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湿Q矢量释用技术及其在定量降水预报中的应用

岳彩军 寿亦萱 寿绍文 曾刚 王咏青

岳彩军, 寿亦萱, 寿绍文, 等. 湿Q矢量释用技术及其在定量降水预报中的应用. 应用气象学报, 2007, 18(5): 666-675..
引用本文: 岳彩军, 寿亦萱, 寿绍文, 等. 湿Q矢量释用技术及其在定量降水预报中的应用. 应用气象学报, 2007, 18(5): 666-675.
Yue Caijun, Shou Yixuan, Shou Shaowen, et al. Wet q vector interpretation technique with its application to quantitative precipitation forecast. J Appl Meteor Sci, 2007, 18(5): 666-675.
Citation: Yue Caijun, Shou Yixuan, Shou Shaowen, et al. Wet q vector interpretation technique with its application to quantitative precipitation forecast. J Appl Meteor Sci, 2007, 18(5): 666-675.

湿Q矢量释用技术及其在定量降水预报中的应用

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40205008

国家自然科学基金项目 40075009

国家自然科学基金项目 40405009

江苏省气象灾害重点实验室 (南京信息工程大学) 开放课题 KJS0602

Wet Q Vector Interpretation Technique with Its Application to Quantitative Precipitation Forecast

  • 摘要: 新发展了一种湿Q矢量释用技术:利用松弛法迭代求解以非地转干Q矢量散度为强迫项的方程得到垂直运动场ω 1, 然后由ω 1计算湿Q矢量散度场, 接着再利用松弛法迭代求解以湿Q矢量散度场为强迫项的ω方程得到垂直运动ω 2, 最后由ω 2结合水汽条件进行降水量计算, 得到湿Q矢量释用降水场。结合一次典型的江淮梅雨锋暴雨过程研究表明, 湿Q矢量释用降水场对同期观测降水场水平分布特征、极端降水强度都具有一定的反映能力, 反映出湿Q矢量释用技术具备实际应用的可行性和一定合理性。将此释用技术应用于华东区域数值预报模式 (基于MM5 V3.6而建立, 以下简称MM5) 产品, 得到湿Q矢量释用定量降水预报 (QPF) 场, 其独立于模式本身输出的QPF场, 但与模式QPF场具有相同的时空分辨率。针对2004年6—8月汛期华东地区一次梅雨锋降水过程和一次登陆台风降水过程, 结合实况雨量资料, 比较分析了湿Q矢量释用QPF场和MM5模式QPF场对实际观测降水场的反映能力, 结果表明, 前者对有无降水、10.0 mm/24 h以上明显降水的反映能力明显优于后者。进一步进行预报统计检验表明, 湿Q矢量释用预报有无降水、小雨及10.0 mm/24 h以上降水的TS评分、正确率都明显高于MM5模式, 而漏报率、空报率则是前者明显低于后者。这也充分反映出湿Q矢量释用技术应用于QPF研究的有效性。最后, 探讨了数值预报产品释用技术对数值预报模式性能的依赖性, 并指出未来对湿Q矢量释用技术进一步改进的方向及其广泛应用前景。
  • 图  1  1991年7月6日08:00各气象要素场

    (a)1 h地面实况雨量场 (单位: mm), (b) 700 hPa湿Q矢量散度场 (虚/实线代表辐合/辐散, 单位: 10-15hPa-1·s-3), (c) 700 hPa湿Q矢量释用垂直速度场 (虚/实线代表上升/下沉, 单位:Pa·s-1), (d) 1 h湿Q矢量释用降水场 (单位:mm)

    Fig. 1  Several kinds of meteorological fields at 08:00 on July 6, 1991

    (a)1 h precipitation in situ (unit:mm), (b)700 hPa wet Q vector divergence (dashed/solid lines represent convergence/divergence, unit:10-15hPa-1·s-3), (c)700 hPa Q* vector inperpretation vertical velocity (dashed/solid lines represent upward/ downward, unit:Pa·s-1), (d)1 h Q*vector interpretation precipitation (unit:mm)

    图  2  2004年6月15日20:00—6月16日20:00华东地区24 h累积降水 (单位:mm)

    (a) 观测, (b) MM5 QPF, (c) 湿Q矢量释用QPF

    Fig. 2  The distribution of 24 h accumulated precipitation in Eastern China from 20:00 on June 15 to 20:00 on July 16, 2004 (unit:mm)

    (a) observation, (b) MM5 QPF, (c) Q* vector interpretation QPF

    图  3  说明同图 2, 但为2004年8月24日20:00—8月25日20:00

    Fig. 3  Same as in Fig. 2, except for from 20:00 on August 24 to 20:00 August 25, 2004

    表  1  2004年6—8月MM5模式与湿Q矢量释用华东地区降水预报的平均TS评分结果对比 (单位:%)

    Table  1  The comparison between MM5 and wet Q vector interpretation in the context of average TS of predicting precipitation over eastern China from June to August in 2004 (unit :%)

    表  2  2004年6—8月MM5模式与湿Q矢量释用对华东地区晴雨预报的平均检验结果对比

    Table  2  The comparison between MM5 and wet Q vector interpretation in the context of average test of predicting Eastern China fair or rain from June to August in 2004

    表  3  说明同表 2, 但为小雨 (0.1~9.9 mm/24 h) 预报的平均检验结果对比

    Table  3  Same as in Table 2, except for light rain (0.1—9.9mm/24 h)

    表  4  说明同表 2, 但为10.0 mm/24 h以上降水预报的平均检验结果对比

    Table  4  Same as in Table 2, except for the precipitation with intensity of over 10.0mm/24 h

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出版历程
  • 收稿日期:  2006-04-12
  • 修回日期:  2006-12-29
  • 刊出日期:  2007-10-31

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