數值預報模式在大霧與大風預報分析中的應用

喬前東++陳佳義++于波++王騰飛++鄭陶++王月林++管曉惠

摘要 霧和大風在淮安區出現的頻率較高，危害較大，是氣象臺日常預報業務的一項重要內容。在查閱分析大量數值預報分析資料的基礎上，總結出了數值預報模式在大霧、大風分析預報中的應用規律。

關鍵詞 數值預報模式；大霧；大風；預報指標

中圖分類號 P425；P426.4；P456 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）16-0201-02

1 數值預報模在大霧預報分析中的應用

1.1 有利于大霧形成的天氣形勢場分析

根據霧的形成原因，可以將霧分為輻射霧、平流霧、輻射平流霧等。根據2003—2008年間（下同）天氣圖統計分析，淮安區霧的形成主要是中、低空暖平流和地面輻射降溫綜合作用形成的居多，占89.4%，而輻射霧僅占10.6%。典型的高空、地面天氣形勢場配置如下。

1.1.1 中、低空暖脊東移、地面倒槽東移型。700、850 hPa天氣形勢圖上本區受西南氣流影響，青藏高原到河套有暖脊向黃淮伸展。地面上，西南地區伸向河套為一倒槽，倒槽繼續向東南方向移動，未來本區將受地面倒槽影響。

1.1.2 地面高壓底部型。700 hPa本區受西北氣流影響，850 hPa受高壓前部東北影響，地面處于高壓底部，第四象限，受東北氣流影響；700 hPa形勢圖本區受西南氣流影響，850 hPa和地面形勢場受高壓底部偏東氣流影響。

1.1.3 地面高壓脊前部型。700、850 hPa天氣形勢圖上本區受西到西南氣流影響，地面上河套有高壓脊，本區處于高壓脊前部。

1.1.4 地面均壓場型或倒“Ω”高壓脊前部型。700、850 hPa形勢受西北氣流控制，地面上處于均壓場中或地面處于倒“Ω”型高壓脊前部。

1.1.5 地面鞍形場型。700 hPa受西南氣流影響，850 hPa受高壓環流西部的東南氣流影響，地面處于鞍形場中。

1.2 數值預報模式在大霧預報要素場分析中的應用

霧的形成，除了要有一定的天氣形勢場外，還與大氣穩定度、溫度、濕度、夜間天空狀況、風向風速等氣象要素有關。預報實踐表明，霧的形成通常大氣穩定，大氣低層有逆溫結構，低層濕度大，地面風速小[1]。

1.2.1 穩定度。根據數值預報形勢場分析，淮安區出現霧時大氣通常是穩定的，根據分析 VRF霧指數預報中，穩定度指數達到2以上（總為7級），有利于霧的形成，達到5以上，有利于濃霧或強濃霧的形成。

2016年4月8日2：00 VRF穩定度預報顯示，淮安區處于穩定度為5的區域之中，出現了濃霧，最小能見度達到63 m（圖1）。

1.2.2 溫度。根據分析當本地低層有逆溫現象存在時，容易形成霧。本站觀測資料表明，霧通常出現在后半夜到早晨這段時間，這時近地面輻射降溫明顯，而中低層降溫小，甚至出現增暖的現象，容易形成逆溫現象，大氣結構穩定。層結穩定或有逆溫層，有利于低層水汽的凝結和積聚，對形成霧有利。利用20：00地面本站氣溫與850 hPa層次的溫度差值的絕對值來反映未來本區近地面層接近逆溫的情況，用△T表示，當△T在0～5區間時有利于本區近地面層夜間形成逆溫層，有利于本區霧的形成。

1.2.3 濕度。霧的形成需要中低層有適宜的濕度。歷史資料分析表明，20：00本站上空850 hPa層的T-Td在5～30有利于夜間形成霧。地面的濕度對于形成霧也很重要，據本站資料分析，有利于形成霧的20：00相對濕度在70%以上。根據分析 VRF霧指數預報中，后半夜到早晨近地面溫度露點差T-TD≤3，有利于形成霧。

1.2.4 風向、風速。霧的形成與中、低空、地面的風有重要的關系。風向：有利于形成霧的地面風向為1、4象限內的風向，即以偏東風為主的風向。中低層風向，以850 hPa層為例，偏西風或東南風有利于本區上空水汽的積聚和凝結，有利于形成霧。風速：地面和850 hPa層次風速大均不利于霧的形成。有利于霧的形成的風速：地面風速，本站夜間地面風速在0.5～4.0 m/s，850 hPa層次風速，20：00本站850 hPa層次風速在2～8 m/s。

根據分析VRF霧指數預報中，本區域附近后半夜到早晨近地面有≤4.0 m/s的小風速區，有利于形成霧。2016年4月12日2：00 VRF預報淮安區處于≤4.0 m/s的小風速區，風向為南到東南，早晨出現了濃霧。

2 數值預報模式在大風預報分析中的應用

大風（≥14.0 m/s）在淮安區出現頻率較高，影響較大，對大風的預報服務就顯得尤為重要。數值預報分析可以提高大風預報分析的準確率。以下使用常用的EC或JP數值預報預報模式資料分析。

2.1 大風類型分析

經過分析，在淮安區出現大風的主要類型有以下幾種：①冷空氣（冷鋒）影響的偏北大風；②氣旋影響的偏東或偏西大風；③雷雨大風；④動量下傳型大風；⑤低壓或倒槽發展的西南大風；⑥高壓后部偏南大風或臺風影響大風等。

大風的發生發展與高低空、地面的天氣形勢密切相關，主要與天氣系統的氣壓梯度、溫度梯度、動量下傳等有關。

2.2 數值預報在大風中的應用

2.2.1 冷空氣影響的大風分析。EC數值預報模式24 h預報冷高壓影響后，24 h海平面變壓達到16 hPa以上，850 hPa 24 h變溫達到-6 ℃以下，或500 hPa變高達到-10位勢米以下，850 hPa上將有12～16 m/s以上的大風區通過當地，可以預報將有7級以上大風。例如，2016年4月16日淮安區受冷空氣影響，出現14.3 m/s的大風（圖2）。

2.2.2 氣旋型大風。一般高空有西南渦和鋒區存在，地面有倒槽、靜止鋒和雨區相配置，氣旋后部有冷空氣配合，氣旋的發展使得地面氣壓梯度增大，地面風增強[2]。

在預報關鍵區域：30°～40°N，110°～125°E區域內，700 hPa或850 hPa圖上關鍵區域EC預報出現5根等值線穿過，或850 hPa圖關鍵區有≥16.0 m/s的大風速帶穿過。地面上關鍵區域24 h正變壓大于6 hPa以上，有利大風的形成。

2.2.3 雷雨大風。雷雨大風，發生的范圍小、危害大、影響時間短、強度與積雨云的發展程度成正比。EC預報區域內有前傾槽、850 hPa有切變線、地面冷鋒、冷渦，或有氣旋其中之一影響。預報日8：00 Δθse （500-925） >18 ℃?；駿C網格預報時段內K指數>38 ℃，或SI指數<-2.0 ℃。雷達回波有 >50 dBZ回波區，或有線狀、弓型回波、鉤狀回波等。如果滿足以上條件，預報當日或時段內將有短時大風。資料分析表明，線狀、弓型回波與高空槽后西北氣流控制或有冷渦南調有密切關系，層結結構為低層暖濕，中高層次較為干冷，有利于促發對流性天氣。

2.2.4 動量下傳型大風。動量下傳型大風，主要是由于中高層動量下傳的作用形成的大風，而地面等壓線并不密集，此類型較為少見，但卻容易被忽視。例如2013年4月29日淮安區出現14.3m/s的大風，主要就是動量下傳形成的大風[3-5]。

3 結論

根據大霧或大風形成的典型的天氣形勢場或要素場分析，應用數值預報模式對大霧或大風進行預報分析，可以提高預測的準確性和客觀性，對氣象服務和防災減災工作的開展具有重要意義。

4 參考文獻

[1] 劉紅年，胡榮章，張美根.城市灰霾數值預報模式的建立與應用[J].環境科學研究，2009（6）：631-636.

[2] 紀立人，陳嘉濱，張道民，等.數值預報模式動力框架發展的若干問題綜述[J].大氣科學，2005（1）：120-130.

[3] 袁金南，王在志，薛紀善.廣州區域數值預報模式并行化計算[J].應用氣象學報，2004（5）：556-563.

[4] 凌鐵軍，張蘊斐，楊學聯，等.中尺度數值預報模式（MM5）在海面風場預報中的應用[J].海洋預報，2004（4）：1-9.

[5] 吳培木.中國東南海岸臺風暴潮數值預報模式[J].海洋學報（中文版），1983（3）：273-283.