T639數值預報產品對吉林市霧凇的預報指標

梁鳳霞等

摘要 利用吉林市旅游局提供的霧凇實況資料，人工觀測站吉林和北大壺的相對濕度資料以及中國氣象局下發的T639數值預報產品中的物理量資料，即1 000 hPa與925 hPa的相對濕度、2 m溫度、1 000 hPa與850 hPa的溫度和10 m風速，對吉林市霧凇預報進行研究，得到T639數值預報產品中各物理量對霧凇預報的預報指標。

關鍵詞 霧凇；T639數值預報；吉林吉林

中圖分類號 P456 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）14-0243-02

1 資料使用及霧凇標準

1.1 霧凇實況資料

由吉林市旅游局提供的2009年1月至2013年2月霧凇實況資料，該資料由旅游局相關人員在每年冬季霧凇多發期實地觀測得到。觀測資料中把霧凇分為“好”“一般”“無”3個等級，該等級是由旅游局制定的。2009年1月至2013年2月，旅游局共提供309 d的霧凇實況數據，詳細分級情況如圖1所示。

1.2 氣象要素實況資料

相對濕度資料用人工觀測站吉林（站號：54172）和北大壺（站號：54175）資料，時間段是從2009年1月至2013年2月。

1.3 T639數值預報產品

使用由中國氣象局下發的T639數值預報產品中的以下4個要素：1 000 hPa與925 hPa的相對濕度、2 m溫度、1 000 hPa與850 hPa的溫度和10 m風速。其中，T639數值預報資料的時間是2009年1月至2013年2月。

2 數值預報物理量要素的選取及數值預報數據的讀取

2.1 數值預報中物理量的選取

由于霧凇是發生在近地面層的現象，因此根據霧凇的形成機理和吉林市氣象臺多年積累的預報經驗以及參考大量文獻，最終確定4個近地面層的要素作為影響霧凇是否出現的因素，這4個條件分別為水汽條件、溫度條件、風速條件、垂直方向溫度差條件。對應數值預報產品中的物理量，水汽條件用1 000 hPa（吉林）和925 hPa（北大壺）相對濕度表示，氣溫用2 m溫度代替，風速用10 m風速代替，垂直方向溫度差用1 000 hPa與850 hPa溫度差表示。

2.2 數值預報產品中各物理量數據的讀取方法

T639數值預報產品中，1 000 hPa與925 hPa的相對濕度、2 m溫度和1 000 hPa與850 hPa的溫度都是micaps第4類數據，因此要將格點數據轉化為站點數據，采用雙線性插值法讀取數據，而10 m風速是micaps第3類數據，采用反距離平方差值法讀取數據。

3 統計數值預報產品中各物理量要素閾值時需要說明的問題

3.1 統計閾值

需要統計閾值的物理量包括4個，分別是1 000 hPa與925 hPa相對濕度、2 m溫度、T1000-850和10 m風速。統計物理量閾值時，對某一物理量來說，按吉林（54172）和北大壺（54175）2站分別統計；對某一站點來說，分24 h和48 h逐一統計。閾值分“有”和“無”之間的閾值，在有霧凇出現時，分“好”和“一般”之間的閾值。

3.2 不同站點相對濕度預報

吉林（54172）位于北緯43°46′48″，東經126°31′12″，臺站海拔高度198.8 m，北大壺（54175）位于北緯43°15′00″，東經126°22′12″，海拔高度537.0 m。由于2站點海拔高度不同，因此2個站點采用不同等壓面上的相對濕度，吉林站用1 000 hPa等壓面上的相對濕度預報值，北大壺站點用925 hPa等壓面上的相對濕度預報值。

3.3 相對濕度預報值訂正

吉林市地理環境比較特殊，其位于長白山向松遼平原的過渡地帶，城區坐落于開闊平坦的松花江河谷盆地，周圍被峰巒起伏連綿不斷的低山丘陵所環繞，松花江穿城而過，江水冬季不封凍，從吉林市區溯松花江而上15 km是豐滿水電站，冬季江水通過水輪機組出口流出的水仍有4 ℃，松花江從豐滿電站大壩到吉林市區的下游出現了70 km的不封凍的松花江江面，不封凍的江面源源不斷地蒸發水汽，在這局部地區形成了獨特的小氣候，是形成吉林霧凇的關鍵條件[1]。并且根據平時的工作經驗和簡單的對比發現：T639產品中的相對濕度與實況相比差距較大。因此，在分析數值預報中水汽條件即相對濕度時，要根據相對濕度實況對相對濕度預報值進行訂正。

訂正相對濕度預報值時，采用最小二乘法。

設經驗公式為Y=AX+B，X為數值預報產品的預報值，Y為相對應的實況值。X取X1，X2，X3……Xn時，Y等于Y1，Y2，Y3……Yn，n為樣本數。

利用最小二乘法得到：M=[Yi-（AXi+B）]2

求A和B的值，使M值最小，即將問題轉化為求函數M=M（A，B）在哪些點取得最小值問題。

X1，X2，X3……Xn以及Y1，Y2，Y3……Yn是已知的，樣本數n也已知，所以A和B可求[2-3]。

4 統計T639產品中各物理量閾值

4.1 相對濕度閾值分析

（1）考慮到霧凇是在夜間形成，而且都是天亮以前就已經形成，并且旅游局每天都是6：30左右給我們提供霧凇實況，因此對于各因子，我們均選用數值預報物理量產品20：00—5：00這一段的預報場資料。對于相對濕度，我們把夜間的相對濕度平均值作為預報因子，先求出20：00—5：00的預報場的平均值，把這個平均值作為數值預報的預報值。下文提到的相對濕度預報值就是指這個相對濕度的平均值。

（2）考慮到相對濕度這個物理量的月變化，采取分月份訂正的方法。于是我們將相對濕度預報值與實況值按月分類，分別訂正。吉林和北大壺2站的相對濕度經驗公式分別如表1、2所示。endprint