甘玉婷 陳昊明 李 建

1. 山東省氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南，250031

2. 山東省氣象服務(wù)中心，濟(jì)南，250031

3. 中國(guó)氣象科學(xué)研究院，北京，100081

1 引 言

作為水分循環(huán)過(guò)程的重要組成部分，降水與蒸發(fā)、徑流、土壤水含量等其他水循環(huán)要素緊密關(guān)聯(lián)并相互影響（陶詩(shī)言，1962）。發(fā)生在復(fù)雜地形區(qū)的暴雨、強(qiáng)對(duì)流等災(zāi)害性天氣極易誘發(fā)洪澇、泥石流等自然災(zāi)害，給經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅，因此復(fù)雜地形區(qū)降水模擬和預(yù)報(bào)也成為諸多學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題（Lean，et al，2008；陳超君等，2012；何光碧等，2015；盧冰等，2017）。

泰山及周邊山區(qū)位于華北平原中北部，為一片孤立山區(qū)，其主峰泰山海拔約1545 m，是各種尺度天氣系統(tǒng)較為活躍的地區(qū)。Gan等（2019）在對(duì)比泰山與其周邊地區(qū)暖季降水特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然泰山空間尺度小，但其對(duì)降水的局地強(qiáng)迫作用突出，泰山站為一局地降水中心，地形降水增幅可達(dá)70.2%。此外，泰山站與其周邊站點(diǎn)在降水日變化、空間尺度、降水演變過(guò)程等方面存在諸多差異。如此局地的地形降水對(duì)模式預(yù)報(bào)性能提出了較大挑戰(zhàn)，只有高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)模式才有可能分辨出該尺度的降水特征。

近年來(lái)，中國(guó)高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)迅速發(fā)展，國(guó)家級(jí)（黃麗萍等，2017）、華北（范水勇等，2009）和華東（徐同等，2016）等區(qū)域氣象中心相繼建立了水平分辨率為3 km的區(qū)域高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化運(yùn)行，模式產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在短時(shí)臨近預(yù)報(bào)、預(yù)警以及短期預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和服務(wù)中。對(duì)流可分辨模式已成為高分辨率模式的發(fā)展趨勢(shì)（鄭永光等，2010）。已有研究（Satoh，et al，2008；Prein，et al，2013；Ban，et al，2014）表明，對(duì)流可分辨模式可以顯式地表征對(duì)流云形成和發(fā)展，與采用對(duì)流參數(shù)化方案的低分辨率模式相比，對(duì)流可分辨模式對(duì)降水系統(tǒng)形態(tài)結(jié)構(gòu)和演變發(fā)展有更真實(shí)的刻畫。例如，Kuo等（2001）使用中尺度模式（MM5）對(duì)臺(tái)風(fēng)丹尼的結(jié)構(gòu)和降水過(guò)程進(jìn)行了模擬，并對(duì)比了不同分辨率模擬的結(jié)果（從81 km到1 km），發(fā)現(xiàn)3 km分辨率的模擬可以較好地再現(xiàn)丹尼眼墻處的對(duì)流結(jié)構(gòu)以及周邊雨帶的空間分布，且1 km分辨率的模擬效果更優(yōu)。

降水日變化受大氣演變不同動(dòng)力和熱力過(guò)程的共同影響，已成為衡量數(shù)值模式模擬性能的重要指標(biāo)（Slingo，et al，2004；Dai，2006）。已有研究表明，對(duì)流可分辨模式在降水日變化和對(duì)流觸發(fā)時(shí)間等方面表現(xiàn)出明顯的模擬增值（Langhans，et al，2013；Prein，et al，2017），可更合理地再現(xiàn)午后降水峰值（Prein，et al，2015）。Satoh等（2013）比較兩組不同水平分辨率（11.2和5.6 km）模式模擬的華南地區(qū)夏季降水日變化峰值時(shí)間時(shí)發(fā)現(xiàn)，高分辨率模式模擬午后降水峰值時(shí)間與觀測(cè)一致。Li等（2020）也指出相對(duì)于13.2 km分辨率的對(duì)流參數(shù)化模式，對(duì)流可分辨模式模擬午后降水峰值時(shí)間與觀測(cè)更為接近。此外，還有學(xué)者指出模式分辨率的提高可以改善模式對(duì)降水傳播的模擬能力，例如Love等（2011）在模擬海洋大陸對(duì)流降水時(shí)對(duì)比了3種不同分辨率的模擬結(jié)果（40、12和4 km），發(fā)現(xiàn)4 km分辨率的模擬對(duì)降水日位相傳播特征的再現(xiàn)能力最好，該分辨率下，模式成功模擬出了降水系統(tǒng)向西傳播的現(xiàn)象。

對(duì)流可分辨模式還可以對(duì)地形起伏狀況進(jìn)行細(xì)致描述，這一優(yōu)勢(shì)在復(fù)雜地形區(qū)尤為明顯（Lauwaet，et al，2012；Prein，et al，2013；Trusilova，et al，2013）。有些研究（Colle，et al，2000）指出，模式分辨率的提高可以在一定程度上改進(jìn)對(duì)復(fù)雜地形區(qū)降水的模擬效果。Chien等（2001）在評(píng)估12和4 km分辨率的降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品時(shí)發(fā)現(xiàn)，分辨率提高到4 km可以分辨出美國(guó)西部落基山脈更細(xì)致的地形，從而改善對(duì)該地區(qū)降水的預(yù)報(bào)效果。Clark等（2009）在使用客觀評(píng)分方法評(píng)估不同分辨率模式集合預(yù)報(bào)結(jié)果時(shí)，指出4 km分辨率在山區(qū)1 h累計(jì)降水預(yù)報(bào)要好于12 km分辨率結(jié)果，并且二者之間差異隨著降水強(qiáng)度增強(qiáng)而增大。Mass等（2002）在評(píng)估模式在喀斯喀特山脈不同分辨率降水預(yù)報(bào)結(jié)果時(shí)同樣發(fā)現(xiàn)4 km分辨率的模擬結(jié)果改善了36 和12 km分辨率模擬結(jié)果中低估迎風(fēng)坡降水等問(wèn)題。

提高分辨率并非總是有利于降水預(yù)報(bào)能力提升，高分辨率模式中一些微小誤差可能增長(zhǎng)更為迅速，轉(zhuǎn)變成較大尺度誤差，表現(xiàn)在預(yù)報(bào)降水落區(qū)、頻次以及強(qiáng)度等多方面偏差上（Guichard，et al，2004）。例如，Ebert等（2000）在比較不同業(yè)務(wù)數(shù)值預(yù)報(bào)模式對(duì)澳大利亞?wèn)|部山區(qū)的降水預(yù)報(bào)結(jié)果時(shí)指出，分辨率越高的模式對(duì)平均降水率的預(yù)報(bào)與觀測(cè)越接近，但降水強(qiáng)度和落區(qū)預(yù)報(bào)偏差越大。Mass等（2002）還發(fā)現(xiàn)，分辨率提升雖然可以改善迎風(fēng)坡降水的低估問(wèn)題，但在山頂?shù)慕邓A(yù)報(bào)上存在更明顯的高估。同時(shí)，許多研究（Wang，et al，2009；Ban，et al，2014；Roh，et al，2014）指出，一些物理參數(shù)化過(guò)程在高分辨率下會(huì)造成模式對(duì)降水演變過(guò)程的預(yù)報(bào)偏差，而這些偏差需要通過(guò)細(xì)致的評(píng)估分析加以認(rèn)識(shí)。全面而細(xì)致地開(kāi)展數(shù)值模式的評(píng)估工作是訂正預(yù)報(bào)結(jié)果的基礎(chǔ)和前提，對(duì)提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率有重要意義。

目前千米尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式已經(jīng)成為區(qū)域精細(xì)化預(yù)報(bào)的重要手段，然而有關(guān)這類模式對(duì)小尺度孤立地形強(qiáng)迫下的降水分布及降水日變化的預(yù)報(bào)能力缺少系統(tǒng)評(píng)估和認(rèn)識(shí)，泰山地區(qū)復(fù)雜的山地降水特征為評(píng)估這類數(shù)值預(yù)報(bào)模式的模擬能力提供了理想平臺(tái)。此外，模式對(duì)降水的預(yù)報(bào)能力與其初始狀態(tài)有緊密聯(lián)系，高質(zhì)量模式初始場(chǎng)對(duì)于提升區(qū)域高分辨率模式降水精細(xì)化預(yù)報(bào)性能至關(guān)重要（Benjamin，et al，1954，2004）。一些區(qū)域高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)均采用多個(gè)起報(bào)時(shí)次進(jìn)行預(yù)報(bào)（例如華北區(qū)域預(yù)報(bào)模式RMAPS-ST），并同化多種觀測(cè)資料以獲得較為準(zhǔn)確的初始場(chǎng)（何靜等，2019），但是關(guān)于模式系統(tǒng)在不同初始時(shí)次對(duì)復(fù)雜地形區(qū)降水的預(yù)報(bào)是否存在差別這一問(wèn)題，過(guò)去較少有研究關(guān)注。

文中使用華北區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)RAMPS-ST 3 km分辨率實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)試驗(yàn)結(jié)果，系統(tǒng)評(píng)估其在小時(shí)降水量、降水頻次、降水強(qiáng)度以及降水日變化等方面對(duì)泰山及其周邊山區(qū)暖季降水預(yù)報(bào)的綜合表現(xiàn)和存在的問(wèn)題，并對(duì)比不同起報(bào)時(shí)次（08和20時(shí)，北京時(shí)）的降水預(yù)報(bào)結(jié)果，以深刻認(rèn)識(shí)千米尺度分辨率RMAPS-ST在小尺度復(fù)雜地形區(qū)的降水預(yù)報(bào)性能和偏差。

2 資料與方法

2.1 數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

文中所評(píng)估的數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)為北京城市氣象研究院在BJ-RUC（北京地區(qū)高分辨率快速循環(huán)同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上于2015年初步建成的北京睿圖多尺度分析和預(yù)報(bào)系統(tǒng)—短期預(yù)報(bào)子系統(tǒng)（Rapid-refresh Multiscale Analysis and Prediction System—Short Term，簡(jiǎn)稱RMAPS-ST），該系統(tǒng)基于天氣預(yù)報(bào)模式（WRF）及其同化平臺(tái)（WRFDA）搭建而成，每天啟動(dòng)8次（00、03、06、09、12、15、18及21時(shí)，世界時(shí)），在啟動(dòng)時(shí)次之前采用循環(huán)同化系統(tǒng)，以熱啟動(dòng)模態(tài)進(jìn)行（何靜等，2019）。該預(yù)報(bào)系統(tǒng)采用了三維變分資料同化，同化常規(guī)全球通信系統(tǒng)（GTS）資料、自動(dòng)氣象站觀測(cè)資料以及多普勒雷達(dá)探測(cè)資料等，面向北京以及華北地區(qū)氣象服務(wù)需求，提供華北地區(qū)3 km分辨率和中國(guó)9 km分辨率逐時(shí)預(yù)報(bào)。

2.2 觀測(cè)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)

所評(píng)估的降水預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)為2017年暖季（5—9月）RMAPS-ST在08時(shí)和20時(shí)（北京時(shí)，下同）起報(bào)的12—36 h逐時(shí)地面降水量預(yù)報(bào)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，水平分辨率3 km，關(guān)注區(qū)域?yàn)樘┥郊捌渲苓叺貐^(qū)（34.5°―37.5°N，115.85°―118.85°E），下文統(tǒng)稱為泰山地區(qū)。圖1為2017年泰山地區(qū)暖季平均48 h降水預(yù)報(bào)，可以看到兩個(gè)起報(bào)時(shí)次的預(yù)報(bào)降水雖然呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但合理再現(xiàn)了該地區(qū)清晨和午后降水的雙峰特征，且與已有的研究結(jié)果（宇如聰?shù)龋?014）一致。圖1積分前幾個(gè)時(shí)次，不同起報(bào)時(shí)刻預(yù)報(bào)降水變化趨勢(shì)的差異（20時(shí)起報(bào)為峰值，08時(shí)起報(bào)為谷值）可能與起報(bào)時(shí)刻的大氣溫度、濕度條件有關(guān)：20時(shí)起報(bào)前受地表輻射加熱影響，可能對(duì)應(yīng)更不穩(wěn)定的低層大氣；而08時(shí)起報(bào)前多對(duì)應(yīng)穩(wěn)定邊界層。不同的大氣溫度、濕度情況可能會(huì)導(dǎo)致模式起轉(zhuǎn)過(guò)程差異（具體原因非本研究關(guān)注重點(diǎn)，需要后續(xù)深入分析研究）。綜合考慮模式系統(tǒng)穩(wěn)定性和模式產(chǎn)品的可用預(yù)報(bào)時(shí)效，選取12—36 h的預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估。

圖1 2017年暖季 （5—9月） 模式預(yù)報(bào)泰山地區(qū)1—48 h小時(shí)平均降水（黑色實(shí)線為20時(shí)起報(bào)，紅色虛線為08時(shí)起報(bào)，單位：mm/h）Fig.1 1—48 h forecast precipitation in the Taishan region in the warm season （May—September） of 2017（the solid black line is for the forecasts starting at 20:00 BT，the dotted red line shows the result of forecasts starting at 08:00 BT， the horizontal axis is the forecast time，unit：mm/h）

評(píng)估所用站點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心整理發(fā)布的“中國(guó)國(guó)家級(jí)地面氣象站逐時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)集（V2.0）”，時(shí)間為2017年暖季（5—9月）。泰山地區(qū)地面氣象觀測(cè)臺(tái)站共計(jì)80個(gè)，除位于泰山頂?shù)囊粋€(gè)高山站外，其余主要分布在地勢(shì)較低的丘陵和平原地區(qū)，平均海拔不超過(guò)300 m （圖2）。其中海拔低于100 m的站點(diǎn)61個(gè)，100—500 m的站點(diǎn)18個(gè)，泰山站海拔1533.7 m。

圖2 2017年暖季 （a） 臺(tái)站觀測(cè)、（b） 20時(shí)起報(bào)和 （d）08時(shí)起報(bào)的小時(shí)平均降水量空間分布，（c） 和 （e） 分別為20時(shí)起報(bào)和08起報(bào)與觀測(cè)結(jié)果的差值 （單位：mm/h）（彩色圓點(diǎn)為臺(tái)站位置，彩色色階為小時(shí)平均降水量；灰度色階為地形高度，單位：m；黑色叉號(hào)為泰山站位置，數(shù)值為泰山站結(jié)果）Fig.2 Spatial distributions of （a） hourly mean precipitation observed at the stations，（b） hourly mean precipitation forecast starting from 20:00 BT，（d） hourly mean precipitation forecast starting from 08:00 BT，（c） and（e） differences between the observation andforecast precipitation starting from 20:00 BT and 08:00 BT，respectively （colored dots represent the positions of stations，and different colors represent different values of precipitation，unit：mm/h；grayscale color shows the height of the terrain，unit：m；the black cross denotes the location of Taishan Station，and the rainfall value at Taishan Station is marked on the upper right corner of each panel）

2.3 評(píng)估方法

在對(duì)比預(yù)報(bào)降水與臺(tái)站觀測(cè)結(jié)果時(shí)，采取鄰近點(diǎn)匹配方法將模式格點(diǎn)插值到氣象觀測(cè)站點(diǎn)（WWRP/WGNE Joint Working Group on Verification，2008）。鄰近點(diǎn)匹配方法在高分辨率業(yè)務(wù)數(shù)值預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)評(píng)估中具有較高可靠性，可以有效避免空間插值對(duì)不連續(xù)變量造成的誤差（許晨璐等，2017）。

對(duì)于臺(tái)站觀測(cè)和預(yù)報(bào)降水，當(dāng)某臺(tái)站（格點(diǎn)）某時(shí)次降水量≥0.1 mm即認(rèn)為該站點(diǎn)（格點(diǎn)）該時(shí)次為有效降水，相應(yīng)降水計(jì)為有效降水量。小時(shí)平均降水量（單位：mm/h）為研究時(shí)段內(nèi)站點(diǎn)（相應(yīng)格點(diǎn)）累計(jì)降水量除以非缺測(cè)頻次；降水頻率（單位：%）定義為有效降水時(shí)次與總觀測(cè)頻次的比，降水強(qiáng)度（單位：mm/h）為累計(jì)降水量與有效降水時(shí)次的比值。降水日變化的分析首先對(duì)區(qū)域內(nèi)各站點(diǎn)（相應(yīng)格點(diǎn)）小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲取24 h內(nèi)各時(shí)次累計(jì)降水量和總降水時(shí)次，進(jìn)一步計(jì)算各個(gè)時(shí)次對(duì)應(yīng)的小時(shí)平均降水量、頻率和強(qiáng)度。

續(xù)圖2Fig.2 Continued

降水事件持續(xù)時(shí)間是指一次事件從開(kāi)始到結(jié)束所經(jīng)歷的小時(shí)數(shù)。由于所評(píng)估的降水預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)并非連續(xù)數(shù)據(jù)（逐日12—36 h預(yù)報(bào)產(chǎn)品），并且考慮到泰山地區(qū)降水歷時(shí)一般不超過(guò)24 h（Gan，et al，2019），因此有關(guān)降水事件的遴選僅限定在持續(xù)時(shí)間24 h之內(nèi)。

3 暖季降水預(yù)報(bào)評(píng)估

3.1 降水空間分布特征的預(yù)報(bào)評(píng)估

從觀測(cè)和預(yù)報(bào)小時(shí)平均降水量的空間分布（圖2）可以看到，泰山站觀測(cè)小時(shí)平均降水量明顯高于周邊站點(diǎn)，達(dá)到0.20 mm/h （圖2a），RMAPS-ST較好再現(xiàn)了泰山站降水的局地大值中心（20時(shí)起報(bào)為圖2b、08時(shí)起報(bào)為圖2d），但20時(shí)起報(bào)（08時(shí)起報(bào)）的泰山站降水偏高（低）。就整個(gè)區(qū)域而言，不同起報(bào)時(shí)次的預(yù)報(bào)結(jié)果存在差異：20時(shí)起報(bào)的預(yù)報(bào)降水分布表現(xiàn)為區(qū)域東部偏多，西部偏少的特征，且區(qū)域西南側(cè)降水預(yù)報(bào)普遍小于觀測(cè)，在泰山站及其東北側(cè)則相反，泰山站預(yù)報(bào)降水正偏差較大，達(dá)到0.072 mm/h （圖2c）；而RMAPS-ST在08時(shí)起報(bào)的降水低于觀測(cè)的站點(diǎn)較多（76.4%），且泰山站及其東北側(cè)站點(diǎn)的預(yù)報(bào)偏差程度相比20時(shí)起報(bào)結(jié)果偏?。▓D2e）。對(duì)于區(qū)域南部的降水大值中心，在不同起報(bào)時(shí)次的預(yù)報(bào)結(jié)果中均無(wú)體現(xiàn)。

泰山附近暖季低層盛行西南風(fēng)，在地形機(jī)械強(qiáng)迫作用下，迎風(fēng)坡一側(cè)（并非緊鄰山體迎風(fēng)坡，有時(shí)在山前的“死水區(qū)”附近，即開(kāi)始發(fā)生繞流的位置附近）降水偏大而背風(fēng)一側(cè)偏小，泰山附近的降水實(shí)況很好地詮釋了這一點(diǎn)。模式在背風(fēng)一側(cè)降水強(qiáng)度偏大（20時(shí)起報(bào)的結(jié)果更為突出），在迎風(fēng)一側(cè)偏小。

圖3為2017年暖季泰山地區(qū)觀測(cè)和預(yù)報(bào)降水頻率的空間分布。與小時(shí)平均降水量相似，除泰山站外，均表現(xiàn)出自南向北減少的特征。區(qū)域內(nèi)降水頻率最大值位于泰山站，達(dá)到11%。不同起報(bào)時(shí)次的降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品均較好再現(xiàn)了泰山站的降水頻率大值中心，但預(yù)報(bào)的頻率數(shù)值均低于觀測(cè)，08時(shí)起報(bào)（圖3e）的泰山站降水頻率偏差較20時(shí)（圖3c）起報(bào)偏小。就整個(gè)地區(qū)而言，預(yù)報(bào)降水頻率普遍低于觀測(cè)，在一定程度上表明RMAPS-ST對(duì)泰山地區(qū)降水預(yù)報(bào)存在漏報(bào)。20時(shí)起報(bào)的降水頻率的空間分布特征與觀測(cè)更為接近（與觀測(cè)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為0.74，圖3b），而08時(shí)起報(bào)的預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)區(qū)域南部站點(diǎn)降水的預(yù)報(bào)偏差較大（與觀測(cè)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為0.69，圖3d）。

圖3 同圖2，但為降水頻率 （單位：%）Fig.3 Same as Fig.2 but for precipitation frequency （unit：%）

續(xù)圖3Fig.3 Continued

觀測(cè)中平均小時(shí)降水強(qiáng)度的區(qū)域差異并不明顯，最大值位于區(qū)域南部站點(diǎn)（圖4a）。泰山站降水強(qiáng)度僅為1.74 mm/h，低于區(qū)域平均強(qiáng)度（2.08 mm/h）。20時(shí)起報(bào)的降水強(qiáng)度在泰山站呈現(xiàn)一個(gè)局地大值中心（圖4b），達(dá)到4.46 mm/h，較觀測(cè)高2.7 mm/h。與20時(shí)起報(bào)的結(jié)果不同，08時(shí)起報(bào)在泰山站的預(yù)報(bào)降水強(qiáng)度偏差并不突出。降水強(qiáng)度預(yù)報(bào)偏差的空間分布（圖4c、e）與其小時(shí)平均降水量的偏差分布（圖2c、e）類似：區(qū)域西南側(cè)站點(diǎn)多數(shù)為預(yù)報(bào)低于觀測(cè)，而區(qū)域東北側(cè)站點(diǎn)相反。這一分布形態(tài)表明泰山站及其東北側(cè)站點(diǎn)降水量預(yù)報(bào)偏大的原因主要是降水強(qiáng)度預(yù)報(bào)偏大；而西南側(cè)站點(diǎn)預(yù)報(bào)降水量出現(xiàn)負(fù)偏差則是降水頻率和強(qiáng)度的共同低估所導(dǎo)致。

圖4 同圖2，但為降水強(qiáng)度 （單位：mm/h）Fig.4 Same as Fig.2 but for the intensity of precipitation （unit：mm/h）

續(xù)圖4Fig.4 Continued

基于以上分析可知，RMAPS-ST 3 km分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品可以合理再現(xiàn)泰山站的降水大值中心。但在08時(shí)和20時(shí)起報(bào)均易于低估泰山站降水頻率，尤其是20時(shí)起報(bào)；20時(shí)起報(bào)對(duì)泰山站降水強(qiáng)度的高估在一定程度上抵消了頻率的負(fù)偏差，導(dǎo)致暖季平均降水量大于觀測(cè)，而08時(shí)起報(bào)對(duì)強(qiáng)度的高估并不顯著。為進(jìn)一步探究RMAPS-ST對(duì)于泰山站不同強(qiáng)度降水的預(yù)報(bào)能力，圖5給出了泰山站不同強(qiáng)度降水觀測(cè)和預(yù)報(bào)頻次分布。由于泰山站小時(shí)累計(jì)降水量超過(guò)10 mm的情形比較少見(jiàn)，因此對(duì)小時(shí)降水強(qiáng)度的考察范圍僅在10 mm/h以內(nèi)。從觀測(cè)結(jié)果可以看出，降水出現(xiàn)頻次隨強(qiáng)度增加而減少，模式預(yù)報(bào)較好再現(xiàn)了這一特征。除08時(shí)起報(bào)對(duì)9—10 mm/h強(qiáng)度降水的預(yù)報(bào)頻次高于觀測(cè)之外，各強(qiáng)度的預(yù)報(bào)頻次均小于觀測(cè)。隨小時(shí)降水強(qiáng)度增加，不同起報(bào)時(shí)次預(yù)報(bào)結(jié)果的差異也隨之增大。08時(shí)起報(bào)的產(chǎn)品對(duì)3 mm/h以上強(qiáng)度降水的頻次預(yù)報(bào)效果優(yōu)于20時(shí)起報(bào)。RMAPS-ST在20時(shí)起報(bào)更易于漏報(bào)泰山站強(qiáng)降水，這與上述20時(shí)起報(bào)的平均降水頻率相比08時(shí)起報(bào)偏差更大（圖3b、d）是對(duì)應(yīng)的。

圖5 泰山站不同強(qiáng)度降水觀測(cè)和預(yù)報(bào)頻次分布（縱軸為取對(duì)數(shù)后的降水頻次）Fig.5 Observational and forecast results of the distribution of precipitation frequency with different intensities at Taishan Station （The vertical axis is logarithmic precipitation frequency）

3.2 降水日變化特征的預(yù)報(bào)評(píng)估

圖6給出了2017年暖季泰山地區(qū)觀測(cè)和預(yù)報(bào)小時(shí)平均降水量的日變化以及區(qū)域平均小時(shí)降水的逐日演變。與Gan等（2019）基于多年降水?dāng)?shù)據(jù)的結(jié)果一致，泰山地區(qū)觀測(cè)小時(shí)平均降水量的日變化呈現(xiàn)兩個(gè)峰值。但2017年暖季午后與夜間降水峰值大小相當(dāng)，分別出現(xiàn)在17和02時(shí)，谷值出現(xiàn)在11—12時(shí)以及20—21時(shí)（圖6a灰色實(shí)線）。從小時(shí)降水的逐日演變中（圖6a色階）可以看到，觀測(cè)降水午后的強(qiáng)峰值主要出現(xiàn)在盛夏（6—8月），5月和9月午后降水相對(duì)較弱，對(duì)整體降水日變化午后峰值的貢獻(xiàn)較小。就清晨的降水峰值而言，暖季各月均有貢獻(xiàn)，尤其是6月末至7月初。與6—8月清晨和午后均有降水過(guò)程發(fā)生的情形不同，5月和9月的降水過(guò)程相對(duì)較少且主要集中在夜間。

20時(shí)起報(bào)基本再現(xiàn)了觀測(cè)降水的日變化特征，同樣呈現(xiàn)雙峰形態(tài)（圖6b灰色實(shí)線）。但模式預(yù)報(bào)的清晨峰值相比觀測(cè)更為突出，且清晨與午后峰值差距大于觀測(cè)（預(yù)報(bào)：0.6 mm/h；觀測(cè)：0.2 mm/h）。預(yù)報(bào)降水午后達(dá)到峰值的時(shí)刻與觀測(cè)較為吻合，但數(shù)值偏小，這與盛夏午后降水過(guò)程量值預(yù)報(bào)偏小有關(guān)；清晨時(shí)段預(yù)報(bào)降水峰值較觀測(cè)提前2—3 h，且數(shù)值偏大，主要是模式在20時(shí)起報(bào)對(duì)于6月末至7月初的兩場(chǎng)夜間降水過(guò)程預(yù)報(bào)提前以及量值偏大造成的。此外，模式對(duì)于6月中旬和7月末兩場(chǎng)降水過(guò)程的預(yù)報(bào)存在虛假的夜間峰值（圖6b色階）。預(yù)報(bào)降水的日最小值出現(xiàn)在18—19時(shí)，較觀測(cè)提前2 h。而RAMPS-ST在08時(shí)起報(bào)的降水日變化雙峰相對(duì)較弱（圖6c灰色實(shí)線）。

對(duì)泰山站而言，20時(shí)起報(bào)的降水日峰值出現(xiàn)在夜晚至清晨時(shí)段，且顯著高估了這一時(shí)段的降水量，導(dǎo)致暖季平均降水量大于臺(tái)站實(shí)際觀測(cè)（圖2b）。08時(shí)起報(bào)的泰山站降水峰值與觀測(cè)比較一致，表現(xiàn)為午后主峰值的特征。但該時(shí)次起報(bào)對(duì)夜間至清晨時(shí)段泰山站降水存在低估，導(dǎo)致平均降水預(yù)報(bào)略低于觀測(cè)（圖6c）。

為了進(jìn)一步評(píng)估RMAPS-ST對(duì)泰山地區(qū)降水日變化的再現(xiàn)能力，圖7a給出了降水頻率日變化的觀測(cè)和預(yù)報(bào)結(jié)果。從觀測(cè)中可以看到，研究時(shí)段內(nèi)降水頻率呈現(xiàn)清晨主峰、午后次峰特征，分別在04時(shí)和16時(shí)達(dá)到峰值（圖7a灰色實(shí)線）。泰山站降水頻率在夜間至清晨尤為突出，表現(xiàn)為清晨單峰特征（圖7a紅色虛線）。與降水頻率相反，泰山地區(qū)站點(diǎn)降水強(qiáng)度日變化午后峰值大于清晨（圖8a），這可能與地表熱力強(qiáng)迫引起的午后對(duì)流性降水有關(guān)。

RMAPS-ST對(duì)降水頻率低估主要集中在清晨時(shí)段。20時(shí)起報(bào)降水頻率呈現(xiàn)出清晨和午后的雙峰特征（圖7b灰色實(shí)線），而08時(shí)起報(bào)降水頻率日變化振幅偏小（圖7c灰色實(shí)線）。對(duì)于泰山站而言，清晨時(shí)段頻率低估更加突出，并且不同時(shí)次起報(bào)的泰山站降水頻率均呈現(xiàn)出虛假的午后峰值特征：如20時(shí)起報(bào)的泰山站降水午后峰值出現(xiàn)在14時(shí)；08時(shí)起報(bào)的午后峰值更為突出，出現(xiàn)在16時(shí)，導(dǎo)致泰山站預(yù)報(bào)降水頻率日變化呈現(xiàn)與觀測(cè)相反的午后主峰特征（圖7c紅色虛線）。同時(shí)，08時(shí)起報(bào)對(duì)泰山站午后降水頻率的高估在一定程度上抵消了清晨的低估，造成泰山站暖季平均降水頻率預(yù)報(bào)偏差相比20時(shí)起報(bào)小（圖3b、d）。

就整個(gè)地區(qū)而言，RMAPS-ST在20時(shí)起報(bào)的降水強(qiáng)度日變化峰值出現(xiàn)在夜間（圖8b灰色實(shí)線），夜間預(yù)報(bào)降水強(qiáng)度高于觀測(cè)2 mm/h左右，午后峰值低于觀測(cè)約1 mm/h。就泰山站降水強(qiáng)度而言，20時(shí)起報(bào)的結(jié)果與觀測(cè)存在較大差異：表現(xiàn)為夜間和清晨的雙峰特征（峰值出現(xiàn)在21和05時(shí)），且顯著高估了清晨時(shí)段的降水強(qiáng)度（圖8b紅色虛線）。而08時(shí)起報(bào)泰山站降水強(qiáng)度日變化特征與觀測(cè)相似，峰值出現(xiàn)在午后，但持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，至21時(shí)前后（圖8c），導(dǎo)致預(yù)報(bào)結(jié)果中暖季平均降水強(qiáng)度略高于臺(tái)站觀測(cè)（圖4c）。

從降水日變化角度進(jìn)行評(píng)估可以豐富對(duì)降水預(yù)報(bào)結(jié)果的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)進(jìn)一步理解暖季平均降水預(yù)報(bào)偏差的形成有一定幫助?？偟膩?lái)說(shuō)，雖然RMAPS-ST可以再現(xiàn)降水量日變化雙峰特征，但預(yù)報(bào)降水頻率和強(qiáng)度的日變化與觀測(cè)相比偏差較大。以泰山站為例，20時(shí)起報(bào)降水量高估主要集中在夜間至清晨，而造成這一現(xiàn)象的原因是對(duì)這一時(shí)段降水強(qiáng)度的高估；與20時(shí)起報(bào)結(jié)果不同，08時(shí)起報(bào)降水強(qiáng)度與觀測(cè)對(duì)應(yīng)較好，但由于清晨時(shí)段降水頻率低估造成該時(shí)段降水量偏少，進(jìn)而導(dǎo)致暖季平均降水量小于觀測(cè)。

圖9給出了研究時(shí)段觀測(cè)和預(yù)報(bào)降水事件開(kāi)始和結(jié)束時(shí)刻頻次隨時(shí)間的分布，以進(jìn)一步理解降水日變化的偏差?？梢钥吹?，2017年暖季泰山地區(qū)降水易于在清晨和午后開(kāi)始，并且集中在清晨結(jié)束。整體來(lái)看，預(yù)報(bào)降水事件易于開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)段與觀測(cè)比較一致，尤其是降水最易結(jié)束的清晨時(shí)段。但從頻次的量值來(lái)看，RMAPS-ST在泰山站的降水預(yù)報(bào)與觀測(cè)存在一定偏差（圖中紅色實(shí)線）。預(yù)報(bào)降水事件在清晨開(kāi)始和結(jié)束的頻次相比觀測(cè)均偏低，且降水易于結(jié)束的時(shí)段在后半夜相比觀測(cè)更長(zhǎng)：觀測(cè)降水結(jié)束時(shí)刻集中在05—07時(shí)，00—04時(shí)結(jié)束的降水較少；而模式預(yù)報(bào)的夜間降水有一部分易于在后半夜結(jié)束（圖9d、f中00—04時(shí)降水結(jié)束頻次較高）。午后時(shí)段的降水預(yù)報(bào)結(jié)果在不同起報(bào)時(shí)次中略有不同：20時(shí)起報(bào)的泰山站降水在午后開(kāi)始的頻次與觀測(cè)相差不大，但其降水在午后結(jié)束的頻次相對(duì)觀測(cè)偏高（圖9c、d）；08時(shí)起報(bào)的泰山站降水在午后開(kāi)始和結(jié)束的頻次相比觀測(cè)均明顯偏高（圖9e、f）。

圖9 降水事件開(kāi)始時(shí)刻 （a、c、e） 和結(jié)束時(shí)刻 （b、d、f） 的頻次分布（a、b. 觀測(cè)，c、d. 20時(shí)起報(bào)，e、f. 08時(shí)起報(bào)，盒須代表站點(diǎn)，紅色實(shí)線為泰山站，灰色虛線為區(qū)域內(nèi)站點(diǎn)均值）Fig.9 Frequency distribution of beginning （a，c，e） and ending （b，d，f） times of precipitation events（a，b. observations，c，d. forecast starting at 20:00 BT，e，f. forecast starting at 08:00 BT；the box distribution represents each station in this region，the solid red line represents Taishan station，and the dashed gray line is the mean value of all stations）

針對(duì)泰山站午后（12—19時(shí)）和夜間至清晨時(shí)段（20—06時(shí)）的降水事件，進(jìn)一步對(duì)比觀測(cè)和預(yù)報(bào)結(jié)果（圖10a）發(fā)現(xiàn)，20時(shí)起報(bào)的泰山站午后降水雖然事件總數(shù)相比觀測(cè)偏小，但短歷時(shí)降水過(guò)程多，可能存在較多的預(yù)報(bào)降水事件自開(kāi)始至結(jié)束均處于午后時(shí)段，導(dǎo)致午后降水結(jié)束時(shí)次偏高。而08時(shí)起報(bào)的泰山站午后降水事件數(shù)明顯高于觀測(cè)，且以歷時(shí)不超過(guò)3 h的事件為主，這表明08時(shí)起報(bào)的產(chǎn)品在泰山站存在空?qǐng)?bào)午后短時(shí)降水的問(wèn)題。對(duì)于夜間至清晨的降水，預(yù)報(bào)降水事件總數(shù)相比觀測(cè)偏少，且在長(zhǎng)、短歷時(shí)降水事件中均有體現(xiàn)。尤其是08時(shí)起報(bào)的結(jié)果，對(duì)持續(xù)時(shí)間大于5 h的降水事件預(yù)報(bào)能力偏弱（圖10b）。

圖10 泰山站不同時(shí)段 （a. 午后 （12—19時(shí)），b. 夜間至清晨 （20—06時(shí)）） 觀測(cè)和預(yù)報(bào)降水事件數(shù)及不同持續(xù)時(shí)間事件數(shù)Fig.10 The number of precipitation events and events with different durations observed and forecast in different time periods of the day （a. afternoon （12:00—19:00 BT），b. night to early morning （20:00—06:00 BT）） at Taishan station

4 模式預(yù)報(bào)偏差的可能原因

上述基于降水事件的統(tǒng)計(jì)分析可知，08時(shí)起報(bào)的泰山站午后降水頻次略高于觀測(cè)（圖7c）與空?qǐng)?bào)午后短歷時(shí)降水事件有關(guān)；而模式在兩個(gè)時(shí)次起報(bào)均易于低估泰山站清晨降水頻率則由降水事件數(shù)偏少和持續(xù)時(shí)間偏短兩方面導(dǎo)致（漏報(bào)降水）。

空、漏報(bào)典型降水個(gè)例遴選的標(biāo)準(zhǔn)如下：夜間，當(dāng)泰山站觀測(cè)有降水時(shí)，若模式中相應(yīng)格點(diǎn)在相應(yīng)時(shí)段內(nèi)降水歷時(shí)小于觀測(cè)歷時(shí)一半以上，則認(rèn)為是一次典型漏報(bào)降水；當(dāng)模式預(yù)報(bào)午后泰山站有降水且持續(xù)時(shí)間超過(guò)觀測(cè)一半以上，則認(rèn)為是一次典型空?qǐng)?bào)降水。依照此方法對(duì)所有降水過(guò)程進(jìn)行篩選，共計(jì)夜間典型漏報(bào)降水過(guò)程25例，午后空?qǐng)?bào)降水過(guò)程11例。

在漏報(bào)的夜間降水中，有一類是模式再現(xiàn)了相應(yīng)的降水系統(tǒng)和雨區(qū)，但對(duì)其發(fā)展演變過(guò)程模擬存在偏差，進(jìn)而導(dǎo)致降水持續(xù)時(shí)間與觀測(cè)的偏差。以2017年9月5日20時(shí)至6日08時(shí)的降水過(guò)程為例，RMAPS-ST可以預(yù)報(bào)出夜間至清晨時(shí)段自北向南移動(dòng)的雨帶，但對(duì)雨區(qū)移動(dòng)速度的模擬與觀測(cè)存在較大偏差（圖11）。由于山區(qū)地形的阻擋作用，實(shí)際雨區(qū)移速緩慢，并且當(dāng)雨區(qū)主體已經(jīng)移出山區(qū)時(shí)，泰山站仍然維持了一段時(shí)間的弱降水（圖11a—c）；而預(yù)報(bào)雨帶移速較快，9月6日04時(shí)雨區(qū)已經(jīng)位于山區(qū)南部邊緣（圖11f）。觀測(cè)與預(yù)報(bào)降水演變過(guò)程的差異導(dǎo)致泰山站降水持續(xù)時(shí)間預(yù)報(bào)小于觀測(cè)，進(jìn)而造成夜間至清晨時(shí)段降水頻率的低估（圖略）。對(duì)比RMAPS-ST預(yù)報(bào)系統(tǒng)輸出的低層700 hPa環(huán)流場(chǎng)與歐洲中心ERA5再分析環(huán)流場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)（圖12），由于山區(qū)的存在，導(dǎo)致切變線移速減緩，并且切變區(qū)變寬，9月6日04時(shí)切變線主體仍在泰山山區(qū)（圖12b），地形對(duì)切變線南下存在一定的“拖曳”作用；而預(yù)報(bào)中切變線移速較快，04時(shí)已經(jīng)達(dá)到山區(qū)南部，相伴隨的雨區(qū)同樣快速向南移動(dòng)（圖12d）。

圖11 2017年9月5日20時(shí)—6日04時(shí)觀測(cè) （a. 20時(shí)，b. 00時(shí)，c. 04時(shí)） 和預(yù)報(bào) （d. 20時(shí)，e. 00時(shí)，f. 04時(shí)） 的降水演變過(guò)程（單位：mm/h，等值線為200 m地形高度，黑色叉號(hào)代表泰山站）Fig.11 Precipitation evolution based on observations （a—c） and forecasts （d—f） for the period from 20:00 BT 5 September to 04:00 BT 6 September 2017 （unit：mm/h，the contour line is the terrain height of 200 m， and the black cross represents the location of Taishan station） （a，d. 20:00 BT，b，e. 00:00 BT，c，f. 04:00 BT）

圖12 2017年9月6日700 hPa風(fēng)場(chǎng) （a、b. ERA5再分析資料，c、d. RMAPS預(yù)報(bào)；矢量，單位：m/s；等值線為山區(qū)200 m海拔高度）（a、c. 00時(shí)，b、d. 04時(shí)）Fig.12 Wind fields at 700 hPa on 6 September 2017 （a，b. REA5 data，c，d. RMAPS；vector，unit：m/s；the contour line is the terrain height of 200 m）（a，c. 00:00 BT，b，d. 04:00 BT）

另一類容易漏報(bào)的降水過(guò)程為清晨時(shí)段在泰山站發(fā)生的局地降水（此類過(guò)程在2017年暖季占28%，圖略）。該降水過(guò)程自始至終僅發(fā)生在泰山站，持續(xù)5 h左右且降水量較小，這類降水在Gan等（2019）的分析之中也有所體現(xiàn)。RMAPS-ST對(duì)泰山站這類局地降水過(guò)程的再現(xiàn)能力較差。

空?qǐng)?bào)的午后降水過(guò)程中很重要的一類是預(yù)報(bào)降水于午后在山區(qū)局地生成并維持，而觀測(cè)中山區(qū)并沒(méi)有發(fā)生降水或者降水過(guò)程在達(dá)到峰值之后很快移出山區(qū)并消散（2017年暖季此類過(guò)程占54%）。以2017年7月22日降水過(guò)程為例（圖13、14）。觀測(cè)中山區(qū)在午后并無(wú)降水發(fā)生，而預(yù)報(bào)午后（12—16時(shí)）在山區(qū)北部發(fā)生了降水。通過(guò)對(duì)比ERA5再分析資料和RMAPS-ST預(yù)報(bào)的環(huán)流場(chǎng)可知，雖然模式預(yù)報(bào)與ERA5在山區(qū)均盛行西南氣流，但在模式預(yù)報(bào)結(jié)果中，泰山附近存在一條中尺度輻合線（圖13d—f）；同時(shí)，在大氣穩(wěn)定度方面，模式預(yù)報(bào)與ERA5結(jié)果差異較大。實(shí)際大氣處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，而模式預(yù)報(bào)中大氣不穩(wěn)定度偏高。不穩(wěn)定的大氣狀態(tài)加之中尺度輻合線所提供的動(dòng)力條件，很容易觸發(fā)虛假降水（圖14）。

圖13 同圖12，但為2017年7月22日降水過(guò)程 （單位：mm/h；a、d. 12時(shí)，b、e. 13時(shí)，c、f. 14時(shí)）Fig.13 Same as Fig.12 but for precipitation process on 22 July 2017 （unit：mm/h； a，d. 12:00 BT，b，e. 13:00 BT，c，f. 14:00 BT）

圖14 2017年7月22日10—14時(shí)大氣不穩(wěn)定度 （500 hPa與850 hPa假相當(dāng)位溫之差，差值小于0意味著大氣為對(duì)流不穩(wěn)定狀態(tài)；色階，單位：K） 及850 hPa風(fēng)場(chǎng) （矢量，單位：m/s）（a—c. ERA5，d—f. RMAPS；等值線為山區(qū)200 m海拔高度）（a、d. 10時(shí)，b、e. 12時(shí)，c、f. 14時(shí)）Fig.14 Distributions of atmospheric instability （The stability is calculated as the difference of ?se between 500 hPa and 850 hPa;when the difference is less than 0，it means that the atmosphere is in a convective unstable stateshaded，unit：K） and wind fields（vector，unit：m/s） at 850 hPa from 10:00 BT to 14:00 BT on 22 July 2017 （a—c. ERA5，d—f. RMAPS；the contour line shows the terrain height of 200 m）（a，d. 10:00 BT，b，e. 12:00 BT，c，f. 14:00 BT）

5 結(jié)論與討論

利用2017年暖季（5—9月）泰山地區(qū)國(guó)家地面氣象觀測(cè)臺(tái)站逐時(shí)降水觀測(cè)數(shù)據(jù)，以小時(shí)尺度降水特征（包括降水頻次、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)，日變化等）為評(píng)估指標(biāo)，評(píng)估了千米尺度分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)RMAPSST在不同起報(bào)時(shí)次（08時(shí)和20時(shí)）下對(duì)泰山地區(qū)暖季降水的預(yù)報(bào)性能，并通過(guò)典型降水過(guò)程討論了模式預(yù)報(bào)偏差形成的可能原因。主要結(jié)論如下：

（1）RMAPS-ST可以再現(xiàn)泰山地區(qū)暖季降水空間分布特征，但泰山站及區(qū)域東北側(cè)站點(diǎn)的預(yù)報(bào)降水量大于觀測(cè)，主要表現(xiàn)為降水強(qiáng)度正偏差；西南側(cè)預(yù)報(bào)降水量偏低則表現(xiàn)為降水頻率和強(qiáng)度的共同低估。

（2）20時(shí)起報(bào)的降水量日變化特征與觀測(cè)相當(dāng)，峰、谷值也與觀測(cè)較為一致。但從降水頻率和強(qiáng)度日變化的角度，清晨和午后時(shí)段的預(yù)報(bào)降水與觀測(cè)存在較大偏差。在泰山站，RMAPS-ST不同起報(bào)時(shí)次均易低估清晨時(shí)段的降水頻率，并且降水頻率的低估發(fā)生在各個(gè)強(qiáng)度段；20時(shí)起報(bào)高估泰山站清晨時(shí)段降水強(qiáng)度，造成這一時(shí)段降水量偏多，進(jìn)而導(dǎo)致泰山站暖季平均的降水量預(yù)報(bào)高于觀測(cè)；08時(shí)起報(bào)泰山站暖季平均降水量略低于觀測(cè)，主要發(fā)生在清晨，因清晨降水頻率低估造成。

（3）RMAPS-ST預(yù)報(bào)降水事件的起止時(shí)段與觀測(cè)對(duì)應(yīng)較好，但對(duì)降水事件數(shù)和持續(xù)時(shí)間的預(yù)報(bào)存在一定偏差。08時(shí)起報(bào)的泰山站降水在午后開(kāi)始、結(jié)束的頻次均高于觀測(cè)，午后短歷時(shí)降水事件偏多，很可能與模式在山區(qū)熱、動(dòng)力場(chǎng)的預(yù)報(bào)偏差有關(guān)，模式中不穩(wěn)定的大氣狀態(tài)加之中尺度輻合線有利于虛假降水的發(fā)生。而模式對(duì)于夜間降水頻次的低估主要由兩類降水過(guò)程導(dǎo)致，一類是模式可以再現(xiàn)主要的影響系統(tǒng)和雨區(qū)，但因?qū)ζ浒l(fā)展演變過(guò)程的模擬偏差造成降水持續(xù)時(shí)間的預(yù)報(bào)偏差；另一類是模式對(duì)于泰山站清晨弱降水事件的漏報(bào)。

本文使用2017年暖季地面臺(tái)站逐時(shí)降水觀測(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)評(píng)估了RMAPS-ST預(yù)報(bào)系統(tǒng)在泰山地區(qū)的降水預(yù)報(bào)能力，發(fā)現(xiàn)RMAPS-ST在不同起報(bào)時(shí)次的預(yù)報(bào)結(jié)果存在一定差異。RMAPS-ST在啟動(dòng)時(shí)次之前采用循環(huán)同化系統(tǒng)，以熱啟動(dòng)模態(tài)進(jìn)行，如果在初始時(shí)同化分析場(chǎng)與模式自身動(dòng)力條件不匹配，會(huì)大大降低對(duì)于降水精細(xì)化特征的預(yù)報(bào)技巧（Turpeinen，1990；陳子通等，2010）。后續(xù)研究仍需關(guān)注起報(bào)時(shí)次（08時(shí)和20時(shí)）的熱、動(dòng)力初值場(chǎng)，探究不同時(shí)次起報(bào)的降水預(yù)報(bào)結(jié)果存在差異的原因，以進(jìn)一步理解預(yù)報(bào)偏差及其可能出現(xiàn)原因。同時(shí)，本文所用資料有限，分析結(jié)論可能存在一定的局限性，仍有待于采用長(zhǎng)時(shí)間序列的預(yù)報(bào)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)分析。

隨著城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，社會(huì)對(duì)精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)的要求越來(lái)越高。定時(shí)、定點(diǎn)、定量的強(qiáng)降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率更是備受關(guān)注的問(wèn)題。降水精細(xì)化預(yù)報(bào)水平的提高不僅需要預(yù)測(cè)理論、數(shù)值模式等的不斷改進(jìn)，也需要客觀的評(píng)估方法。數(shù)值預(yù)報(bào)模式對(duì)降水日變化等小時(shí)尺度降水特征的再現(xiàn)能力在日常降水預(yù)報(bào)中也越來(lái)越受到關(guān)注。對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的降水日變化評(píng)估，也將會(huì)成為改進(jìn)和訂正模式結(jié)果的重要參考（宇如聰?shù)龋?014）。本文的研究結(jié)果表明，在充分認(rèn)識(shí)復(fù)雜地形區(qū)降水日變化等日內(nèi)尺度特征的研究基礎(chǔ)上，針對(duì)性地開(kāi)展千米尺度數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)的細(xì)致評(píng)估，有望為高分辨率模式產(chǎn)品偏差的認(rèn)識(shí)和精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品的訂正提供更細(xì)致的科學(xué)支撐。中國(guó)氣象局區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)評(píng)估業(yè)務(wù)已初步建立了以降水小時(shí)頻次/強(qiáng)度和日變化等評(píng)估降水過(guò)程準(zhǔn)確率的檢驗(yàn)指標(biāo)，并將在后續(xù)業(yè)務(wù)應(yīng)用中進(jìn)一步探索降水日內(nèi)準(zhǔn)確率的評(píng)估指標(biāo)。