利用WRF模式对梅雨季节一次降水过程的风场分析

陈 超，陈方远，李习瑾，冉 阳，胡 萍

（铜仁市气象局，贵州 铜仁 554300）

中国和日本的梅雨是春末夏初东亚夏季风季节进程中特有的雨季。从广义上讲，梅雨的开始几乎与5月中旬东亚夏季风在南海地区的爆发同步。之后，随着夏季风的向北推进，梅雨带相继在华南、台湾，江淮流域，日本及朝鲜半岛建立，梅雨带在中国东部30°N附近通常是准纬向的，在朝鲜半岛和日本地区是东—东北向[1]。

图1 梅雨带图和青浦站雷达反射率图

2014-06-24—2014-07-27，江淮地区的降水量突破了历史同期的极值，江淮地区发生了一次极端降水事件。从图1（b）的雷达回波图可以看出，北京时间2014-06-26T16：06，较强的降水位于青浦站附近。当然，在江淮地区，当时也有很多地方发生了洪涝灾害。

表1 不同的模式设计

1 方法

WRF模式是下一代中尺度数值天气预报模式，它基于大气研究和可操作性的预报需要所设计，其垂直坐标是地形跟随静力平衡坐标。WRF模式可以运行的范围广泛，从数十米到数千千米都可运行。针对这次降水过程，我们可以运用WRF模式作3日模拟，具体的时间是世界时间2014-06-24T06：00—2014-06-27T12：00，我们把前6 h当作模式的适应调整时间。为了检验不同起始条件及不同边界条件的模拟效果，针对不同分辨率的起始条件、边界条件和网格，我们作了4次模拟。表1和图2显示的是各自不同的模式和域的设计。分别对比B与C、C与D，我们可以评估不同分别率的初始和边值条件及网格对实验结果的影响。表2所示为模式的物理设计，由于计算资源的限制，我们假设物理设计和4 km的分辨率对重现梅雨活动都是恰当的，在积雨云没有参数化的情况下，我们也认为4 km的分辨率足够精细，所以没有使用积云参数化方案。比较不同模式设计后，我们将会通过对最大降水量时期不同层次的风场分析来评估环流，利用观测数据进行对比。

图2 网格域的设计相当于不同模式的设计

表2 模式的物理设计

2 结果分析

图3所示为2014-06-25T08：00—2014-06-26 T08：00、2014-06-26T08：00—2014-06-27T08：00的24 h累计降水的观测值，图4所示为2014-06-25T08： 00—2014-06-26T08： 00、2014-06-26T08：00—2014-06-27T08：00的 24 h累计降水的模拟值。很明显，降水量的模拟值大于观测值，而EC提供的降水中心的位置要优于FNL，所有降水中心的位置均在北纬30°以北。将B与C的条件分别带入EC，得到的模拟很相似。对比观测值，具有较高分辨率的D条件的模拟值是最优的。A，B，C，D 对的 2014-06-25T08：00—2014-06-26T08：00降水的模拟效果都较好，但是D模拟出了一条非常好的雨带，尽管雨带中有漏报的地方。对于2014-06-26T08：00—2014-06-27T08：00降水的模拟，A，B，C的落区均偏南，而D的模拟降水量级较好，因为D没有应用积雨云参数化，所以我们认为在北纬30°地区，D没有显示出不真实的降水。综上，我们认为拥有较高网格分辨率的D模拟可以更好地重现梅雨降水。

3 结论

通过WRF模式模拟江淮地区梅雨季节3天的降雨量，我们可以得到以下3个结论：①在所有模拟降水值均大于实况降水值的情况下，具有更高的分辨率，且没有积雨云参数化的D条件能够更好地模拟降水，无论是降水中心，还是降水量级，都比其他条件的模拟更准确。我们可得，积雨云的参数化是造成误差的原因之一。②用ECWMF提供的初始和边界条件模拟的效果比较好，但是量级偏大，使用欧洲中心不同分辨率的初始和边界条件得到的模拟结果并没有多大的不同，较高的0.5×0.5°分辨率的模拟结果也就在中心点的位置上表现得稍微好一点。③所有模拟的降水量均偏大，主要是由中高层天气系统的偏差所造成的，例如，比较强的副热带高压和南压高压会加强空气的上升运动。因此，为了模拟梅雨，我们为模式提供更好的边界条件，加强对大尺度环流的限制是必要的。

图3 总降水量图

图4 24 h累计降水的模拟值

参考文献：

［1］丁一汇，柳俊杰，孙颖.东亚梅雨系统的天气-气候学研究［J］.大气科学，2007，37（6）：1082-1101.

［2］牛若芸，苏爱芳，马杰，等.典型南涝（旱）北旱（涝）梅雨大气环流特征差异及动力诊断分析［J］.大气科学，2011，35（1）：95-105.