Page 225 - 《高原气象》2026年第2期

2 期 杨 查等：地形追随坐标系下的二阶湿位涡及其在改进降水预报中的初步应用研究 525

图9 2017年6月9日00:00-06:00观测降水（a）， GFS模式24 h降水预报（b）， 相似法订正后的24 h降水预报（c）（单位： mm）
Fig. 9 Observed 6 h accumulated rainfall（a）， 6 h accumulated rainfall for 24 h by the GFS model（b）， 6 h accumulated
rainfall corrected by the anology method（c） from 00:00 to 06:00 on June 9， 2017（unit： mm）
（95°E -110°E， 18°N -33°N）大于 10 mm 和 20 mm 6 结论
的 24 h 预报 6 h 累计降水的 ETS 评分（红色线表示
地形影响下的降水发展维持机制与预报是我
GFS 模式预报降水， 蓝色虚线为相似法改进后的
国暴雨研究的重难点， 从暴雨系统发生发展必备的
降水）。结合表 1 中整个夏季的平均 ETS 评分可以
水汽、 抬升和不稳定条件出发的集合预报方法等与
-1
-1
看出对于大于 10 mm·（6h） 和 20 mm·（6h） 的降
模式降水预报互补， 在地形复杂地区的良好应用对
水， 经相似法订正后的降水预报评分略高于 GFS
于提高复杂地形下的降水预报具有积极意义。由
-1
模式原始预报降水评分， 对于 30 mm·（6h） 和 40
于数值模式预报输出的数值产品和实际分析大部
-1
mm·（6h） 的强降水落区， 相似法订正后降水较模
分都还是采用等压坐标， 仍然存在对流层低层等压
式原始降水预报也均有提高。
面与地面相交的问题， 不能准确分析和预报山地暴
对照图10（e）中GFS模式预报明显高于订正预报
雨强度和移动。本文以集合动力因子暴雨预报方
的时次， 图 11给出了 2017年 6月 17日 12:00 -18:00
法中的二阶湿位涡为例， 既能够将地形影响直接体
降水的 24 h 预报。图 11（a）中显示华北地区无明显
现在物理量中， 又能避免局地直角坐标或等压坐标
降水， 而 GFS 模式预报［图 11（b）］在河北地区出现
中因地形导致的不同区域动力分析的差异性， 主要
部分降水， 订正后［图 11（c）］， 北京、 河北西部也出 结论如下：
现了弱降水， 出现明显空报。造成该结果的原因， （1） 推导了二阶湿位涡在地形追随坐标系下
从相似因子-二阶湿位涡角度， 主要与二阶湿位涡 的数学形式， 其不仅表征了降水大气的热、 动力属
对大气水汽和水汽梯度特征响应敏感， 模式预报的 性和水汽作用及其梯度变化， 还包含了地形效应因
降水出现空报后， 订正法以二阶湿位涡为相似因 子， 能够更好地区分降水大气与非降水大气的动热
子， 遍历的历史相似个例均是具有湿大气特征的过 力特性， 对降水有良好指示意义。
程， 也更为容易出现空报。在后续研究中， 可通过 （2） 通过分析 2013 年 7 月 21 日发生在我国西
增加相似因子， 优化相似算子改善该问题。 部山区的一次强降水过程的二阶湿位涡分布、 垂直