ECMWF细网格数值预报产品在乌鲁木齐东南大风预报中的释用
首次利用ECMWF细网格数值预报产品和区域自动站、风廓线雷达等常规和非常规观测资料,对乌鲁木齐2013年春季发生的一次强东南大风过程进行诊断分析和预报释用,揭示了乌鲁木齐东南大风发生和维持的物理机制,发现细网格资料在预报时空分辨率和预报性能等方面均有提高,对东南大风预报具有指示意义,提高了预报的准确性.分析表明:新疆为强盛的高压脊区,贝加尔湖以东为低压槽区,700hPa和850hPa整个北疆偏北区域受明显的偏东南气流控制,特别700hPa上塔城到阿勒泰上空有大于12m/s的偏南风急流;850hPa温度场从南疆到北疆有一明显的温度脊,且温度脊线东北伸展明显,形成一个东北西南向的暖舌,说明中低层有强的暖平流存在,为东南大风的形成提供了热力条件,在这种高中低层置配下,有利于乌鲁木齐东南大风的形成和维持.乌鲁木齐达坂城至南郊一带东南风频发是由于春季地面蒙古高压部分南掉,形成东西间气压梯度力同乌鲁木齐南郊地形狭管方向一致时,并在”慢坡”重力下滑的共同作用下,加之锋前减压,所形成的减压加回流型东南大风.本次乌鲁木齐南郊的东南大风是由于地面1039hPa蒙古高压部分南掉,在达坂城东南部形成一个1034.7hPa的中尺度高压,在乌鲁木齐城区附近为一个1026.4hPa的中尺度低压,随着蒙古西部高压往东南方向移动,一部分冷空进一步汇入中尺度高压里,气压上升,加之夜间锋前减压的作用,乌鲁木齐地面减压幅度为12hPa,地面形势场上东西间形成的气压梯度也与乌鲁木齐南郊的地形狭管方向一致,造成了这场乌鲁木齐春季的东南大风天气.常规Micaps探空资料风的垂直分布上850hPa以下均出现了一致的东南风,风速是一个先增大再减小然后又迅速加大的过程,可以作为预报东南大风变化趋势较实用的手段之一,预报提前量在3h以内.同时研究发现乌鲁木齐南郊东南大风风速与达坂城和乌鲁木齐两站的气压差有几乎完全相似的变化趋势,气压差在4hPa至8hPa之间东南大风才能刮起,风速最大时气压差为8hPa,较乌鲁木齐南郊东南大风起风提前1h,因此达坂城与乌鲁木齐间气压差可以作为预报乌鲁木齐南郊东南大风的短时临近预报预警指标.风廓线雷达垂直速度资料可以看到乌鲁木齐始终都有弱的下沉气流存在,这也说明乌鲁木齐南郊东南大风是由动最下传的作用引起的.从近地层至2500m垂直空间分布上,可以发现东南大风风速规律性变化,当整层有一致的东南风存在,随着时间的推移,东南风伸展高度越来越高,则表明东南风有一个维持且加强的过程,当中层出现大于20m/s的风速时,则预示着在动量下传的作用下,南郊带东南大风会出现极大风速的可能,有助于我们及时发布东南大风的预警信号.中央气象台2011年9月开始向各省气象台试运行下发ECMWF细网格数值预报产品,其时间和空间分辨率高,预报72h内的资料是间隔3h输出,72h至240h内的资料是间隔6h输出,有利于预报员做更精细化的预报服务:空间分辨率为0.25°×0.25°较常规的预报产品1°×1°精度有较大提高.在对大风、暴雨、雾等高影响性天气的诊断分析和预报释用中发挥了重要作用.ECMWF细网格海平面气压场东西向的等压线较密集且气压差变化范围在5hPa至12hPa时,东南大风有维持在25m/s至30m/s的可能性;ECMWF细网格资料在10m风场上开始预报4m/s至6m/s的东南风时,则表明未来有出现东南风的可能,随着预报时效的临近,东南风风速加大且持续;当出现8m/s至10m/s以上时,南郊一带出现7级以上的东南大风的概率较大,当预报东南风有20m/s的大风出现时,预报员结合季节下垫面条件及实况温压背景,则乌鲁木齐城区出现5级以上的东南大风的可能性较大.针对这次春季的南郊东南大风,分析认为ECMWF细网格资料在10m风场上持续预报乌鲁木齐南部和北部有6m/s左右的东南风,则预示着东南大风有持续并且刮大的可能性,且风速预报值迅速增大为10m/s至14m/s时,则对应实况东南大风瞬间极大风速在8级左右.由此可知,ECMWF细网格10m风场资料在发布东南大风的预警级别和发布时效性上提供了较好的参考价值.ECMWF细网格850hPa风场在预报的时效性和实况对比的一致性上基本和10m风场相同,它也预报出了此次起风的2个过程的起止时间、大风持续过程中的间歇时段和大风的极大风速出现的区域和时间.由于850hPa为相对于地面更高的一个层次,所以此预报场的风速值较10m风场偏大一倍左右,但相比实况值还是略偏小,所以说ECMWF细网格850hPa风场资料在预报极大风速出现的时段是可信的,可以作为发布大风预警信号时效性的判断标准之一;ECMWF细网格2m温度场较准确预报了起风的热力条件,使得乌鲁木齐的高温预报误差在2℃范围内.细网格数值预报产品预报72h内的资料是间隔3h输出,空间分辨率为0.25°×0.25°,弥补了常规资料时空不足的缺陷,使得预报员对系统发生、发展的不同阶段有更清楚的认识,有助于及时准确预报东南大风的形成、发展、结束过程,减轻此类灾害性天气的危害.使得预报员对系统发生、发展的不同阶段有更清楚的认识,防止或减少此类天气的漏报,提高了预报员对预报产品的订正能力.海平面气压场、细网格850hPa风矢量、10m高度上的风、2m高度上的温度等要素预报,对乌鲁木齐南郊东南大风的起止时间、风速量级及落区的预报有较好指示意义.
大风预报 ECMWF细网格数值 物理机制 气流控制
万瑜 曹兴
新疆气象台,新疆乌鲁木齐 830002 新疆乌鲁木齐市气象局,新疆乌鲁木齐830002
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2015-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）