数值预报模式在大雾与大风预报分析中的应用

乔前东++陈佳义++于波++王腾飞++郑陶++王月林++管晓惠

摘要 雾和大风在淮安区出现的频率较高，危害较大，是气象台日常预报业务的一项重要内容。在查阅分析大量数值预报分析资料的基础上，总结出了数值预报模式在大雾、大风分析预报中的应用规律。

关键词 数值预报模式；大雾；大风；预报指标

中图分类号 P425；P426.4；P456 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）16-0201-02

1 数值预报模在大雾预报分析中的应用

1.1 有利于大雾形成的天气形势场分析

根据雾的形成原因，可以将雾分为辐射雾、平流雾、辐射平流雾等。根据2003—2008年间（下同）天气图统计分析，淮安区雾的形成主要是中、低空暖平流和地面辐射降温综合作用形成的居多，占89.4%，而辐射雾仅占10.6%。典型的高空、地面天气形势场配置如下。

1.1.1 中、低空暖脊东移、地面倒槽东移型。700、850 hPa天气形势图上本区受西南气流影响，青藏高原到河套有暖脊向黄淮伸展。地面上，西南地区伸向河套为一倒槽，倒槽继续向东南方向移动，未来本区将受地面倒槽影响。

1.1.2 地面高压底部型。700 hPa本区受西北气流影响，850 hPa受高压前部东北影响，地面处于高压底部，第四象限，受东北气流影响；700 hPa形势图本区受西南气流影响，850 hPa和地面形势场受高压底部偏东气流影响。

1.1.3 地面高压脊前部型。700、850 hPa天气形势图上本区受西到西南气流影响，地面上河套有高压脊，本区处于高压脊前部。

1.1.4 地面均压场型或倒“Ω”高压脊前部型。700、850 hPa形势受西北气流控制，地面上处于均压场中或地面处于倒“Ω”型高压脊前部。

1.1.5 地面鞍形场型。700 hPa受西南气流影响，850 hPa受高压环流西部的东南气流影响，地面处于鞍形场中。

1.2 数值预报模式在大雾预报要素场分析中的应用

雾的形成，除了要有一定的天气形势场外，还与大气稳定度、温度、湿度、夜间天空状况、风向风速等气象要素有关。预报实践表明，雾的形成通常大气稳定，大气低层有逆温结构，低层湿度大，地面风速小[1]。

1.2.1 稳定度。根据数值预报形势场分析，淮安区出现雾时大气通常是稳定的，根据分析 VRF雾指数预报中，稳定度指数达到2以上（總为7级），有利于雾的形成，达到5以上，有利于浓雾或强浓雾的形成。

2016年4月8日2：00 VRF稳定度预报显示，淮安区处于稳定度为5的区域之中，出现了浓雾，最小能见度达到63 m（图1）。

1.2.2 温度。根据分析当本地低层有逆温现象存在时，容易形成雾。本站观测资料表明，雾通常出现在后半夜到早晨这段时间，这时近地面辐射降温明显，而中低层降温小，甚至出现增暖的现象，容易形成逆温现象，大气结构稳定。层结稳定或有逆温层，有利于低层水汽的凝结和积聚，对形成雾有利。利用20：00地面本站气温与850 hPa层次的温度差值的绝对值来反映未来本区近地面层接近逆温的情况，用△T表示，当△T在0～5区间时有利于本区近地面层夜间形成逆温层，有利于本区雾的形成。

1.2.3 湿度。雾的形成需要中低层有适宜的湿度。历史资料分析表明，20：00本站上空850 hPa层的T-Td在5～30有利于夜间形成雾。地面的湿度对于形成雾也很重要，据本站资料分析，有利于形成雾的20：00相对湿度在70%以上。根据分析 VRF雾指数预报中，后半夜到早晨近地面温度露点差T-TD≤3，有利于形成雾。

1.2.4 风向、风速。雾的形成与中、低空、地面的风有重要的关系。风向：有利于形成雾的地面风向为1、4象限内的风向，即以偏东风为主的风向。中低层风向，以850 hPa层为例，偏西风或东南风有利于本区上空水汽的积聚和凝结，有利于形成雾。风速：地面和850 hPa层次风速大均不利于雾的形成。有利于雾的形成的风速：地面风速，本站夜间地面风速在0.5～4.0 m/s，850 hPa层次风速，20：00本站850 hPa层次风速在2～8 m/s。

根据分析VRF雾指数预报中，本区域附近后半夜到早晨近地面有≤4.0 m/s的小风速区，有利于形成雾。2016年4月12日2：00 VRF预报淮安区处于≤4.0 m/s的小风速区，风向为南到东南，早晨出现了浓雾。

2 数值预报模式在大风预报分析中的应用

大风（≥14.0 m/s）在淮安区出现频率较高，影响较大，对大风的预报服务就显得尤为重要。数值预报分析可以提高大风预报分析的准确率。以下使用常用的EC或JP数值预报预报模式资料分析。

2.1 大风类型分析

经过分析，在淮安区出现大风的主要类型有以下几种：①冷空气（冷锋）影响的偏北大风；②气旋影响的偏东或偏西大风；③雷雨大风；④动量下传型大风；⑤低压或倒槽发展的西南大风；⑥高压后部偏南大风或台风影响大风等。

大风的发生发展与高低空、地面的天气形势密切相关，主要与天气系统的气压梯度、温度梯度、动量下传等有关。

2.2 数值预报在大风中的应用

2.2.1 冷空气影响的大风分析。EC数值预报模式24 h预报冷高压影响后，24 h海平面变压达到16 hPa以上，850 hPa 24 h变温达到-6 ℃以下，或500 hPa变高达到-10位势米以下，850 hPa上将有12～16 m/s以上的大风区通过当地，可以预报将有7级以上大风。例如，2016年4月16日淮安区受冷空气影响，出现14.3 m/s的大风（图2）。

2.2.2 气旋型大风。一般高空有西南涡和锋区存在，地面有倒槽、静止锋和雨区相配置，气旋后部有冷空气配合，气旋的发展使得地面气压梯度增大，地面风增强[2]。

在预报关键区域：30°～40°N，110°～125°E区域内，700 hPa或850 hPa图上关键区域EC預报出现5根等值线穿过，或850 hPa图关键区有≥16.0 m/s的大风速带穿过。地面上关键区域24 h正变压大于6 hPa以上，有利大风的形成。

2.2.3 雷雨大风。雷雨大风，发生的范围小、危害大、影响时间短、强度与积雨云的发展程度成正比。EC预报区域内有前倾槽、850 hPa有切变线、地面冷锋、冷涡，或有气旋其中之一影响。预报日8：00 Δθse （500-925） >18 ℃。或EC网格预报时段内K指数>38 ℃，或SI指数<-2.0 ℃。雷达回波有 >50 dBZ回波区，或有线状、弓型回波、钩状回波等。如果满足以上条件，预报当日或时段内将有短时大风。资料分析表明，线状、弓型回波与高空槽后西北气流控制或有冷涡南调有密切关系，层结结构为低层暖湿，中高层次较为干冷，有利于促发对流性天气。

2.2.4 动量下传型大风。动量下传型大风，主要是由于中高层动量下传的作用形成的大风，而地面等压线并不密集，此类型较为少见，但却容易被忽视。例如2013年4月29日淮安区出现14.3m/s的大风，主要就是动量下传形成的大风[3-5]。

3 结论

根据大雾或大风形成的典型的天气形势场或要素场分析，应用数值预报模式对大雾或大风进行预报分析，可以提高预测的准确性和客观性，对气象服务和防灾减灾工作的开展具有重要意义。

4 参考文献

[1] 刘红年，胡荣章，张美根.城市灰霾数值预报模式的建立与应用[J].环境科学研究，2009（6）：631-636.

[2] 纪立人，陈嘉滨，张道民，等.数值预报模式动力框架发展的若干问题综述[J].大气科学，2005（1）：120-130.

[3] 袁金南，王在志，薛纪善.广州区域数值预报模式并行化计算[J].应用气象学报，2004（5）：556-563.

[4] 凌铁军，张蕴斐，杨学联，等.中尺度数值预报模式（MM5）在海面风场预报中的应用[J].海洋预报，2004（4）：1-9.

[5] 吴培木.中国东南海岸台风暴潮数值预报模式[J].海洋学报（中文版），1983（3）：273-283.