一次焚風(fēng)效應(yīng)造成的溫度預(yù)報(bào)失誤分析

白華　孫瑩　葛月月　徐金秀　李瑞晗　孟鑫

摘 要： 2012年7月19日是一次西北風(fēng)增溫造成的丹東地區(qū)氣溫異常偏高氣溫預(yù)報(bào)失誤的一個個例。本文對常規(guī)觀測資料、自動站風(fēng)、物理量場等資料進(jìn)行了分析，并對數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行了檢驗(yàn)，找出本次氣溫預(yù)報(bào)失誤的原因，就是未考慮風(fēng)向風(fēng)速對氣溫的增幅，即西北風(fēng)造成的“焚風(fēng)”效應(yīng)，以及對熱帶低壓的路徑的預(yù)報(bào)偏差導(dǎo)致對云量、以及是否產(chǎn)生降雨把握不準(zhǔn)。通過對預(yù)報(bào)失誤進(jìn)行研究分析，為今后預(yù)報(bào)類似過程提供依據(jù)，提高此類天氣過程的溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

關(guān)鍵詞：溫度預(yù)報(bào)；焚風(fēng)；暖脊；風(fēng)向風(fēng)速

中圖分類號：P457.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161131061

引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活質(zhì)量的提升，社會和公眾對氣象預(yù)報(bào)的要求越來越高。氣溫是主要的氣象要素之一，在天氣預(yù)報(bào)中是難點(diǎn)，也是重點(diǎn)，與老百姓日常生活息息相關(guān)。因此對溫度預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率也要求越來越高。做好氣溫預(yù)報(bào)與做好降水預(yù)報(bào)可以說是同等重要。2012年7月19日是一次西北風(fēng)增溫造成的丹東地區(qū)氣溫異常偏高氣溫預(yù)報(bào)失誤的一個個例。本文對常規(guī)觀測、自動站風(fēng)、物理量場等資料進(jìn)行了分析，并對數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行了檢驗(yàn)，試圖找出氣溫預(yù)報(bào)失誤的原因，為今后預(yù)報(bào)類似過程積累經(jīng)驗(yàn)。

1 過程概述

受下沉運(yùn)動增溫、暖濕北風(fēng)增溫效應(yīng)以及臺風(fēng)暖氣團(tuán)的共同影響，2012年7月19日，丹東地區(qū)氣溫持續(xù)走高，當(dāng)天雖然受熱帶低壓卡努外圍云系影響，以多云為主，但是最高氣溫丹東、東港還是升至30.2℃、31.7 ℃。鳳城達(dá)到32.8℃，寬甸地區(qū)達(dá)到29.1℃，但是前一天預(yù)報(bào)員只預(yù)報(bào)了25～26℃，預(yù)報(bào)誤差達(dá)到5℃以上。

高低空環(huán)流形勢分析，2012年7月18日20：00 500hPa圖（圖略）上，貝加爾湖附近存在低渦系統(tǒng)，低渦系統(tǒng)不斷地分裂短波槽南下，在西西伯利亞地區(qū)存在高壓脊，貝加爾湖低渦穩(wěn)定少動，遼河流域一帶存在一低槽，受“卡努”減弱的低壓環(huán)流北上與低槽東移共同影響，丹東地區(qū)有降雨，19日08：00隨著副熱帶高壓減弱東退，“卡努”減弱東移北上，與東移低槽結(jié)合，丹東地區(qū)轉(zhuǎn)為合并的低壓環(huán)流頂后部偏北氣流控制，降雨逐漸結(jié)束。地面圖（圖略）上，前期丹東一直為冷高壓后部控制，至19日08：00隨著副高東退，熱帶低壓“卡努”北上，丹東處于熱帶低壓頂部，低壓中心位于朝鮮半島中部，中心強(qiáng)度為1000hPa，至20日08：00，低壓環(huán)流減弱東移，丹東地區(qū)轉(zhuǎn)為受蒙古低壓頂部影響，19日白天丹東地區(qū)雖然是陰到多云的天氣，但是由于地面一直吹西北風(fēng)，致使氣溫不降反升，至19日14：00均達(dá)到了29～33℃。

2 預(yù)報(bào)失誤原因分析

2012年7月18日值班員預(yù)報(bào)第2天受陰雨天氣影響，最高氣溫會有所下降，所以預(yù)報(bào)19日最高氣溫25～26℃，實(shí)況19日最高氣溫為29～33℃，預(yù)報(bào)出現(xiàn)明顯偏差。下面利用實(shí)況資料來分析預(yù)報(bào)失誤的原因。

在通常的天氣學(xué)尺度條件下，某一地方的溫度變化，主要取決于溫度平流、垂直運(yùn)動及非絕熱因子引起的溫度變化，即：

2.1 溫度平流

圖1為2012年7月19日08：00丹東上空及周邊區(qū)域的溫度平流，由圖可以看出：850 hPa高度到500hPa之間總溫度平流為正，但數(shù)值不大，850hPa以下總溫度平流為負(fù)值，即850 hPa高度到500hPa之間存在弱的暖平流，低層存在弱的冷平流。丹東探空站18日08：00—19日20：00 500～925hPa溫度變化，19日08：00與18日08：00相比基本持平或略有升高（表1）。由此可知此次過程只有弱的暖平流，并不是很強(qiáng)。

2.2 垂直運(yùn)動

當(dāng)層結(jié)穩(wěn)定時，若有上升運(yùn)動ω<0，則降溫；若有下沉運(yùn)動ω >0，則升溫。當(dāng)層結(jié)不穩(wěn)定時，則情況相反。圖2上19日08：00，500hPa垂直速度零線斜跨在丹東上空，丹東西部地區(qū)為下沉運(yùn)動，會引起局地氣溫上升，東部則為上升區(qū)，不利于升溫。丹東地區(qū)是遼東丘陵的一部分，屬長白山脈向西延伸的支脈或余脈，地勢由東北向西南逐漸降低，南緣沿海地區(qū)是平原，北部為丘陵山區(qū)，北風(fēng)造成下沉運(yùn)動，有利于地面升溫；而南風(fēng)則為上升運(yùn)動，對升溫不利。此次溫度預(yù)報(bào)失誤的主要原因就是未考慮風(fēng)向、風(fēng)速對氣溫的增幅，即西北風(fēng)造成的“焚風(fēng)”效應(yīng)，只考慮到云的遮擋對氣溫的減幅。

2.3 非絕熱因子

主要包括輻射、湍流交換、凝結(jié)過程，能引起氣溫的日變化和氣團(tuán)變性。2012年7月18日值班員預(yù)報(bào)第2天受熱帶低壓“卡努”影響，丹東將是陰雨天氣，受云層的遮蔽以及降水影響，白天最高氣溫會有所下降，但是實(shí)況是由于“卡努”的減弱東移，19日白天基本以多云為主，對熱帶低壓的路徑的預(yù)報(bào)偏差導(dǎo)致對云量、以及是否產(chǎn)生降雨把握不準(zhǔn)，為本次過程的失誤之一。

風(fēng)對于氣溫變化有重要影響，風(fēng)速大時，亂流交換強(qiáng)，有利于空氣的熱量上下交換，使白天增溫減慢，夜間降溫減慢，日變化小。風(fēng)速小，日變化大。根據(jù)丹東地區(qū)氣溫預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，丹東南部地區(qū)出現(xiàn)高溫天氣時，地面一般是風(fēng)小，北風(fēng)的天氣，這與丹東南部沿海、北部山區(qū)的特殊地形有關(guān)，下面具體分析一下19日白天的地面風(fēng)向風(fēng)速以及相對濕度對于氣溫的影響。

根據(jù)以往溫度預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前一天有弱冷空氣自北向南影響丹東地區(qū)，在當(dāng)日夜間引起遼東半島大部降雨（或雪），第2天天氣轉(zhuǎn)晴，地面北風(fēng)風(fēng)速≤3級，則丹東沿海地區(qū)在第2天的午后容易出現(xiàn)近期較高氣溫，即濕北風(fēng)效應(yīng)（焚風(fēng)效應(yīng)）。本次過程中，18日夜間受高空短波槽影響，全地區(qū)出現(xiàn)了降雨，加上卡努北上帶來的豐富的水汽，導(dǎo)致地面層空氣濕度較大，第2天雖然未轉(zhuǎn)晴，以多云為主，加上處于減弱的熱帶低壓“卡努”頂后部影響，地面吹較濕潤的弱北風(fēng)，所以丹東地區(qū)增溫比較明顯。圖3為東港站氣象要素變化趨勢圖，19日白天東港站風(fēng)向均為北風(fēng)，風(fēng)力較小，在弱北風(fēng)的作用下，東港最高氣溫飆升至31.7℃。顯然本次過程風(fēng)向風(fēng)速對于氣溫升高有重要影響。因此在以后的氣溫預(yù)報(bào)中，要著重考慮地面風(fēng)向風(fēng)速要素對于氣溫的影響。

3 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品

綜合前面的實(shí)況分析可知，此次氣溫預(yù)報(bào)的著眼點(diǎn)為19日天氣現(xiàn)象、天空狀況、風(fēng)向風(fēng)速、垂直速度以及是否存在溫度平流等。對于海平面氣壓場，各個產(chǎn)品的預(yù)報(bào)與實(shí)況均比較吻合，對于850hPa高空場溫度預(yù)報(bào)，各個預(yù)報(bào)產(chǎn)品均有不同程度的偏差，而10m風(fēng)場預(yù)報(bào)產(chǎn)品在實(shí)際溫度預(yù)報(bào)工作中，較常用到，尤其對于丹東海陸分布的特殊地形加上地面風(fēng)場對于溫度預(yù)報(bào)的影響較大，更是常用到，本次過程T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對于10m風(fēng)場均作出較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，具有很好的指示意義。而T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中的2m溫度預(yù)報(bào)在本次過程中，具有一定的偏差，需要憑經(jīng)驗(yàn)和天氣情況進(jìn)行人工訂正后才具有一定的參考意義。綜上，在溫度的預(yù)報(bào)中，T639模式10m風(fēng)場預(yù)報(bào)能力具有一定的可信度，在日常預(yù)報(bào)中具有很好的參考價(jià)值。

4 小結(jié)

此次過程溫度平流較弱，垂直運(yùn)動起到了重要作用。此次溫度預(yù)報(bào)失誤的主要原因就是未考慮風(fēng)向風(fēng)速對氣溫的增幅，即西北風(fēng)造成的“焚風(fēng)”效應(yīng)，只考慮到云的遮擋對氣溫的減幅。

T639時空分辨率高、物理量產(chǎn)品豐富，對溫度的預(yù)報(bào)有一定的優(yōu)勢，10m風(fēng)場數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品具有一定的業(yè)務(wù)參考價(jià)值，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)業(yè)務(wù)應(yīng)用。在實(shí)際使用中，應(yīng)不斷積累數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合天氣學(xué)理論和預(yù)報(bào)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效訂正，以更好地提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。需要注意的是本文結(jié)論僅是通過一次實(shí)例得出的，還有待于更多的個例進(jìn)一步驗(yàn)證。