黃潮光，李曉欣，王偉，黃青蘭

（廣東省江門市氣象臺廣東江門529030）

GRAPES模式在一次近海強風(fēng)預(yù)報中的應(yīng)用

黃潮光，李曉欣，王偉，黃青蘭

（廣東省江門市氣象臺廣東江門529030）

利用GRAPES模式和廣東自動站資料，從天氣學(xué)的角度對比、分析研究了GRAPES模式預(yù)告在2010年12月15—17日廣東出現(xiàn)強冷空氣天氣過程中上川島附近海域強風(fēng)的對應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明，在此次近海強風(fēng)的過程中，GRAPES模式的預(yù)報能力及其提前量，在實際冷空氣海洋強風(fēng)預(yù)報業(yè)務(wù)中值得參考，模式氣壓場的預(yù)報與實況沒有明顯的差異，強度基本一致，模式區(qū)域風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報與實況較為吻合，模式單點預(yù)報能提前量為60 h報出風(fēng)向風(fēng)速的突變，并且時間誤差在3 h左右，模式提前量達60 h以上。

GRAPES模式；天氣學(xué)；近海強風(fēng)；提前量

1 引言

做好近海氣象安全保障是海洋氣象與預(yù)報的重大課題，近海海域是旅游、養(yǎng)殖、漁業(yè)等行業(yè)相當(dāng)發(fā)達海域。上川島附近海域是副熱帶近海海區(qū)，冬季冷空氣的強風(fēng)往往造成嚴(yán)重的影響，尤其是威脅離島航班、近海旅游船、近海蝦船的安全。2010年12月15—17日廣東出現(xiàn)強冷空氣天氣過程，造成上川島離島航班停航三天，其他行業(yè)頗有損失。

針對近海海面強風(fēng)的研究分析，已有不少的文獻[1-4]取得了很多有意義的研究成果，如盧峰本、黃燕波等[5-6]提出的通過對數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品進行解釋，使用統(tǒng)計分析預(yù)報方法，對近海海面強風(fēng)作出預(yù)報的經(jīng)驗也很值得借鑒。由于海上觀測的難度大，海面實際觀測十分稀少，所以在預(yù)報業(yè)務(wù)中有一定的難度。基于數(shù)值模式研究，對降水預(yù)報的研究較多，對大風(fēng)預(yù)報的研究較少，對海面強風(fēng)的預(yù)報研究更為稀少，但黃海波應(yīng)用WRF模式預(yù)報作機場大風(fēng)預(yù)報的經(jīng)驗[7]頗值得借鑒。

本文應(yīng)用中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所的GRAPES中尺度數(shù)值模式[8-10]（公眾網(wǎng)址：http：//www.itmm.gov.cn/qx/index.asp）資料對2010年12月15—17日的冷空氣天氣過程進行分析比較，試圖說明GRAPES模式預(yù)告與冷空氣天氣過程中近海強風(fēng)的密切關(guān)系，為今后提高預(yù)報員對冷空氣天氣過程中近海強風(fēng)的分析預(yù)報能力提供基礎(chǔ)。

2 天氣概況

2.1 單站實況

粵西沿海海面上的上川島氣象觀測站是國家級氣象觀測站，圖1是該站12月15日14時—17日13時（北京時，下同）的風(fēng)向風(fēng)速自動站正點觀測記錄。上川島氣象觀測站起風(fēng)時間為15日17時，開始出現(xiàn)6級以上陣風(fēng)，8級以上平均風(fēng)維持時間長達19 h，最大陣風(fēng)29.5 m/s（見表1）。

圖1 上川島觀測站風(fēng)向風(fēng)速觀測實況圖

表1 上川島風(fēng)力變化表

2.2 地面形勢分析

12月15日08時強冷空氣主體以補充的形式已經(jīng)進入廣東中部（見圖2），但仍未到達粵西沿海海面，氣壓梯度密集鋒區(qū)仍在廣東中部的北邊。冷堆積的中心在甘肅的西北部，中心達1060 hPa，與上川島觀測站的氣壓差達50 hPa。

圖2 2010年12月15日08時地面實況圖

3 GRAPES模式的解讀分析

本文選用GRAPES模式以2010年12月13日 08時為起始場的預(yù)告資料，對12月15—17日粵西沿海海面出現(xiàn)的強風(fēng)進行分析比較，探討的實際業(yè)務(wù)中使用GRAPES模式作參考的可行性，48 h的提前量在實際業(yè)務(wù)中此提前量可以接受。

3.1 氣壓場比較

在GRAPES_36 km模式12月13日08時起始場預(yù)告15日08時的地面氣壓場（見圖3a）與15日08時地面實況（見圖2）比較中，兩者氣壓場的主體沒有明顯的差異，強度基本一致，特別是1015 hPa線都經(jīng)過珠江口附近。只是氣壓梯度密集鋒區(qū)GRAPES_36 km模式預(yù)告圖比實況略為偏北，也就是說，冷空氣主體到達廣東中部的時間，GRAPES_36 km模式預(yù)告的時間要比實際要稍遲，存在些小誤差，但其預(yù)告形勢的趨勢以及其提前量仍值得預(yù)報員在實際業(yè)務(wù)中參考。

16日08時的GRAPES_36 km模式預(yù)告圖上（見圖3b）強冷空氣前鋒已到達南海中北部海面，與16日08時的實況（圖略）基本一致。從預(yù)告圖上可知當(dāng)時上川島觀測站附近，南北之間的氣壓梯度非之常大。也就是說，從氣壓梯度判斷上川島觀測站附近的偏北風(fēng)16日08時前后將相當(dāng)大，上川島觀測站的風(fēng)要素實況也印證了此點，16日早晨至上午為過程該站最大風(fēng)速時段，陣風(fēng)達29.5 m/s。

17日08時的GRAPES_36 km模式預(yù)告圖上（見圖3c）顯示,強冷空氣過程中粵西沿海海面的大風(fēng)緩和，但上川島觀測站的實況17日14時之后6級大風(fēng)才結(jié)束。單從氣壓梯度推算6級大風(fēng)結(jié)束誤差為6 h左右，但至17日08時GRAPES_36 km模式的提前量為96 h，預(yù)報業(yè)務(wù)能使用的提前量為84 h，誤差仍被認(rèn)為可接受。

圖3 GRAPES_36 km模式12月13日08時起始場預(yù)告地面氣壓場與降水圖

3.2 大風(fēng)預(yù)報

3.2.1 區(qū)域預(yù)報

在GRAPES模式12月13日08時起始場預(yù)告16日08時地面10 m風(fēng)向風(fēng)速圖上（見圖4），粵西沿海海面的風(fēng)速達18 m/s（見圖4b）,上川島附近的海面達22—24 m/s，粵西沿海陸地仍有16—18 m/s。對比實況，此時上川島觀測站的平均風(fēng)速在20 m/s以上已經(jīng)維持了10個h（見圖1a），而且陣風(fēng)在26—28 m/s，16日10時還出現(xiàn)最大陣風(fēng)達29.5 m/s。

對比可見，GRAPES模式的區(qū)域預(yù)報對上川島附近的風(fēng)力預(yù)告與實況較為吻合。此時模式的提前量為72 h，預(yù)報業(yè)務(wù)能使用的提前量為60 h，所以GRAPES模式的平均風(fēng)力預(yù)告在預(yù)報業(yè)務(wù)中是值得參考的。

圖4 GRAPES模式12月13日08時起始場預(yù)告16日08時地面10 m風(fēng)向風(fēng)速圖

3.2.2 單點預(yù)報

圖5是GRAPES模式對上川島單點72 h風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報圖，從圖5a上分析，起風(fēng)的時間在15日20時前后，22時起報6級以上的偏北風(fēng)，8級以上的大風(fēng)未能報出。圖5a與圖1a比較，GRAPES模式預(yù)報起時間比實際時間遲3 h，6級大風(fēng)出現(xiàn)時間比實際時間遲4 h，但GRAPES模式的風(fēng)速預(yù)報中15日21—22時出現(xiàn)明顯的突變，由6 m/s突變?yōu)?2 m/s（6級）大風(fēng)。此點對預(yù)報的指導(dǎo)有明確的意義，對單點來說風(fēng)向或風(fēng)速的不連續(xù)，意味著鋒面在此處過境或此處出現(xiàn)天氣的突變，GRAPES模式還報出了上川島15日19時—20時風(fēng)向由偏東轉(zhuǎn)為東北的變化。GRAPES模式提前量為60 h，實際預(yù)報業(yè)務(wù)可以提前48 h作出“上川島附近海面15日20時前后將出現(xiàn)6級以上大風(fēng)”的預(yù)報，誤差在3 h左右內(nèi)，本文認(rèn)為尚可接受。GRAPES模式單點預(yù)報未能報出8級以上的大風(fēng)，只能在區(qū)域預(yù)報中補足。

分析圖5b可知，GRAPES模式報上川島附近海面風(fēng)力16日20時出現(xiàn)減弱，但仍在保持在6級左右，至16日09時之后才降到6級以下，與圖1b的情況比較幾乎完全重合。也就是說，GRAPES模式能夠提前36 h、參考GRAPES模式的實際預(yù)報業(yè)務(wù)能夠提前24 h報出此次強冷空氣造成上川島附近海面強風(fēng)的結(jié)束時間。

圖5 GRAPES模式對上川島單點72 h風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報（圖中橫向時間坐標(biāo)為世界時）

4 小結(jié)

從以上分析可以認(rèn)為，在此次近海強風(fēng)的過程中GRAPES模式的預(yù)報能力及其提前量，在實際冷空氣海洋強風(fēng)預(yù)報業(yè)務(wù)中值得參考，尤其是在海面觀測十分稀少的海區(qū)其使用意義更大。由上述的分析亦可知，GRAPES模式對近海強風(fēng)的預(yù)報能力仍需預(yù)報員的實際經(jīng)驗和天氣學(xué)知識進行修正。

（1）此次強冷空氣過程中，GRAPES_36 km模式氣壓場的的預(yù)報與實況沒有明顯的差異，強度基本一致，模式的提前量為60 h；

（2）在此次近海強風(fēng)的過程中，GRAPES模式的區(qū)域風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報對上川島附近的風(fēng)力預(yù)告與實況較為吻合，模式的提前量為72 h；

（3）在此次近海強風(fēng)的過程中，GRAPES模式對上川島單點預(yù)報能提前量為60 h報出風(fēng)向風(fēng)速的突變，并且時間誤差在3 h左右，但未能報出8級以上的大風(fēng)。

[1]周偉隆,陳往溪,肖巍.一粵東海面冷空氣強風(fēng)的統(tǒng)計分析與預(yù)報[J].廣東氣象,2005,27(4)：20-22.

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The application of GRAPES model to the prediction of a strong coastal wind

HUANG Chao-guang,LI Xiao-xin,WANG Wei,HUANG Qing-lan
(Jiangmen Meteorological Bureau,Jiangmen Guangdong 529020 China)

Using GRAPES model,the strong wind event from 15 th to 17 th December 2010 around Shangchuan Island was simulated.The model results were compared with the automatic meteorological data of Guangdong station.The results showed that the prediction capability of GRAPES model were worth considering in the process of the strong wind event.There was no obvious difference between the prediction of the atmospheric pressure field in the model and the observation data.The forecasting of wind speed and direction field were consistent with the observation.By using the single-point results in the model,the wind speed and direction could be predicted in 60 hours,while the corresponding error was about 3 hours.

GRAPES model;synoptic meteorology;the strong coastal wind;initial lead

book=36,ebook=36

P731

：A

：1003-0239（2012）03-0015-05

2011-06-30

廣東省江門市氣象局“川島航區(qū)氣象保障數(shù)值預(yù)告應(yīng)用試驗”項目。

黃潮光（1955-），男，工程師，主要從事氣象預(yù)報工作，E-mail：448474119@qq.com。