定义为110°～150°E范围内副高体脊线与9条经线（每2条经线之间相差5°）交点的纬度的平均值[15];而8月3日个例中，5号台风东北向移动，在日本海一带减弱，倒槽辐合线伸向江苏造成暴雨，属于台风型。

2.2 分型暴雨预报分析

2.2.1

非台风暴雨个例。从7月7日00：00～8日00：00 24 h模拟降水图和24 h实况降水（图2）可以看到，虽然模拟降水整体位置符合，但降水中心略有偏差。7月8日上海24 h实况降水量是49.8 mm（虹桥机场气象台）、75.5 mm（Micaps实况资料），模拟降水量为12.26 mm。

2.2.2

台风暴雨个例。从8月3日00：00～4日00：00 24 h模拟降水和24 h实况降水（图3）可以看到，虽然强降水中心大体吻合，但一些地区的降水量级仍然与实况有所差别。8月4日上海24 h实况降水量是88.2 mm（虹桥机场气象台）、49.2 mm（Micaps实况资料），模拟降水量为1.46 mm。

2.3 ZH与实况降水量关系分析

从2007年7月8日和8月3日个例实况降水与ZH指数随时间变化（图4）可以看出，ZH指数变化基本与实况降水量变化趋势一致，说明可以利用计算ZH指数来指示降水量的变化，进而对降水量进行预报。根据ZH指数诊断标准，ZH>0表示有降水，>0.8表示强降水，对每小时降水量进行TS评分，7月8日和8月3日ZH指数对上海单站降水预报的TS评分分别为0.594 5和0.585 4。从图4可以看出，ZH指数对降水的指示与实际降水基本吻合，表明ZH指数对降水的预报，尤其是强降水的趋势预警上，起了一定的作用。

图1 2007年7月8日（a）和8月3日（b）500 hPa形势场

图2 2007年7月7日00：00～8日00：00 24 h模拟降水（a）和实况降水（b）（单位：mm）

图3 2007年8月3日00：00～4日00：00 24 h模拟降水（a）和实况降水（b）（单位：mm）

图4 2007年7月7～8日（a）和8月3～4日（b）实况降水与ZH指数随时间变化

3 结论与讨论

介绍了配料法用于暴雨预报，此方法利用上升强迫、不稳定、水汽、降水效率这几个成分组成了一个框架，针对不同天气类型，进行ZH指数的计算，得到了一些基本的结论。但也还存在很多不足，如文中用到的公式，权重系数是采用南通历史资料计算所得，更加适用于南通;针对分型，如果尝试使用不同的数值模拟参数化方案，可能会有更好的效果，这些均有待在以后的工作中逐步完善。

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