基于风暴数值模拟的冰雹临近预报方法研究

【作者】 王瑾； 汪华； 李明元；

【机构】 贵州省气象局； 黔东南州气象局；

【摘要】 本文利用基于雷达三维拼图的强冰雹识别的研究成果[2],结合ARPS风暴数值模式的输出结果,提出了一个新的冰雹临近预报方法,并通过对一次发生在贵州西北部到中部一线的冰雹过程的1小时外推预报及3小时数值模拟,得出以下结论:1)基于SCIT的风暴识别、跟踪及外推算法在本次强冰雹过程中得到了成功应用。SCIT算法对于较强的组织稳定的风暴可在一定的短时间内获得较好的效果,而对于天气状态变化较快的系统,这种算法会产生较大的误差。2)ARPS模式对本次强冰雹过程3小时的模式预报与观测的雷达反射率在回波结构、位置和系统的演变方向上是比较一致的,抓住了这次强冰雹过程几个主要强风暴的演变特征。这次过程主要风暴的时空演变及主要关键特征的成功模拟,可以认为初始时刻通过3DVAR和云分析同化了雷达观测资料及常规的地面观测和探空资料起了非常关键的作用。但模拟结果也表明,当风暴靠得太近时,一些复杂的风暴相互作用,比如说风暴的合并、阵风锋的交汇等现象就会发生,而模式对这些过程的处理误差会激发一些虚假的风暴单体的生成或消亡,这就要求提高模式对对流风暴的精确的分析和处理能力。3)提出一个新的方法来建立冰雹的临近预报模型。基本思路就是以反射率因子作为冰雹预报因子,将冰雹预报问题转变为冰雹识别问题。首先根据强风暴数值模式预报输出场中的水物质场和风场转变多普勒雷达的反射率因子和径向速度场,然后根据多普勒雷达的冰雹识别方法诊断出冰雹落区和大小。与一般的冰雹预报模型相比,新的方法有以下特点:选取的冰雹预报因子物理意义更加明确,更加全面;建立的冰雹预报模型比较稳定;建立冰雹预报模型的过程相对简单。新的方法在本次强冰雹过程中得到了成功应用,在3h的临近预报中基本准确预报了强冰雹的落区位置。需要指出的是,新方法的预报效果依赖于数值模式对强对流天气反射率因子场的准确模拟,而模式预报能力的提高除了模式良好的风暴分析和描述能力之外,与中尺度观测资料的同化密切相关。在试验中,我们只同化了雷达资料,未来中尺度观测网资料的加入会大大提高模式的预报能力。另外,我们对新方法的应用还只局限于个例研究,其验证和完善还需在业务中通过大量的预报实践来完成。更多还原