WRF模式對(duì)浙江2011年夏季降水和溫度預(yù)報(bào)評(píng)估及其濕過(guò)程敏感性分析*

陳 鋒 董美瑩 冀春曉 林惠娟 查 賁 駱 陽(yáng)

(1.浙江省氣象科學(xué)研究所，浙江 杭州310017;2.蘇州市氣象局，江蘇 蘇州215021;3.杭州市氣象局，浙江杭州310051;4.浙江省氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心，浙江杭州310017)

0 引言

隨著高性能計(jì)算能力和天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的逐步發(fā)展，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)已成為現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的重要基礎(chǔ)和天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展的主流方向。由于受初始場(chǎng)、邊界場(chǎng)、物理過(guò)程及模式本身設(shè)計(jì)等諸多因素影響，模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品不可避免存在誤差。因此，檢驗(yàn)評(píng)估工作已成為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的一個(gè)重要組成部分，評(píng)估結(jié)果有助于模式本身的改進(jìn)和預(yù)報(bào)人員更好地使用模式產(chǎn)品。

王雨(2006)利用國(guó)家基本氣象站資料評(píng)估了中央臺(tái)5個(gè)常用模式的定量降水預(yù)報(bào)結(jié)果;王麗等(2007)利用湖北省77個(gè)氣象觀測(cè)站資料對(duì)日本、德國(guó)和T213 3種數(shù)值模式在強(qiáng)降水過(guò)程中的預(yù)報(bào)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)比較;藥明和晏曉英(2008)利用代表不同區(qū)域地理環(huán)境的6個(gè)站點(diǎn)，檢驗(yàn)并分析了吉林省數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)短期預(yù)報(bào)各時(shí)段降水、溫度、氣壓和風(fēng)速等要素預(yù)報(bào)性能;段旭等(2011)在建立了本地化的中尺度WRF數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)后，也對(duì)系統(tǒng)預(yù)報(bào)的降水和氣溫做了評(píng)估?？傮w而言，已有的數(shù)值預(yù)報(bào)模式檢驗(yàn)評(píng)估主要側(cè)重于對(duì)定量降水的評(píng)估，且評(píng)估所用觀測(cè)資料多以常規(guī)站資料為主，利用中尺度自動(dòng)站詳細(xì)資料針對(duì)浙江省數(shù)值預(yù)報(bào)的評(píng)估工作尚未見(jiàn)報(bào)告。浙江地處我國(guó)東南沿海，地理地貌獨(dú)特、天氣復(fù)雜，究竟數(shù)值預(yù)報(bào)模式對(duì)浙江省夏季降水和溫度有多大預(yù)報(bào)能力，存在多大的誤差，在何種程度上能為預(yù)報(bào)員提供可信的參考信息，已成為模式開(kāi)發(fā)人員和預(yù)報(bào)員共同關(guān)注的重要問(wèn)題，使用更詳盡觀測(cè)資料評(píng)價(jià)高分辨模式預(yù)報(bào)性能的精細(xì)化評(píng)估技術(shù)值得探索。

另外，國(guó)內(nèi)外大量研究表明，模式本身設(shè)計(jì)及其參數(shù)化方案對(duì)模式的預(yù)報(bào)性能有著重要影響(黃安寧等，2009;肖玉華等，2010;張麗霞等，2011)。模式的濕過(guò)程選擇對(duì)于濕熱夏季的預(yù)報(bào)效果十分重要(許習(xí)華和丁一匯，1990;Wang and Seaman，1997;劉一鳴，1998;樓小鳳等，2003;伍華平等，2009;Rajeevan et al.，2010)。模式的不同濕過(guò)程方案選擇會(huì)對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果有多大影響?究竟哪些濕過(guò)程的微物理方案和積云參數(shù)化方案更適合浙江的天氣特點(diǎn)?這對(duì)更好地開(kāi)展WRF模式在浙江省的本地化適用研究，提高模式預(yù)報(bào)性能，具有重要意義。

因此，本文首先利用全省1500多個(gè)包括區(qū)域自動(dòng)站在內(nèi)的站點(diǎn)觀測(cè)資料，應(yīng)用空間分布和時(shí)間演變及統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)3種方法來(lái)評(píng)價(jià)WRF模式對(duì)浙江省2011年夏季降水和溫度的預(yù)報(bào)性能;進(jìn)而通過(guò)不同濕過(guò)程參數(shù)化方案數(shù)值模擬的對(duì)比，探討不同微物理參數(shù)化方案和積云參數(shù)化方案對(duì)模式預(yù)報(bào)性能的影響;以期為高分辨率數(shù)值模式的改進(jìn)和系統(tǒng)用戶做精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)提供較為客觀全面的參考信息。

1 模式簡(jiǎn)介

浙江省中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用WRF v3.1 模式(Weather Research and Forecasting model version 3.1)。該模式(Skamarock et al.，2008)是由美國(guó)NCAR等多家研究單位聯(lián)合研制的新一代數(shù)值模式，是一個(gè)完全可壓縮、非靜力模式，控制方程組為通量形式，水平網(wǎng)格采用有利于在高分辨率模擬中提高數(shù)值計(jì)算精度的Arakawa C 格式(Kalnay，2001，Janjic，2004)。WRF模式適用于業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)和大氣研究等需要，能有效模擬天氣系統(tǒng)尤其是中小天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展、消亡過(guò)程及其機(jī)理。同時(shí)，模式系統(tǒng)具有可移植、易維護(hù)、可擴(kuò)充、高效率、使用方便等諸多特性，被大量應(yīng)用于理想試驗(yàn)、個(gè)例數(shù)值試驗(yàn)等研究和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)之中(Klemp，2004;Dimego，2004;Isidora et al.，2005;Lo et al.，2008;范水勇等，2008;馬紅云等，2009;吳偉等，2011;林惠娟等，2010)，表現(xiàn)出較好的模擬能力和較可靠的預(yù)報(bào)性能。

根據(jù)浙江省現(xiàn)有計(jì)算條件和地理位置特征，模式選用雙重嵌套，分辨率各為9 km和3 km，垂直層次為35層。9 km分辨率的大區(qū)域(華東區(qū)域，大致范圍為 106°E ～128°E，22°N ～42°N)重點(diǎn)覆蓋影響浙江的大尺度系統(tǒng)，3 km分辨率的小區(qū)域(浙江區(qū)域，大致范圍為117°E～124°E，26°N ～32°N)重在識(shí)別影響浙江的中尺度系統(tǒng)(圖1)。模式積云參數(shù)化方案在大區(qū)域中采用Betts-Miller-Janjic方案，在小區(qū)域不采用參數(shù)化方案;微物理方案均采用WSM 6-Class方案;陸面過(guò)程均使用Noah方案;行星邊界層均采用Yonsei University(YSU)參數(shù)化方案;表面層均使用基于Monin-Obukhov的MM5相似理論;長(zhǎng)波、短波輻射均選用RRTM快速輻射傳輸方案和 Dudhia方案。初始場(chǎng)由 NCEP/GFS(Globe Forecast System)的分析場(chǎng)提供，側(cè)邊界場(chǎng)由NCEP/GFS間隔3 h的預(yù)報(bào)場(chǎng)提供。

圖1 模式研究區(qū)域及地形

2 2011年夏季降水和溫度預(yù)報(bào)結(jié)果評(píng)估

浙江地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，冬季干冷，夏季濕熱，降水量的季節(jié)分配大體上與溫度一致，表現(xiàn)為“雨熱同步”的氣候特征(祝啟桓，1992)。其中，夏季的主要影響系統(tǒng)為梅雨、臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)對(duì)流等高影響、災(zāi)害性天氣，對(duì)這些天氣的預(yù)報(bào)能力直接關(guān)系到防災(zāi)減災(zāi)工作的成敗。因此夏季降水和溫度預(yù)報(bào)水平是衡量數(shù)值預(yù)報(bào)模式性能的一個(gè)重要指標(biāo)。本節(jié)對(duì)2011年夏季(6—8月)模式預(yù)報(bào)的降水和溫度結(jié)果進(jìn)行定量評(píng)估。

2.1 資料和方法

實(shí)況資料選用浙江省內(nèi)1500多個(gè)站點(diǎn)觀測(cè)資料(包括3個(gè)基準(zhǔn)站、20個(gè)基本站、47個(gè)一般站和1500多個(gè)區(qū)域自動(dòng)站，如圖2所示)，評(píng)估要素為每日08:00—次日08:00的24 h累計(jì)降水和平均2 m氣溫。預(yù)報(bào)結(jié)果為與實(shí)況相對(duì)應(yīng)的每天08:00起報(bào)的預(yù)報(bào)時(shí)效為24 h，48 h及72 h的24 h累計(jì)降水和平均2 m氣溫。

圖2 觀測(cè)站點(diǎn)分布(Level1——國(guó)家基準(zhǔn)氣候站;Level2——國(guó)家基本氣象站;Level3——國(guó)家一般氣象站;Level4——區(qū)域自動(dòng)站)

為更好地評(píng)估模式結(jié)果，文中給出了降水和溫度的空間分布和時(shí)間序列演變檢驗(yàn)。對(duì)于降水，同時(shí)給出了TS，ETS(Equitable Threat Score)，HSS(Heidke Skill Score)，擊中率(PODY)，空?qǐng)?bào)率(FAR)，漏報(bào)率(FOM)等多個(gè)檢驗(yàn)量(丁金才，1995)共同描述模式的降水預(yù)報(bào)性能。

2.1 降 水

2011年夏季降水過(guò)程比較明顯，6月份梅雨期間出現(xiàn)了4次典型的梅雨降水過(guò)程，7—8月主要是以臺(tái)風(fēng)降水(“梅花”和“南瑪都”)和局地強(qiáng)對(duì)流降水為主。由圖3(a)夏季平均降水實(shí)況可知，浙江省2011年夏季降水主要集中于浙西北部山區(qū)、寧波地區(qū)及浙東南沿海地區(qū)。圖3(b－d)分別給出了模式預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)時(shí)效為24 h，48 h及72 h的夏季日平均降水分布。與實(shí)況對(duì)比可知，模式24 h預(yù)報(bào)報(bào)出了浙西北部和東南沿海地區(qū)的降水中心及雨帶的基本走向，預(yù)報(bào)和實(shí)況的空間相關(guān)系數(shù)為0.52;但預(yù)報(bào)降水量比實(shí)況整體偏大，平均偏大為5.62 mm/d。48 h預(yù)報(bào)和72 h預(yù)報(bào)也能在一定程度上預(yù)報(bào)出降水帶的位置，空間相關(guān)系數(shù)分別為0.36和0.42;降水量級(jí)相對(duì)于24 h預(yù)報(bào)結(jié)果更接近于實(shí)況，平均偏差分別為3.85和2.17 mm/d。這說(shuō)明模式在48 h和72 h的預(yù)報(bào)結(jié)果仍然是有一定的參考價(jià)值的。但是，在浙西南地區(qū)，不論24 h，48 h還是72 h均存在空?qǐng)?bào)現(xiàn)象，數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的參考性存在地域差異，需要謹(jǐn)慎分析。

圖3 2011年夏季日平均累計(jì)降水預(yù)報(bào)及實(shí)況(單位:mm/d):(a)實(shí)況;(b)24 h預(yù)報(bào);(c)48 h預(yù)報(bào);(d)72 h預(yù)報(bào)

夏季的日平均降水分布反映了模式對(duì)季節(jié)內(nèi)降水預(yù)報(bào)空間分布情況的預(yù)報(bào)能力，而區(qū)域平均逐日降水演變則能較好反映模式對(duì)降水過(guò)程隨時(shí)間發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)報(bào)能力。浙江省2011年夏季逐日降水的時(shí)間演變(圖4)表明，模式各預(yù)報(bào)時(shí)效的預(yù)報(bào)均給出了較為準(zhǔn)確的降水發(fā)生、發(fā)展及減弱過(guò)程，尤其是在6月和8月的幾次較大降水過(guò)程，模式預(yù)報(bào)的降水量級(jí)與實(shí)況相當(dāng)。但是，在降水強(qiáng)度為小到中雨時(shí)(如7月期間，31～61 d)，模式預(yù)報(bào)降水偏大較明顯，尤其是24 h預(yù)報(bào)結(jié)果。這可能跟模式參數(shù)化方案的閾值偏低有關(guān)，需要進(jìn)一步研究改進(jìn)。

圖4 2011年夏季逐日降水量預(yù)報(bào)及實(shí)況

利用 TS，ETS，HSS，擊中率、空?qǐng)?bào)率、漏報(bào)率等參數(shù)，定量降水累加檢驗(yàn)結(jié)果列于表1。由表1分析可知，模式對(duì)降水的預(yù)報(bào)能力隨著降水量級(jí)的增大而減小，24 h預(yù)報(bào)的TS評(píng)分從小雨以上級(jí)別的0.59逐步下降到大暴雨以上級(jí)別的0.02;模式預(yù)報(bào)結(jié)果較實(shí)況偏大，空?qǐng)?bào)多，漏報(bào)少，空?qǐng)?bào)率高出漏報(bào)率約0.21，尤其是24 h預(yù)報(bào)結(jié)果偏大較多。比較24 h，48 h及72 h預(yù)報(bào)的TS評(píng)分來(lái)看，模式24 h預(yù)報(bào)結(jié)果較好，且48 h和72 h預(yù)報(bào)結(jié)果雖略有下降但仍存在一定的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 溫 度

溫度預(yù)報(bào)是日常天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中的另一個(gè)重要內(nèi)容。浙江省2011年夏季日平均2 m氣溫預(yù)報(bào)和實(shí)況顯示(圖5):2 m氣溫的空間分布受海拔和緯度影響較大，高分辨率模式能較好地刻畫(huà)浙江省的地形分布，對(duì)浙北地區(qū)、金衢盆地及浙東南沿海平原地區(qū)的高溫區(qū)有很好的預(yù)報(bào)能力，24 h預(yù)報(bào)與實(shí)況的空間相關(guān)系數(shù)達(dá)0.77。尤其是模式對(duì)金衢盆地的高值區(qū)的預(yù)報(bào)，不僅在空間分布上與實(shí)況很相似，而且在量級(jí)上也較接近。但是，模式對(duì)其它地區(qū)還存在著1～2℃左右的低估，24 h預(yù)報(bào)的平均偏差為－1.12℃。值得一提的是，模式48 h和72 h預(yù)報(bào)結(jié)果與24 h預(yù)報(bào)結(jié)果相差很小(偏差分別為－1.21℃和 －1.20℃)，這說(shuō)明模式對(duì) 2 m 平均氣溫有較長(zhǎng)的預(yù)報(bào)時(shí)效。

表1 2011年夏季浙江省降水預(yù)報(bào)累加檢驗(yàn)結(jié)果

圖5 2011年夏季日平均2 m氣溫預(yù)報(bào)及實(shí)況(單位:℃):(a)實(shí)況;(b)24 h預(yù)報(bào);(c)48 h預(yù)報(bào);(d)72 h預(yù)報(bào)

如圖6所示，浙江省2011年夏季逐日2 m平均氣溫的時(shí)間演變表明，模式能較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)出氣溫的逐日變化過(guò)程。對(duì)比圖4和圖6發(fā)現(xiàn)，氣溫變化與降水變化有較好的反相關(guān)關(guān)系，模式在6月和8月降水較多時(shí)期氣溫較低，而在6月末至8月初降水較少時(shí)期氣溫較高，這種聯(lián)系在物理上是合理的。仔細(xì)對(duì)比還可看到，模式對(duì)降水較大的6月中上旬和8月下旬預(yù)報(bào)的氣溫與實(shí)況較為一致，但在降水量級(jí)為小到中雨的7月，模式預(yù)報(bào)氣溫較實(shí)況偏低1～2℃，且與降水預(yù)報(bào)偏差在時(shí)間上對(duì)應(yīng)較為一致。初步分析認(rèn)為，這可能是由于在弱降水期間，實(shí)況云量較少，而模式預(yù)報(bào)的云量偏多，預(yù)報(bào)誤差較大;但在較大降水期間，實(shí)況云量多，覆蓋了全省大部，此時(shí)預(yù)報(bào)云量的誤差小于弱降水期間的誤差(即弱降水期間云量預(yù)報(bào)偏多誤差大于強(qiáng)降水);而云量預(yù)報(bào)偏多將導(dǎo)致到達(dá)地面的凈輻射偏小，溫度偏低，因此會(huì)出現(xiàn)在弱降水期間溫度預(yù)報(bào)偏低誤差大于強(qiáng)降水期間的現(xiàn)象。

圖6 2011年夏季逐日2m平均氣溫預(yù)報(bào)及實(shí)況

3 濕過(guò)程參數(shù)化方案敏感性分析

前文的評(píng)估給出了對(duì)2011年夏季浙江省中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式預(yù)報(bào)水平的整體認(rèn)識(shí)。研究表明，模式的濕過(guò)程選擇對(duì)于模式降水的預(yù)報(bào)效果十分重要，不同濕過(guò)程的微物理方案和積云參數(shù)化方案會(huì)對(duì)模式預(yù)報(bào)性能產(chǎn)生影響。因此，本節(jié)選取2011年6月4—7日的浙江省典型梅雨過(guò)程，著重探討不同濕過(guò)程的微物理方案和積云參數(shù)化方案的組合對(duì)模式預(yù)報(bào)性能的影響和由此帶來(lái)的不確定性，進(jìn)而加深對(duì)于數(shù)值模式預(yù)報(bào)能力的認(rèn)識(shí)。敏感性試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2，即選取了適用于高分辨中尺度模式的微物理方案和積云參數(shù)化方案各3種，設(shè)計(jì)了9個(gè)敏感性試驗(yàn)，對(duì)6月4—7日的梅雨過(guò)程的降水預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

表2 敏感性試驗(yàn)設(shè)計(jì)

圖7 各濕過(guò)程組合方案下模式對(duì)2011年6月4日08:00—5日08:00降水預(yù)報(bào)及實(shí)況:(a)S1-WSM6+KF方案;(b)S2-WSM6+BMJ方案;(c)S3-WSM6+Grell方案;(d)S4-WSM3+KF方案;(e)S5-WSM3+BMJ方案;(f)S6-WSM3+Grell方案;(g)S7-Lin+KF方案;(h)S8-Lin+BMJ方案;(i)S9-WSM6+Grell方案;(j)實(shí)況。

圖7 是各濕過(guò)程組合方案下模式對(duì)2011年6月4日08:00—5日08:00降水預(yù)報(bào)和實(shí)況對(duì)比。由圖可知，不同濕過(guò)程參數(shù)化方案對(duì)降水預(yù)報(bào)結(jié)果差異較大，各類(lèi)方案對(duì)降水預(yù)報(bào)的偏差為4.1～25.6 mm/d不等，空間相關(guān)系數(shù)為－0.11～0.59不等。相比而言，降水對(duì)于積云參數(shù)化方案的敏感性明顯大于對(duì)微物理方案的敏感性:積云參數(shù)化方案的不同可以導(dǎo)致整體雨帶分布的明顯不同，而微物理方案不同對(duì)于雨帶影響不大，它主要影響雨帶內(nèi)強(qiáng)降水中心的位置和強(qiáng)度。KF方案和Grell方案在浙江北部及浙中地區(qū)報(bào)了兩個(gè)雨帶，尤其是在浙中地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的空?qǐng)?bào)，BMJ方案所報(bào)雨帶集中在浙江北部，空?qǐng)?bào)相對(duì)較少。在選定BMJ方案下，微物理方案對(duì)雨帶位置和降水中心強(qiáng)度進(jìn)行了微調(diào)。從總體上看 BMJ方案配合WSM3，WSM6和Lin方案所預(yù)報(bào)的結(jié)果均與實(shí)況較為接近，從誤差角度分析，BMJ方案配合WSM3方案最小，WSM6方案次之，但是比較兩者預(yù)報(bào)和實(shí)況位于浙北中部的東西向的強(qiáng)雨帶可見(jiàn)，BMJ方案配合WSM6方案所預(yù)報(bào)的降水雨帶和中心明顯更接近實(shí)況，它的相關(guān)系數(shù)也是最高的。圖8給出了各方案組合下模式降水預(yù)報(bào)的評(píng)分結(jié)果。對(duì)比各個(gè)方案來(lái)看，模式降水的預(yù)報(bào)能力隨著降水量級(jí)的增加而下降，且在中小雨級(jí)別得分均較高，TS評(píng)分均在0.7以上;各方案對(duì)大雨(25 mm)和暴雨(50 mm)級(jí)別的預(yù)報(bào)性能差異較為明顯，方案2(BMJ與WSM6組合方案)相對(duì)其他方案有較好表現(xiàn)，其TS評(píng)分、ETS評(píng)分、HSS評(píng)分和擊準(zhǔn)率(PODY)均高于其他方案，而空?qǐng)?bào)率(FAR)和漏報(bào)率(FOM)均低于其他方案?？傮w上，采用方案2(BMJ積云對(duì)流參數(shù)化方案和WSM6微物理方案)預(yù)報(bào)的降水落區(qū)和強(qiáng)度較其他方案更接近于實(shí)況。

圖8 各濕過(guò)程組合方案下模式對(duì)2011年6月4日08:00—5日08:00降水預(yù)報(bào)評(píng)分結(jié)果

為分析不同參數(shù)化方案對(duì)降水形成原因，圖9給出了各方案下模式預(yù)報(bào)的格點(diǎn)尺度降水與積云對(duì)流降水的對(duì)比。由圖可見(jiàn)，格點(diǎn)尺度降水與積云對(duì)流降水的比值受積云參數(shù)化方案影響較大，BMJ方案預(yù)報(bào)的降水以格點(diǎn)尺度降水為主，積云對(duì)流降水僅占總降水量的5%左右;KF方案預(yù)報(bào)的格點(diǎn)尺度降水比積云對(duì)流降水略多30%左右;而Grell方案預(yù)報(bào)的格點(diǎn)尺度降水和積云對(duì)流降水相當(dāng)。

圖9 各濕過(guò)程組合方案下模式預(yù)報(bào)的格點(diǎn)尺度降水與積云對(duì)流降水對(duì)比

分析實(shí)況表明，本次降水過(guò)程主要與西南暖濕氣流和北方弱冷空氣在浙北地區(qū)形成的緯向切變線有關(guān)。對(duì)比各方案組合下模式積分24 h后850 hPa風(fēng)場(chǎng)可以看到(圖10)，方案2預(yù)報(bào)出了(BMJ與WSM6組合方案)在30°N附近的切變，較其余方案更接近實(shí)況;同時(shí)方案2預(yù)報(bào)的850 hPa濕度場(chǎng)在浙北和浙西較高、浙東南較低的分布形態(tài)也與實(shí)況較符合。這可能是該方案雨帶位置相對(duì)準(zhǔn)確的原因之一。由此可見(jiàn)，濕過(guò)程參數(shù)化方案的不同可以導(dǎo)致風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生差異，進(jìn)而影響到切變線和雨帶的分布，從而對(duì)降水的預(yù)報(bào)產(chǎn)生重要影響。

圖10 各濕過(guò)程組合方案下模式積分24 h(5日08時(shí))500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)及850 hPa風(fēng)場(chǎng)和濕度場(chǎng):(a)S1-WSM6+KF方案;(b)S2-WSM6+BMJ方案;(c)S3-WSM6+Grell方案;(d)S4-WSM3+KF方案;(e)S5-WSM3+BMJ方案;(f)S6-WSM3+Grell方案;(g)S7-Lin+KF方案;(h)S8-Lin+BMJ方案;(i)S9-WSM6+Grell方案;(j)實(shí)況。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文利用全省1500多個(gè)包括區(qū)域自動(dòng)站在內(nèi)的站點(diǎn)觀測(cè)資料，從空間分布和時(shí)間演變及統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)3個(gè)方面對(duì)浙江省2011年夏季W(wǎng)RF模式預(yù)報(bào)的降水和溫度進(jìn)行了定量評(píng)估;并通過(guò)不同濕過(guò)程參數(shù)化方案數(shù)值試驗(yàn)的對(duì)比，探討了不同微物理參數(shù)化方案和積云參數(shù)化方案對(duì)模式預(yù)報(bào)性能的影響，得到以下初步認(rèn)識(shí)。

(1)WRF模式能基本預(yù)報(bào)出降水的空間分布及時(shí)間演變規(guī)律，對(duì)降水落區(qū)預(yù)報(bào)和降水發(fā)生演變有較好的指示意義，但模式預(yù)報(bào)范圍和量值均偏大，其中在小到中雨量級(jí)期間降水量值偏大較明顯。

(2)模式能很好地預(yù)報(bào)出2 m平均氣溫的空間分布和時(shí)間演變過(guò)程，但存在著一定的低估現(xiàn)象，尤其是在浙江省弱降水期間，模式預(yù)報(bào)偏低1～2℃。

(3)就區(qū)域平均而言，模式在實(shí)況降水量較大期間預(yù)報(bào)性能較好，但在小到中雨期間較差，主要表現(xiàn)為降水量的高估和氣溫的低估。這可能是由于模式在小到中雨期間對(duì)云量預(yù)報(bào)偏多引起，還需要進(jìn)一步的研究。

(4)積云參數(shù)化方案對(duì)于降水影響明顯，它可以導(dǎo)致整體雨帶分布的明顯不同;而微物理方案不同對(duì)于雨帶影響不大，它主要影響雨帶內(nèi)強(qiáng)降水中心的位置和強(qiáng)度;總體上，采用Betts-Miller-Janjic積云對(duì)流參數(shù)化方案和WSM6微物理方案預(yù)報(bào)的降水落區(qū)和強(qiáng)度更接近于實(shí)況。

(5)不同參數(shù)化方案組合可以引起預(yù)報(bào)流場(chǎng)的差異，從而影響到雨帶位置，對(duì)降水的預(yù)報(bào)性能產(chǎn)生不可忽視的影響。

總之，浙江省高分辨率中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)降水和溫度的空間分布和時(shí)間演變規(guī)律有較好的預(yù)報(bào)能力，對(duì)預(yù)報(bào)員具有一定的參考價(jià)值。根據(jù)各量級(jí)降水TS，ETS等各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)顯示，模式的預(yù)報(bào)水平和國(guó)家氣象中心常用數(shù)值模式的預(yù)報(bào)能力相當(dāng)(王雨，2006)?；谡憬?500多個(gè)觀測(cè)站的詳細(xì)觀測(cè)資料，對(duì)于水平格距為3 km×3 km的高分辨數(shù)值模式預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，以上評(píng)估結(jié)果是令人鼓舞的。誠(chéng)然，模式系統(tǒng)還存在降水預(yù)報(bào)偏大等問(wèn)題，還需要逐步改進(jìn)，尤其是對(duì)已有評(píng)估結(jié)果，還需要進(jìn)一步探究原因。

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