较全面地回顾与阐述了气旋波动研究进程及研究方法,其中包括Bjerknes气旋模式,以及Bjerknes and Solherg(1922)提出的温带气旋生命循环和Petterssen(1956)对气旋温度结构的描述,并指出凝结潜热及地形对气旋发展的作用。还较详细地介绍了Petterssen(1956)气旋发展理论、倾斜涡度发展理论、来自准地转方程及位涡思考的气旋生成理论,以及高空超长波系统发展与高空急流加强有利于低层爆发性气旋发展的学术观点,为气旋的研究提供了历史研究背景、研究思想及方法。
本文基于WRF模式研究了2015年5月16~17日广东西南地区的一次暴雨过程的预报误差来源。首先比较了以NCEPFNL为初始资料的WRF模式的模拟预报(记为WRFFNL)和ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)关于该次暴雨过程的确定性预报。结果表明,ECMWF具有较高的预报技巧,因此,认为ECMWF的模式和初始场都较为准确。进一步,以ECMWF的初值作为初始场,选用相同的物理参数化方案,再次用WRF模式进行预报(预报结果记为WRFEC)。结果表明相对WRFFNL,WRFEC的预报结果有明显改善。这表明,初始场的改进对预报有较大的影响,初始误差是预报误差的重要来源。进一步,分析了初始误差的主要来源区域和来源变量。结果表明,南海北部湾至广西西南区域为本次暴雨预报初始误差的主要来源区域,而初始温度场和初始湿度场则为此次暴雨预报初始误差的主要来源变量。同时改进初始温度场和湿度场可以较大程度提高本次暴雨过程的预报技巧。
基于WRF模式(Weather Research and Forecasting Model)分析2020年超长梅汛期内11次强降水事件的预报误差来源。分别以FNL(Final Global Data Assimilation System)、TIGGE_EC(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble from European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)作为初始场进行预报,对比预报结果发现,TIGGE_EC初始场的预报结果普遍优于FNL,这说明初始条件的不确定性对预报结果有重要影响。进一步探究初始条件不确定性(初始误差)来源的区域(敏感区)和变量(敏感变量)发现,敏感区集中分布于降水区西侧上游,相对应的敏感变量为水汽场。分别考察动能、有效位能以及比湿能在初始误差总能量中的占比,结果表明,扰动比湿能占比最小,但敏感性试验表明比湿场扰动对预报效果的影响最大。选取比湿场扰动对预报效果影响最大且WRF_EC具有更好预报效果的6个暴雨事件,通过HYSPLIT后向轨迹模式分别追踪其累计降水量最大值点的水汽来源及路径发现,有6个事件均有向降水区西侧上游延伸的水汽来源通道,进一步表明了敏感区的初始水汽场的准确性对暴雨预报的影响。因此降水区西侧上游的水汽场的误差是这11次梅汛期暴雨过程重要的预报误差来源,对其准确描述可有助于预报效果的提升。
