基于WRF模式的對流尺度邊界層方案參數隨機擾動方法研究

作者：王璐璐,閔錦忠,劉暢

摘要：邊界層參數化方案的準確性會影響模式對近地面變量和大氣低層熱動力結構的模擬,對雷暴等強對流天氣的預報非常重要,但邊界層方案內在的不確定性使得單一預報具有局限性。為了提高對流尺度數值模式中邊界層方案的預報效果,基于WRF(The Weather Research and Forecasting Model)模式,應用隨機參數擾動(SPP)方法對Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino(MYNN)邊界層方案中重要的3個不確定參數進行擾動,探究了該方法對北京地區一次雷暴過程模擬的影響。同時考慮了對流尺度集合預報系統的特點,調整隨機參數擾動方法的3個參量(去相關時間尺度、空間尺度和格點標準差)探究了對流尺度中對MYNN方案參數進行擾動的最優設置。結果顯示:隨機擾動MYNN邊界層方案參數(SPPM)方法可以有效提高近地面變量和700 hPa以下低層變量的離散度,同時提高了短時強降水位置和強度的預報技巧。3個參量的試驗說明,去相關時間尺度增大到12 h集合離散度有明顯提高;格點標準差增大到0.20,預報技巧也略有提高;去相關空間尺度維持在默認值700 km較好,尺度過小(150 km)預報技巧明顯降低。上述結果表明,在對流尺度中SPPM方法可以有效表達邊界層參數化方案的不確定性,提高集合預報系統的預報技巧。

發文機構：南京信息工程大學氣象災害預報預警與評估協同創新中心/氣象災害教育部重點實驗室 廣東省氣候中心

關鍵詞：對流尺度集合預報隨機參數擾動邊界層參數化方案雷暴Convection-permitting ensemble forecastStochastic parameter perturbationPlanetary boundary layer parameterization schemeThunderstorms

分類號： P457[天文地球—大氣科學及氣象學]