Page 116 - 《高原气象》2025年第3期
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高     原      气     象                                 44 卷
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             线状对流系统。由于该雨带尺度较小， 对于数值预                            启 动 Hybrid-3DVAR/ETKF 循 环 ，  模 式 仅 对 外 层
             报和预报员的预报难度均较大。那么， 该雨带是如                            12 km 网格进行资料同化， 同化的观测资料包括全
             何形成的？其发展演变过程如何？本文将通过观                              国范围的国家级地面观测站、 探空、 AMDAR 飞机
             测分析和数值试验的方法， 对台风东南侧外围螺旋                            报、 GPS/MET 水汽资料， 每 6 h 同化一次， 同化循
             雨带的成因进行研究。                                         环 12 h 后开始预报， 预报时效 72 h。模式同化的
                                                                AMDAR飞机报资料一共4075份。
              2  数据来源及数值试验设计
                                                                2. 3 对比试验设计
             2. 1 数据来源                                              根据盛春岩等（2021）对台风“摩羯”个例的数
                  文中所用观测资料包括来自天擎气象大数据                           值试验结果， 全部取流依赖的误差协方差并采用
             云平台的 2018 年 8 月 13 -16 日山东省约 1550 个地               45 min资料同化时间窗对台风路径和降水预报效果
             面观测站逐小时降水量资料、 地面和高空观测资                             最好。为对比分析鲁中地区螺旋雨带的成因， 从而
             料、 “摩羯”台风路径资料； 山东省潍坊、 临沂雷达                         更好地认识台风局地强降水的发生机制， 同时为了
             组合反射率资料， 雷达数据空间分辨率 250 m， 时                        试验 AMDAR 飞机报资料同化对本次台风个例数
             间分辨率为 6 min； 山东及周边省份雷达组合反射                         值预报的影响（王瑞文等， 2017）， 这里设计了两组
             率和回波顶高拼图资料， 该数据由山东省气象科学                            对比试验， 具体如下：
             研究所研制， 数据水平分辨率 0. 01°， 时间分辨率                           试验 1： Hybrid-3DVAR同化时全部取流依赖的
             6 min； 基于 WRF 模式及其 Hybrid-3DVAR 资料同                误差协方差， 同化所有的观测资料， 资料同化时间
             化系统的数值预报结果， 同化的观测资料包括全国                            窗为45 min。
             范围的国家级地面观测站、 探空、 AMDAR 飞机                              试验 2： 以试验 1为基础， 但不同化 AMDAR飞
             报、 GPS/MET水汽资料。                                    机报资料。
                  文中使用的地图是基于中华人民共和国自然                               以下重点针对 4 km 网格的数值试验结果进行
             资源部地图技术审查中心标准地图服务系统下载                              分析。
             的审图号为 GS（2017）3320 号的中国地图制作， 底                     3  过程概况及螺旋雨带对流演变特
             图无修改。                                                  征分析
             2. 2 模式系统设置
                  利 用 美 国 国 家 大 气 研 究 中 心 开 发 的 WRF-            3. 1 降水概况
             ARW3. 6. 1 及 其 Hybrid-3DVAR（three-dimensional          2018年第14号台风“摩羯”于8月8日14:00生成
             variational）资 料 同 化 系 统（Wang  et  al，  2008a，      于西太平洋海面上， 即19. 4°N， 133. 5°E， 强度等级
             2008b； Li et al， 2012； 高山红等， 2014）， 对台风            为热带风暴级， 中心附近最大风力8级（18 m∙s ）， 中
                                                                                                        -1
            “摩羯”进行数值研究。模式采用 12 km、 4 km 单向                      心最低气压为 998 hPa。台风生成后整体向西北方
             嵌套网格， 垂直分 44 层。WRF 模式中心点位于                         向移动， 强度逐渐加强， 于 8 月 13 -16 日登陆北上
             （36. 5°N， 116. 5°E）， 12 km 外层网格点数为 316×            影响山东， 台风登陆山东后转向北偏东方向移动，
             278（模 式 覆 盖 区 域 范 围 约 3792  km×3336  km），          台风中心到达鲁西北后又转为偏东方向移动， 进入
             4 km 内层网格点数为 331×250（模式覆盖区域范围                      渤海。台风“摩羯”造成山东大范围暴雨、 大暴雨天
             约 1324 km×1000 km）。WRF 确定性预报采用的微                   气。山东全省平均降水量 69. 3 mm， 最大降水量出
             物理过程为 Lin 方案， 积云对流参数化方案为 K-F                       现 在 潍 坊 市 昌 乐 县 乔 官 镇［图 1（a）］， 为 328. 0
             方案， 陆面参数化方案为YSU方案。                                 mm， 最大小时雨强为 120. 6 mm。从 24 h 降水实况
                  采用随机扰动方法产生集合预报扰动初始场，                          看， 13 日 08:00 至 14 日 08:00 大暴雨主要出现在济
             集合预报为 12 km 共 24个成员。利用 ETKF方法进                     宁和潍坊的寿光一带［图 1（b）］， 14日 08:00至 15日
             行集合订正， 为 Hybrid-3DVAR 同化提供流依赖的                     08:00 大暴雨主要出现在鲁西北和鲁东南的日照、
             背景误差， 全部取流依赖的误差协方差。集合预报                            临沂部分地区［图 1（c）、 1（d）］， 昌乐（173. 7 mm）、
             采用 8 组不同的参数化方案。采用美国 GFS 0. 5°×                     陵城（171. 0 mm）日降水量突破本站历史极值， 宁
             0. 5°的全球实时分析和预报场作为模式背景场资                           津（225. 6 mm）、 德州（177. 2 mm）日降水量突破本
             料， 模式自 2018 年 8 月 12 日 08:00（北京时， 下同）              站8月历史极值。
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