人工增雨数值模式产品应用效果分析

沈 鹰，金文杰，李红梅

(1.云南省气象科学研究所，云南 昆明 650034；2.云南省人工影响天气中心，云南 昆明 650034)



人工增雨数值模式产品应用效果分析

沈 鹰1，金文杰2，李红梅2

(1.云南省气象科学研究所，云南 昆明 650034；2.云南省人工影响天气中心，云南 昆明 650034)

以2013年2月17日～19日的一次人工增雨过程为例，详细分析了人工增雨数值模式产品对人工增雨作业的指导作用，认为模式产品能够给出未来24小时内的人工增雨作业条件，其24小时降水分布与地面降水实况非常相近，其柱云水量分布与卫星云图、雷达回波非常相似。利用模式每3小时的降水量、柱云水量和柱过冷云水量，可以分析出人工增雨作业条件较好的区域和时段，对人工增雨作业具有很好的指导作用。

增雨；模式；效果

人工增雨作业是一项复杂的系统工程，而准确的天气预报可以为人工增雨作业提供强有利的技术支持。随着数值天气预报技术和计算机技术的不断发展，数值模式预报的准确性不断上升、精度不断提高、时效性不断延长。目前，利用数值模式对云和降水进行定量预报是进行人工增雨条件分析、作业方案设计、效果预测和检验，以及人工增雨原理研究的重要途径之一，与此同时，也需要对模式产品的预报效果进行检验[1-4]，以不断完善和改进模式的预报效果。

1 模式产品简介

人工增雨云系模式是中国国家气象中心以GRAPES模式为基础，通过耦合详细的云降水物理方案研发的中尺度模式[5]。模式输出产品垂直9层，水平分辨率0.2°，包括降水和天气形势场(三维风场、温度场、高度场、降水场)、云微物理场(云水、雨水、冰晶、雪、霰、总水凝物的含量，以及雨滴、冰晶、雪、霰的数浓度)共16个物理量，每天预报两次(北京时08：00和20：00起报)，预报时效为0～24小时，每次预报产品提供每3小时一次的预报结果(共8个时次)。由于数据量较大，中国国家气象中心没有进行业务下发，只提供数据产品的下载服务和部分物理量中国范围的图形产品，因此，部分地区对此模式产品进行了本地化开发应用[2，3，6，7]。

为了进一步推广和方便业务人员对云系模式产品的应用，云南省气象科学研究所、云南省人工影响天气中心、云南省气象台的科研人员于2007年联合开发了《云南人工增雨数值模式产品应用系统(Rainmaker Ver1.0)》，每天通过ftp方式从中国国家气象中心服务器下载模式预报的格点场数据产品，并结合云南省人工增雨业务的需要，制作云南省范围的图形产品，用以指导云南的人工增雨作业。目前，系统每天2次(08：00和20：00)制作和提供下列图形指导产品：

(1)云宏观场：未来24小时每3小时1次的柱云水量、柱过冷云水量、云顶温度、过冷云水顶温度。

(2)云微物理场：未来24小时每3小时1次400 hpa、500 hpa、550 hpa、600 hpa的云水、雨水、冰晶、雪、霰、总水凝物的含量，以及雨滴、冰晶、雪、霰的数浓度。

(3)降水和天气形势场：未来24小时累计降水量、未来24小时每3小时1次累计降水量，以及未来24小时每3小时1次的风场、温度场(考虑到使用上的方便，与云的微物理场叠加显示)。

2 模式产品应用情况

2013年2月16日，云南省气象台预报：2月17日20：00～19日20：00，受南支槽系统影响，滇西、滇西北、滇西南、滇南和滇东南将出现阵雨天气过程，过程雨量5.0 mm左右，局部有15.0～20.0 mm。2月17日，云南省气象台发出同样的预报结果，但对有利于人影作业的区域进行了局部调整。与此同时，云南省人工影响天气中心也分别于2月17日、18日发布了全省人工增雨条件分析，取得了较好的服务效果(图1～图2)。

3 模式产品与天气实况的对比分析

3.1 地面降水对比

将模式的24小时地面降水预报结果和地面气象站的实际观测结果进行对比(见图3)可以发现：模式预报为滇西北从16日夜间开始出现降水，降水范围逐渐增大、强度逐渐增强，降水强中心位于福贡、维西一带，最大降水超过50 mm，18日降水开始减弱，降水区域开始减小并向偏东北方向移动；西双版纳、普洱、红河、文山有一带状降水区域，降水从16日夜间开始，范围逐渐增大并向偏东北方向移动。地面观测实况为滇西北出现大范围降水，福贡降水量达50.7 mm，为降水强中心；滇南出现了中雨。由此可见，模式对降水强度、区域、变化趋势等的预报结果和实况非常相近。

图1 2月17日模式产品分析结果Fig.1 Model products on Feb.17 and the analysis

图2 2月18日模式产品分析结果Fig.2 Model products on Feb.18 and the analysis

3.2 云的对比

将2月17日20：00～18日20：00每3小时的柱云水量预报结果与卫星云图、雷达回波进行对比(图4)可以看出，模式云(模式中的柱云水量)

于17日20：00逐渐从西向东进入滇西北，并逐渐发展增强，18日14：00以后逐渐减弱东移，与相同时间卫星观测到的云的形状、移动方向非常相似；虽然2月份全省雷达处于维护状态，没有完整的雷

达观测资料，但与已有的雷达回波相比较，模式云的分布和移动情况与雷达回波形态比较相似。

4 增雨作业情况

2月17日20：00～19日20：00，丽江、怒江、大理、保山、普洱5个州(市)的19个县实施人工增雨作业47点次，发射各型火箭弹149发，作业后，影响区普降小雨，降水主要分布在滇西、滇西北一带，其中怒江、大理局部降中雨(图3)。

5 如何更好地利用模式产品指导人工增雨作业

人工增雨作业事后分析发现，2月16日20：00的模式产品就对此次过程进行了较好的预报，其24小时降水(图3)、每3小时降水量、柱云水量和柱过冷云水量均表明此次降水过程将从17日中午前后逐渐增强(图5)，说明人工增雨作业条件将

越来越好，因此，在人工增雨业务服务中，如果能利用16日20：00的结果发布人工增雨条件，可以多提前12小时进行人工增雨作业准备，大大提高服务的时效性。

6 结语

通过此次天气过程的分析及其它日常人工增雨业务的应用，笔者得到以下初步认识：

(1)人工增雨数值模式产品，正常情况下能够给出未来24小时内人工增雨作业条件，对提前做好人工增雨作业准备具有积极意义，对人工增雨业务具有较好的指导作用。

(2)在此次天气过程中，模式预报的24小时降水及其分布与地面降水实况非常相近。

(3)在此次天气过程中，模式产品中的柱云水量对云的分布、移动的预报结果总体上与卫星云图非常相似。

(4)由于2月份是云南省干季，全省雷达都处于维护状态，没有进行正常的业务观测，因此，缺乏此次天气过程完整的雷达探测资料，因此，模式预报结果与雷达探测结果无法进行全面的对比，需在以后的工作中进一步加强资料收集和对比分析。

(5)利用模式产品中的降水量、柱云水量和柱过冷云水量，可以分析出人工增雨作业条件较好的区域和时段，对提高人工增雨作业的针对性和时效性具有很好的指导作用。

[1]黄归兰，王庆国.数值预报产品南宁24h降水预报检验[J].气象研究与应用，2007，28(S1)：60-61.

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A STUDY ON THE APPLICATION EFFECTS OF RAINMAKING-MODEL PRODUCTS

SHEN Ying1，JIN Wen-jie2，LI Hong-mei2

(1.YunnanInstituteofMeteorology，Kunming650034，Yunnan，China；2.YunnanOfficeofWeatherModification，Kunming650034，Yunnan，China)

This paper investigated the application effects of rainmaking-model products on the operation of artificial precipitation enhancement，based on a case study during17-19 February 2013.The study suggested that the model products could provide the rainmaking operation conditions for the next 24 hours，as the forecasting rainfall in the next 24 hour was similar to the actual distribution and the forecasting column cloud water content also resembled the images from satellite and radar.The optimal areas and periods could be ascertained by the model 3-hour products of rainfall，column cloud water content and column supercooled cloud water content，which would play a guiding role in the operation of artificial precipitation enhancement.

rainmaking；model；effect

2015-04-01；

2015-06-03．

P481

A

1001-7852(2015)03-0054-06