基于集合预报分析华南不同性质暴雨的成因和可预报性

【作者】 沈易安； 杜宇； 陈桂兴；

【机构】 中山大学大气科学学院；

【摘要】 基于集合预报敏感性分析方法,研究利用CMORPH卫星反演降水产品、ERA-interim再分析资料及ECMWF全球集合预报资料,对2015年5月20日华南地区不同性质暴雨(同时存在广西北部、广东中部及台湾北部三个暴雨中心)的关键因子及模式可预报性进行研究。本次降水过程中三个暴雨中心的数值模式定量预报能力存在差异。广西北部暴雨中心的数值模式定量预报能力较好,部分成员的降水预报量与观测接近;广东中部暴雨中心定量预报能力较弱,诸多集合成员漏报;而台湾北部暴雨的模式预报能较好的抓住降水落区,但降水预报值普遍偏低。通过相关分析和合成分析发现:低涡和低压槽、低空急流以及与之相关的水汽输送是影响这本次不同性质暴雨的重要因子。西南涡的形状和强度、低压槽的走向对广西和广东的降水有重要影响(图1)。低涡对广西降水的影响较为深厚,而对广东中部降水的影响在925 h Pa更为显著。925 h Pa高度上,当低涡向东北方向伸展、槽线呈东北-西南走向时,广西北部位于低压槽中,有利于广西北部形成强降水;相反,当低涡向东南方向伸展、槽线呈东西走向时,广东中部易产生强降水,但不利于广西北部降水。台湾北方的低压位置及低压槽走向则通过改变台湾北部的气压梯度力来影响台湾北部的降水。台湾北方的低压西伸、低压槽呈准东西走向时,由于海上副热带高压与北方西伸的低压槽在台湾西北方对峙,台湾海峡处气压梯度较大,有利于台湾北部形成强降水。低空急流对华南强降水有重要作用(图2)。广西天气尺度的低空急流(SLLJ)风速较大、急流轴位置偏北且南风更强时,有利于广西北部形成强降水;而当广西上空SLLJ位置偏南且西风分量较大时,强降水更容易在广东中部形成,此时广西北部的降水量偏小。广东中部的降水除了受广西的西南风SLLJ影响外,南海上空925 h Pa的偏南风边界层急流(BLJ)也起了较大作用,边界层风速在广东中部辐合为广东的强降水提供了有利条件。预报较好的集合成员其偏南风BLJ风速较大且南风分量更大。在台湾北方低压西伸的情况下,台湾西南方气压梯度较大,上游SLLJ的风速也较大,急流轴位置偏西南,而所选区域东侧气压梯度及风速较小,此时有利于台湾北部形成强降水。水汽输送与低空急流关系密切。西南涡南侧的SLLJ南风分量较大时,持续向广西北部输送水汽,为广西强降水提供有利条件;西风分量更大时,则将更多水汽输送至广东中部。台湾的西南风SLLJ在上游地区风速较大时,能将更多海洋上的水汽向台湾北部输送,从而有利于台湾北部形成强降水。本次华南强降水过程中,不同区域暴雨的性质不同,关键因子对暴雨的影响存在差异,导致暴雨的模式定量预报能力也不同。相比西南涡,台湾北方低压较弱,使其位置及低压槽走向的不确定更大,可能导致台湾SLLJ的不确定性也较大,影响台湾强降水的模式预报能力;广东中部暴雨中心受广西的SLLJ以及南海BLJ共同作用,不确定性进一步加大,可能是导致广东暴雨预报难度较大的重要原因。更多还原