北京地區(qū)弱降水過程天氣形勢分析

北京地區(qū)弱降水過程天氣形勢分析

天氣形勢分析近年來，北京及其周邊地區(qū)發(fā)生了幾次極端降水，如2012年7月21日和2016年7月19日。在北京及其周邊地區(qū)，2012年7月21日的極端降水過程中有很大的社會影響，因此對弱水過程的研究分析較少。弱降水天氣過程沒有統(tǒng)一的界定標準,本文指小雨或小雪等降水量偏小的降水過程。小雨天氣一般不會對人們的生產(chǎn)生活帶來較大的影響,但小量級降雪有時會對城市交通、公路、鐵路、航空運輸帶來較大的影響,從而成為高影響天氣。2001年12月7日北京的一次小雪天氣過程就是一個典型例子(孫繼松等,2003;趙思雄等,2002)。北京地區(qū)由于冬春季大氣水汽含量總體偏少,只有在合適的大氣環(huán)流形勢下,形成有利于降水的水汽輸送、聚集和抬升的條件,才有可能產(chǎn)生有效降水,而很多時候較差的水汽條件和較弱的動力抬升,往往使降水處于可有可無的臨界點,這也增加了這一地區(qū)冬春季降水預(yù)報的難度,空報、漏報時有發(fā)生(何娜等,2014;魏東等,2010),尤其是每年的初雪預(yù)報更是對預(yù)報員的一個考驗(郭銳等,2012;董林等,2012)。弱降水過程由于天氣系統(tǒng)也往往較弱,且系統(tǒng)持續(xù)時間較短,主客觀預(yù)報都很難對其捕捉,而且華北地區(qū)弱降水往往還伴有低層淺薄的偏東風“回流天氣型”,時間和空間尺度更小,雖然中尺度數(shù)值預(yù)報模式有一定的模擬能力(孫建華和趙思維,2003;蔣建瑩等,2005),但總體上數(shù)值預(yù)報模式目前尚難以很好描述這種過程(趙思雄等,2002)。2011年冬季至2012年春季由于北京地區(qū)弱降水過程較多,預(yù)報員的降水預(yù)報質(zhì)量總體不高,尤其是降水有無的預(yù)報失誤較多。為了提高重點區(qū)域特別是大城市的天氣預(yù)報準確率,本文對2011年冬季至2012年春季北京地區(qū)幾次弱天氣過程進行總結(jié)分析,尋找弱降水過程預(yù)報的技術(shù)難點,提煉預(yù)報思路和著眼點,提高預(yù)報員對這類天氣的分析和預(yù)報能力,從而提升氣象部門的氣象服務(wù)能力。1氣象要素的初始和模式預(yù)報分析所用資料包括常規(guī)地面和高空觀測資料;北京20個國家級地面氣象觀測站(簡稱國家站)1、6和24h累積降水觀測資料;歐洲數(shù)值預(yù)報中心(簡稱EC)、中國T639和日本全球模式預(yù)報和模式初值產(chǎn)品;包含51個成員的EC集合預(yù)報(簡稱ECENS)產(chǎn)品;風廓線儀(位于延慶氣象觀測站)和微波輻射計(位于北京南郊觀象臺)資料等。由于降水分布的不均勻性及數(shù)值模式分辨率的限制,本文取北京南郊觀象臺(站號為54511,簡稱54511站)作為檢驗站點,通過線性插值取得該站氣象要素模式初值和模式預(yù)報值。分析方法為多個例天氣形勢、物理量要素的綜合對比分析。2過程時間選取2011年冬季至2012年春季,北京地區(qū)連續(xù)出現(xiàn)多次降水過程或可能有降水的天氣形勢,時間跨度從2011年11月末到2012年4月初。表1給出了期間所選取的有代表性的9次過程,而并未涵蓋期間所有的降水天氣過程。9次過程中預(yù)報員有4次空報、2次漏報、3次預(yù)報較為準確。這里給出的過程時間以降水實況出現(xiàn)的時間或預(yù)報員預(yù)報降水出現(xiàn)的時間段為準。9次過程中除第二次北京初雪過程(2011年12月2日)北京城區(qū)出現(xiàn)平均2.7mm降雪外,有4次過程(第三、四、六、七次)降水不足1mm,其余4次過程(第一、五、八、九次)無降水或出現(xiàn)至多3站不足0.5mm的局地降水。本文把這些過程統(tǒng)稱為弱降水過程。3虛弱水處理的主客觀預(yù)測3.1模式2:ec模式+政府分級從2011年冬季至2012年春季北京20個國家站降水的整體檢驗來看,T639、日本和EC三個模式10mm以下降水36h預(yù)報的TS評分都高于中央氣象臺預(yù)報員主觀預(yù)報(圖1a),其中EC預(yù)報的TS評分最高,但相比其他兩個模式優(yōu)勢并不明顯。而三個模式的預(yù)報偏差都比預(yù)報員大(圖1b),其中EC模式的預(yù)報偏差最小。60~108h時效除了84h時效預(yù)報TS評分預(yù)報員與EC模式持平外,其他時效的預(yù)報預(yù)報員都低于模式,但預(yù)報員的預(yù)報偏差比數(shù)值預(yù)報模式要小。3.2模式預(yù)報結(jié)果對比這里對EC、T639、日本三個確定性模式和預(yù)報員的降水預(yù)報情況進行檢驗,暫且不考慮降水量級和相態(tài),僅從降水的預(yù)報范圍特別是北京城區(qū)有無降水來做檢驗。從9次過程的降水預(yù)報范圍來看(表2),三個模式的預(yù)報結(jié)果比較一致,36h時效24h降水預(yù)報在北京全區(qū)或大或小都預(yù)報有降水,其中預(yù)報的降水范圍最小的一次是EC模式第五次過程(2012年1月1日夜間),只預(yù)報了北京北部地區(qū)有降水。與實況對比,預(yù)報較為準確的過程EC有6次(第二、三、四、五、六和七次),其他兩個模式各5次(第二、三、四、六和七次),空報的過程EC有3次(第一、八和九次),其他兩個模式各4次(第一、五、八和九次)。預(yù)報員預(yù)報較為準確的有3次(第三、六和七次),空報4次(第一、五、八和九次),漏報2次(第二和四次)。預(yù)報員和至少兩個模式預(yù)報結(jié)果一致的有7次(第一、三、五、六、七、八和九次),有2次(第二和四次)不一致,而對于這兩次預(yù)報結(jié)果不一致的天氣過程,3個業(yè)務(wù)模式均預(yù)報有降水,而預(yù)報員則出現(xiàn)漏報。弱降水預(yù)報本身對預(yù)報員就是一個考驗,如第二次預(yù)報員漏報過程(2011年12月2日早晨到上午)是當年冬季北京的初雪過程,因為北京初雪的社會關(guān)注度很高,且前一次過程(2011年11月28日夜間至29日白天)預(yù)報了北京有初雪但沒有出現(xiàn),因此預(yù)報員預(yù)報這次過程就比較謹慎和保守,在三個模式都預(yù)報出這次北京全區(qū)有降水過程(最大量為EC預(yù)報北京城區(qū)至西南部0.8~1.5mm,圖2)的情況下,預(yù)報員綜合考慮后只預(yù)報西部山區(qū)有小雪,但實況降雪主要出現(xiàn)在城區(qū),并且平均達到了2.7mm的中雪量級。這種主觀預(yù)報誤差除了技術(shù)原因外,也涉及到預(yù)報心理學方面的問題。從降水的預(yù)報量級上看,雖然模式落區(qū)預(yù)報會存在偏差,但模式預(yù)報的這9次過程的降水在北京區(qū)域內(nèi)分布相對均勻,因此這里以北京54511站為代表,通過模式預(yù)報值與實況值對比來比較三個模式降水預(yù)報量級的偏差?？梢钥闯?表3),實況基本無降水或降水不足0.2mm的過程三個模式預(yù)報值都偏大,以第九次過程(2012年4月1日夜間至2日上午)偏大最明顯,模式普遍都報1mm以上降水,而實況未出現(xiàn)降水。實況出現(xiàn)明顯降雪的一次過程(第二次過程)模式預(yù)報又都偏小。通過以上檢驗發(fā)現(xiàn),對于弱降水天氣的預(yù)報,由于天氣系統(tǒng)較弱,模式預(yù)報的降水量級大部分不足1mm,單個模式不同時次,同時次不同模式預(yù)報差異也較大,預(yù)報準確性不高,可參考性低。但同一模式隨預(yù)報時效的臨近,準確率逐漸增高;三個模式在弱降水預(yù)報中的表現(xiàn)接近,沒有特別占優(yōu)的模式;由于冬季氣溫低,當具備一定的水汽和抬升條件時就很容易凝結(jié)形成降水,模式在預(yù)報有0.1mm以上降水時,都有出現(xiàn)降水的可能,但還需要結(jié)合具體天氣條件來分析,防止空報問題。3.3過程降水特征分析這里以EC集合預(yù)報模式為代表,對第五~九次弱降水過程(第一~四次過程無集合預(yù)報資料)北京54511站的降水預(yù)報效果進行檢驗,檢驗時效為60h內(nèi),檢驗結(jié)果見表4。對比表4和表3,可以看到降水量集合平均的預(yù)報與確定性預(yù)報幾乎一致。5次過程中有3次過程(第五、六和七次)集合預(yù)報模式的降水預(yù)報效果較好,主要表現(xiàn)在降水概率匹配平均值、降水概率預(yù)報等多種集合預(yù)報產(chǎn)品對降水實況結(jié)果有較好的指示意義,如第五次過程(2012年1月1日夜間),預(yù)報員在1月1日下午預(yù)報北京夜間多云轉(zhuǎn)陰,部分地區(qū)有小雪,實況觀測表明只有北京東北部兩站出現(xiàn)T量降水,54511站沒有觀測到降水,預(yù)報員空報了這次過程。從整個北京區(qū)域來看,這次過程降水概率匹配集合平均的區(qū)域分布比降水集合平均更接近實況分布(圖3),就54511站而言,此次過程的降水概率匹配平均值為0.0mm,降水概率為18%,降水集合平均值為0.01mm,集合預(yù)報模式的多種降水預(yù)報統(tǒng)計量都不支持54511站有降水的預(yù)報,如果再結(jié)合確定性預(yù)報,這次過程預(yù)報員可以不預(yù)報降水。5次過程中還有兩次過程(第八和九次)集合預(yù)報的效果不理想,特別是第九次過程(2012年4月1日夜間至2日上午),預(yù)報員在4月1日早間會商中給出“北京地區(qū)主要降水時間段在1日夜間到2日中午,降水量級在2mm左右,降水性質(zhì)以雨為主”的預(yù)報結(jié)論,但從實況來看北京地區(qū)只有北部兩站出現(xiàn)T量降水。從集合預(yù)報來看,集合預(yù)報多種統(tǒng)計量表明54511站出現(xiàn)降水的可能性較大,降水概率超過90%,降水量級在3~5mm,模式的集合平均預(yù)報產(chǎn)品對應(yīng)1日20時至2日20時每個時段(6h間隔),均預(yù)報54511站有降水(圖4a),6h累積降水量級在0.5~3.5mm,其中降水量相對較大的時段出現(xiàn)在2日02—08時。進一步分析該時段的EC集合預(yù)報各集合成員的預(yù)報(圖4b),幾乎所有成員都預(yù)報北京地區(qū)將出現(xiàn)降水,其中有26個集合預(yù)報成員預(yù)報了北京的部分地區(qū)降水量級將達到4mm以上。具體空報原因在5.2節(jié)分析?？傮w上集合預(yù)報較好地反映了每次弱降水天氣過程,在觀測有降水的情況下,集合預(yù)報的降水概率一般在80%以上,降水概率匹配平均和集合平均降水在量級和時段分布上也與實況觀測接近,不足之處在于降水空報率也較高,即降水概率高的情況下不一定會出現(xiàn)降水,因此結(jié)合具體天氣形勢分析非常必要。4地面系統(tǒng)類型前面分析表明,模式降水空報現(xiàn)象比較明顯,必須要結(jié)合具體天氣形勢來分析。對9次弱降水過程的天氣形勢對比分析可以看出(表5),這些過程的主要影響天氣系統(tǒng)可以概括為高空有500hPa高空槽并常常配合有高原槽,低層以切變線為主,地面表現(xiàn)為鋒面、倒槽或偏東風。進一步根據(jù)東亞中高緯度地區(qū)500hPa大氣環(huán)流形勢特征可以把高空環(huán)流形勢分為三種類型,并選取其中一個過程作為不同類型的代表,具體天氣型為:(1)兩槽一脊型(5次)。高空槽一般位于蒙古國中部到我國西北地區(qū)中東部,北京一般位于槽前弱高壓脊下,脊前在黃海東部到日本海一帶有另一高空槽(圖5a)。這是北京弱降水出現(xiàn)最多的高空天氣類型;(2)一槽兩脊型(3次)。我國東北地區(qū)北部或貝加爾湖附近地區(qū)有高空冷渦,冷渦低槽南伸到華北西北部,其南側(cè)有東移加深的高原槽和南支槽,影響槽一般為冷渦低槽或高原槽,影響槽前后一般為弱高壓脊,有時高壓脊較強(圖5b);(3)一槽一脊型(1次)。東北地區(qū)東北部有高空冷渦,冷渦低槽位于日本海到黃海南部,槽后為高壓脊(圖5c)。按照地面系統(tǒng)來分,這9次弱降水過程又可以分為以下四種類型:(1)冷鋒型(5次),典型特點就是冷鋒過境。蒙古高原有冷高壓,高壓前部為冷鋒,地面有冷鋒逐漸東移南壓,有時有地面氣旋配合(圖6a),但中高層天氣系統(tǒng)過境較快,有時天氣系統(tǒng)具有前傾結(jié)構(gòu),700hPa以上以西偏北氣流為主;(2)華北錮囚鋒型(1次),通常東部低槽已東移至東北地區(qū),引導冷空氣從東路南下,進入華北平原以后通常冷空氣會進一步向西回流,與此同時,高原或西北地區(qū)東部有短波槽東移發(fā)展,引導西路冷空氣從河套東移南壓,與東路回流冷空氣相向而行在西北地區(qū)東部或華北西部形成錮囚鋒(圖6b);(3)東風與倒槽型(2次),通常在倒槽建立以前850hPa及其以下有暖脊或暖平流東移發(fā)展,低層有切變線配合,地面倒槽從而得到發(fā)展,北京及以東地區(qū)地面為高壓底部偏東風控制(圖6c);(4)東風回流型(1次),對于純東風回流型,對流層中高層(如500hPa)為平直西風或西偏北風,近地面為回流東風,850hPa為高壓后部偏南風,925hPa沿太行山地形有弱切變線存在(圖6d)。上述天氣系統(tǒng)類型與北京地區(qū)典型降水概念模型基本一致,所不同的是系統(tǒng)位置、強度以及系統(tǒng)的垂直發(fā)展高度等與典型個例有一定差異。從數(shù)值模式對天氣形勢的預(yù)報情況來看,北京地區(qū)附近高空500hPa槽脊位置和強度的24h預(yù)報與實況觀測分析場和模式預(yù)報的初值場都十分吻合(圖5)。從地面四種天氣型代表個例的地面氣壓場24h預(yù)報來看,總體預(yù)報比較好,特別是系統(tǒng)的移動速度上,主要表現(xiàn)在代表冷空氣前鋒的地面冷高壓系統(tǒng)的1025或1035hPa等壓線與主觀分析和模式預(yù)報零場比較吻合,但也表現(xiàn)出一些差別,主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的強弱上,如華北錮囚鋒型的2011年11月28日個例,錮囚鋒附近氣壓預(yù)報偏低(圖6b),東風回流型的2011年12月29日個例,黃土高原上的地面氣壓預(yù)報明顯偏弱,預(yù)報的等壓線沿太行山東麓南北走向,而實際等壓線是東西走向,橫穿黃土高原,這一地面高氣壓是前期從新疆北部東移冷空氣遺留下來的,只是模式預(yù)報該高氣壓減弱得比較快,而對于從東北平原南下到華北平原的冷空氣,冷空氣的前鋒及冷空氣南下后由偏北風轉(zhuǎn)成偏東風的趨勢,模式預(yù)報和實況分析還是比較一致的(圖6d)。綜上所述,模式預(yù)報的主要降水影響系統(tǒng)是可靠的。5基本體積的比較分析5.1預(yù)報結(jié)果分析近地面層的氣溫可以影響弱降水的蒸發(fā),如果大氣低層氣溫較高,即便是有弱雨雪下落也會出現(xiàn)大量蒸發(fā),因而地面也可能不會出現(xiàn)降水,但是,如果該不飽和層內(nèi)的氣溫較低,蒸發(fā)會很弱。從北京54511站的925hPa層的氣溫觀測來看(表6),前7次過程的氣溫都在-3℃或以下,氣溫相對較低,不利于降水粒子的蒸發(fā)。第八次過程925hPa層的氣溫較高,達11℃,同時相對濕度也較小,對降水粒子蒸發(fā)較為有利。第九次過程雖然氣溫為1℃,但觀測的相對濕度僅為30%,而預(yù)報的相對濕度則達91%,降水粒子的實際蒸發(fā)效果比預(yù)報的要強。因此第八次和第九次過程雖然模式都預(yù)報了弱降水,但實際大氣狀況比較有利于降水粒子蒸發(fā),可能是導致地面沒有觀測到大范圍降水出現(xiàn)的一個因素。EC模式的氣溫初值場與觀測值相差不大,最大誤差約1℃左右,模式構(gòu)建的溫度初值場是可靠的。從預(yù)報來看,前7次過程的預(yù)報誤差在1℃以內(nèi),后兩次過程的預(yù)報誤差稍大,達2℃以上。前8次過程預(yù)報和觀測的氣溫正負號相同,對該層降水粒子相態(tài)的預(yù)報幾乎沒有影響,第九次過程觀測氣溫為正,預(yù)報氣溫為負,但由于氣溫都接近0℃,同時預(yù)報的地面氣溫較高,達3℃(實況為6℃),也不影響降水相態(tài)為雨的預(yù)報。以925、850和700hPa分別代表大氣邊界層、對流層中下層和對流層中層。從三層垂直速度的模式分析來看(表7),有4次過程(第二、五、六和第七次)大氣邊界層、對流層中下層、對流層中層都表現(xiàn)為上升運動,其他5次過程上升運動或出現(xiàn)在對流層中下層和邊界層(第一、四和第八次),或出現(xiàn)在中層(第三和第九次)。雖然弱的上升運動與是否出現(xiàn)降水無明確的對應(yīng)關(guān)系,但較為深厚的上升運動更有利于降水,如大氣邊界層、對流層中下層和對流層中層都表現(xiàn)為上升運動的4次過程中除第五次過程只在北京東北部出現(xiàn)兩站0.01mm降水外,其他3次過程54511站及附近都出現(xiàn)了弱降水。由于弱降水過程垂直速度較小,無需比較垂直速度的量級,僅從垂直速度值的正負號的一致性來看,大部分過程預(yù)報場和分析場對于上升和下沉的診斷分析是一致的。5.2冬季邊界層濕度從上述天氣形勢分析可以看到,9次過程都有弱天氣系統(tǒng)相配合,具備一定的動力條件,雖然系統(tǒng)層次有時較為淺薄,但在對流層低層大氣接近飽和的情況下,只要具有一定的抬升條件也可發(fā)生降水。何娜等(2014)對比分析了第一次和二次預(yù)報員分別出現(xiàn)了空報和漏報的兩次過程,認為北京地區(qū)冬季降雪預(yù)報要特別關(guān)注邊界層濕度的變化,當邊界層內(nèi)水汽條件較差時,即使中高層有明顯的天氣系統(tǒng)也不易產(chǎn)生降雪。當邊界層濕度條件好,并配合有邊界層輻合系統(tǒng)時,即便對流層中層沒有明顯天氣系統(tǒng),也會產(chǎn)生降雪。因此對于北京地區(qū)冬半年弱降水過程,對流層低層水汽條件至關(guān)重要。從9次弱降水過程的水汽條件來看(表8),大部分過程地面到850hPa比濕在1.0~3.0g·kg6錯誤報告的原因分析從中低層水汽條件的角度對空漏報的原因進行分析。6.1空報結(jié)果分析前面一節(jié)分析了北京54511站及附近區(qū)域模式和預(yù)報員都空報的4次過程(第一、五、八、九次)中只是對流層中高層達到飽和而對流層低層未飽和或整層都未飽和,這可能是降水未出現(xiàn)的重要原因。下面以EC模式為代表重點分析空報過程中54511站EC模式相對濕度初值、預(yù)報值與實況觀測值的對比情況,重點分析第一和九次空報過程。從過程前三天的模式各層初值與實況觀測對比來看,模式相對濕度初值誤差較小,都在10%以內(nèi),模式初值場分析結(jié)果是可靠的(圖7a~7c和圖9a~9d)。第一次過程即2011年11月28日夜間至29日白天空報過程,實況探空表現(xiàn)為低層空氣氣溫露點差較大,空氣較為干燥,而中高層較濕,低層建立了弱偏東風(圖7d)。從EC的相對濕度預(yù)報來看(圖7a、7b、7c),1000和925hPa相對濕度預(yù)報與觀測比較一致,850hPa相對濕度預(yù)報比觀測偏干24%。風廓線儀和微波輻射計濕度觀測結(jié)果表明,在最有可能出現(xiàn)降雪的28日20時至29日20時,1.5~4.0km相對濕度顯著增加到90%以上,但是1.5km以下濕度較差(圖8b),低層東風高度在600~2100m,但東風內(nèi)濕度持續(xù)下降,即東風氣流內(nèi)空氣相對濕度較小,同時動力條件也較弱(圖8a),導致降水沒有出現(xiàn)。第九次過程即2012年4月1日夜間至2日上午降水預(yù)報員空報過程,模式也都預(yù)報了較為清楚的降水(圖4),從實況探空上可以看到(圖9e),在850~700hPa有一淺薄濕層,濕層上下溫度露點差較大,空氣比較干燥,低層有明顯東風,但天氣形勢分析表明,地面是氣旋鋒面南壓的形勢,低層的東風并不是回流。從風廓線儀和微波輻射計觀測來看(圖8c、8d),高空系統(tǒng)比較清楚,高空槽在2日06:30左右過境,隨之低層偏東風轉(zhuǎn)為東北風,在系統(tǒng)過境前,2km以下濕度很差,但在2~4km有一個飽和層,系統(tǒng)過境后,低層濕度略有好轉(zhuǎn),但是2~4km的飽和層變得更加淺薄?？偟膩碚f,水汽條件不是十分有利于降水發(fā)生。從EC相對濕度的預(yù)報來看,除850hPa的24h預(yù)報值與實況較為接近外(圖9c),其余各層相對濕度預(yù)報值明顯偏高(圖9a、9c、9d),最高偏高60%~70%,集合平均表現(xiàn)為整層飽和(圖9f),因此水汽條件預(yù)報偏高是造成此次北京地區(qū)降水空報的主要原因之一。還有兩次空報過程,一次是預(yù)報2012年1月1日夜間北京部分地區(qū)小雪過程,3.3節(jié)對這次過程從集合預(yù)報角度進行了分析,這次過程出現(xiàn)降雪的可能性本來就很小。另一次是2012年3月28日過程,也是模式對中低層水汽預(yù)報出現(xiàn)了偏差,比濕預(yù)報偏大。近地面層的氣溫可以影響弱降水的蒸發(fā),4次過程除第八次過程邊界層內(nèi)預(yù)報的氣溫偏高2℃以上外,其他3次過程(第一、五、九次)預(yù)報的氣溫接近或低于觀測,但由于氣溫較低,對降水的蒸發(fā)不會有太大影響,而水汽的預(yù)報偏差較大是主要原因。6.2地面和地面對比預(yù)報員出現(xiàn)漏報的兩次過程(第二次和四次)模式都預(yù)報出降水(圖2,表3)。第二次過程,即2011年12月2日北京初雪過程,降雪從2日早晨開始,持續(xù)到中午,全市平均降水量為1.3mm,城區(qū)(5站)平均為2.7mm,最大降水量出現(xiàn)在六道口橋為5.1mm。此次過程近地面層濕度非常大,抬升凝結(jié)高度非常低(表6)。而這種濕度條件的改善主要發(fā)生在1日夜里,1日20時的探空觀測表明,近地面層已有近飽和層,同時高空也有飽和層(圖10b)。地面觀測也表明了濕度增大的趨勢,溫度露點差從1日夜里開始逐漸縮小,到1日23時地面達到飽和,此后飽和狀態(tài)一直持續(xù)(圖10a)。微波輻射計濕度觀測表現(xiàn)得更加清楚(圖10d),2日02:00開始,3km以下明顯增濕,05:00以后接近飽和;10:00~12:00飽和層向上伸展,甚至達到10km,此時段正是降雪發(fā)生的主要時段,從濕度增加到降雪開始時間間隔非常短。此后大氣低層一致處于飽和狀態(tài),中高層也維持50%~70%的相對濕度。預(yù)報員漏報此次過程的原因主要是此次高空形勢十分復(fù)雜,500hPa上雖有高空槽過境,但是700和850hPa上均為西北風(圖10c),空氣相對濕度小。近地面層在2日05:30分前一直為偏西風,天氣形勢并不十分有利于降水發(fā)生,只有到了2日早晨直到下午,1000m以下的近地面層出現(xiàn)了弱擾動(弱鋒面過境),同時近地面層濕度突然增大,抬升凝結(jié)高度非常低,導致降雪發(fā)生。對對流層中層西北或偏北風理解上的誤判、對地面弱鋒面不夠重視以及對低層水汽條件的低估導致了此次過程漏報。另外預(yù)報員也受到前一次過程空報的影響。另一次漏報過程為第四次過程,即2011年12月29日降雪過程,預(yù)報員在28日下午和29日早晨只是預(yù)報北京天氣為多云,29日早晨降雪開始以后才改成預(yù)報29日白天部分地區(qū)有零星小雪,這次降雪斷斷續(xù)續(xù)持續(xù)一個白天,北京城區(qū)降雪較明顯,降雪量有0.4~0.5mm,54511站為T量。這次過程高空是一致的偏西或西北氣流(圖11b、11c),近地層相對濕度較低,溫度露點差大于5℃(圖11a、11b),模式降水預(yù)報也較弱(圖11e),因此預(yù)報難度比較大。本次過程主要影響系統(tǒng)在低層,符合典型的東風回流天氣概念模型,回流結(jié)構(gòu)主要位于925hPa以下,29日08時925hPa冷高壓位于渤海灣,地面冷鋒已南壓至江淮北部,導致近地層形成穩(wěn)定的東風回流形勢,回流的東風里同時伴有擾動并受太行山地形阻擋(圖11c、11d),為降水提供了有利的抬升條件。與這一回流相伴,水汽在邊界層內(nèi)經(jīng)渤海灣向北京地區(qū)輸送,在925hPa層相對濕度較大,達95%以上,但非常淺薄(圖11f),抬升凝結(jié)高度較低,約為927hPa(圖11b)?？梢?此次弱降水過程如果沒有較低層次的水汽和風場資料很難分析出低層的影響系統(tǒng)、水汽分布及地形影響,降水沿太行山麓分布說明地形在此次過程中作用非常明顯(圖11d)。漏報原因主要是對東風回流的結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的影響認識不足。7空報過程的預(yù)報通過以上分析,得到以下幾點認識:(1)對弱降水過程的預(yù)報,模式總體都有所反應(yīng),主要問題是空報;大部分過程模式預(yù)報的降水量級都不足1mm,在降水的有無和出現(xiàn)范圍上沒有哪家模式有明顯的優(yōu)勢;觀測有降水的情況下,集合預(yù)報的降水概率一般在80%以上;但是降水概率高的情況下不一定會出現(xiàn)降水,需結(jié)合具體天氣形勢進行分析。(2)弱降水過程天氣形勢復(fù)雜多樣,高空形勢可分為三種類型:兩槽一脊型、一槽兩脊型、一槽一脊型;地面形勢可分為四種類型:冷鋒型、華北錮囚鋒型、東風與倒槽型和東風回流型。(3