基于相似指標(biāo)法的貴州春季冰雹預(yù)警方法的檢驗(yàn)

許 弋，孫 濤，張 萍

(貴州省人工影響天氣領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，貴州 貴陽 550002)

基于相似指標(biāo)法的貴州春季冰雹預(yù)警方法的檢驗(yàn)

許 弋，孫 濤，張 萍

(貴州省人工影響天氣領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，貴州 貴陽 550002)

利用歷史降雹資料，建立基于高空溫壓場(chǎng)相似法和影響系統(tǒng)指標(biāo)法的貴州春季冰雹短期預(yù)報(bào)系統(tǒng)。2002年，作為省級(jí)人工影響天氣業(yè)務(wù)系統(tǒng)投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，成為未來12～24 h人工防雹作業(yè)預(yù)警指令下達(dá)的主要依據(jù)之一。投入業(yè)務(wù)運(yùn)行10 a來，預(yù)報(bào)訂正準(zhǔn)確率達(dá)55%，有較好的實(shí)用價(jià)值。在實(shí)際應(yīng)用過程中，通過增加冰雹加密觀測(cè)資料的數(shù)據(jù)，不僅補(bǔ)充完善冰雹相似個(gè)例庫，而且冰雹預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和預(yù)測(cè)效果得到一定提高。因此，進(jìn)一步完善貴州春季冰雹預(yù)警方法仍然具有實(shí)際意義。

冰雹預(yù)報(bào);相似法;指標(biāo)法;檢驗(yàn)

1 前言

貴州的雹災(zāi)損失是全國最嚴(yán)重的地區(qū)之一，來勢(shì)猛、強(qiáng)度大，雖然持續(xù)時(shí)間不長，卻可以使農(nóng)作物瞬間遭到毀滅。歷史資料統(tǒng)計(jì)表明，貴州省全年均有降雹發(fā)生，年平均雹日42 d。其中，3—5月平均有29.4 d降雹，占全年冰雹天氣的60%以上。如2009年4月11日貴州中西部、南部出現(xiàn)冰雹災(zāi)害，造成直接經(jīng)濟(jì)損失近1.48億元。2011年4月15日晚—16日凌晨，貴州興仁、長順、普定、鎮(zhèn)寧、紫云等10縣區(qū)遭受冰雹災(zāi)害，造成全省有27萬人受災(zāi)，共計(jì)直接經(jīng)濟(jì)損失近7 554萬元。2012年4月10日—12日，貴州黔東南州7縣(市)連續(xù)遭遇冰雹、大風(fēng)強(qiáng)對(duì)流天氣襲擊，19個(gè)縣(市、區(qū))降雹，僅臺(tái)江縣直接經(jīng)濟(jì)損失逾億元，冰雹還造成25人受傷，其中2人受重傷。

長期以來，冰雹預(yù)報(bào)是許多氣象科研業(yè)務(wù)人員十分關(guān)注的課題。目前，冰雹的預(yù)報(bào)方法主要有天氣圖方法、點(diǎn)聚圖、T－LnP圖及高空風(fēng)分析圖方法等［1］。用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法制作中尺度天氣預(yù)報(bào)的具體形式很多，主要有兩種：相似預(yù)報(bào)法;極值剔除法［2］。對(duì)于冰雹天氣臨近預(yù)警方法，在實(shí)際業(yè)務(wù)中廣泛使用氣象衛(wèi)星、天氣雷達(dá)進(jìn)行分析和運(yùn)用［3］。近年來，對(duì)于冰雹天氣的預(yù)報(bào)經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)、天氣模式預(yù)報(bào)、模式輸出統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)、數(shù)值預(yù)報(bào)、多方法集成預(yù)報(bào)、雷達(dá)回波短時(shí)臨近預(yù)報(bào)的發(fā)展過程。諸多氣象工作者［4－10］就冰雹天氣的預(yù)報(bào)總結(jié)了不少經(jīng)驗(yàn)型的理論和規(guī)律，建立降雹預(yù)報(bào)指標(biāo)、冰雹短期預(yù)報(bào)模型，制作了冰雹天氣的短期預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并在實(shí)際業(yè)務(wù)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2002年，許炳南、周穎、陳靜等對(duì)我省的冰雹天氣進(jìn)行專題研究，總結(jié)出冰雹天氣的各項(xiàng)指標(biāo)，運(yùn)用高空溫壓場(chǎng)相似法［11］和影響系統(tǒng)指標(biāo)法［12］，建立了貴州春季冰雹短期預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并作為省級(jí)人工影響天氣業(yè)務(wù)系統(tǒng)于投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，成為未來12～24 h人工防雹作業(yè)預(yù)警指令下達(dá)的主要依據(jù)之一。我們通過多年來對(duì)貴州春季冰雹預(yù)警方法在實(shí)際業(yè)務(wù)檢驗(yàn)分析研究，預(yù)報(bào)訂正準(zhǔn)確率達(dá)55%，有較好的實(shí)用價(jià)值。在實(shí)際應(yīng)用過程中，通過增加冰雹加密觀測(cè)資料和高空溫壓指標(biāo)，對(duì)冰雹預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和預(yù)測(cè)效果有一定提高。

2 兩種方法指標(biāo)簡(jiǎn)介

2.1 高空溫壓場(chǎng)相似法

選取貴州84個(gè)氣象臺(tái)站1963—1998年統(tǒng)計(jì)得到春季≥2站的427個(gè)冰雹日個(gè)例和484個(gè)無雹日個(gè)例，分月確定20～35°N，90～115°E 范圍40個(gè)高空站08時(shí)、700 hPa溫度場(chǎng)和500 hPa溫度場(chǎng)及高度場(chǎng) (即T7、H5、T5)相似預(yù)報(bào)指標(biāo)：

①T7、T5、H5 3個(gè)場(chǎng)的相似系數(shù)≥0.5;

②T7、T5、H5 3個(gè)場(chǎng)的平均相似系數(shù)≥0.79，且其中3個(gè)場(chǎng)的最大相似系數(shù)必須≥0.85;

③無降雹條件指標(biāo)。用格點(diǎn)高度場(chǎng)和溫度場(chǎng)確定消空指標(biāo);用貴陽、威寧站穩(wěn)定度和濕度條件確定消空指標(biāo)。

符合上述3個(gè)條件，即預(yù)示未來24 h內(nèi)(即當(dāng)日08時(shí)—次日08時(shí))有無區(qū)域性降雹天氣發(fā)生。

2.2 影響系統(tǒng)指標(biāo)法

主要在分析研究形成貴州省春季冰雹天氣的500 hPa 5種主要影響系統(tǒng)的基礎(chǔ)上［13］，采用1979—1991年40個(gè)探空站3—5月08時(shí)逐日500 hPa高度以下的各標(biāo)準(zhǔn)層壓、溫、濕資料，量化5種影響系統(tǒng)的特征指標(biāo)：

①位于102.5°E低槽I型強(qiáng)度指數(shù)值＜－20;②位于105.0°E低槽Ⅱ型強(qiáng)度指數(shù)值＜－20;③槽線位于102.5～105.0°E，低槽Ⅲ型中要求槽線位于102.5°E、強(qiáng)度指數(shù)值 ＜－8;槽線位于105.0°E、強(qiáng)度指數(shù)值 ＜ －8;槽線位于 102.5°E、強(qiáng)度指數(shù)值加槽線位于105.0°E、強(qiáng)度指數(shù)值＞－22;

④低槽Ⅳ 型(西高東低型)槽線位于102.5°E、強(qiáng)度指數(shù)值 ＜ －15，槽線位于105.0°E、強(qiáng)度指數(shù)值＜－15，槽線位于102.5°E、強(qiáng)度指數(shù)值加槽線位于105.0°E、強(qiáng)度指數(shù)值＞－22;

⑤無降雹條件指標(biāo)：用格點(diǎn)高度場(chǎng)和溫度場(chǎng)確定消空指標(biāo);用貴陽、威寧站穩(wěn)定度和濕度條件確定消空指標(biāo)。

凡是符合上述①～④條件之一再加上⑤，即可預(yù)示未來24 h內(nèi)有無區(qū)域性降雹天氣發(fā)生。

3 應(yīng)用檢驗(yàn)分析

相似法和指標(biāo)法在建模后的2002—2009年3—5月實(shí)際應(yīng)用中，空?qǐng)?bào)稍多，基本無漏報(bào)，貴州省內(nèi)最強(qiáng)、危害最重的冰雹，均在當(dāng)日上午就能預(yù)報(bào)出來，預(yù)報(bào)有冰雹天氣過程平均預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為55%。其中，預(yù)報(bào)有冰雹次數(shù)為3月13次，4月69次，5月53次，共計(jì)135次，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確的次數(shù)為3月4次，4月40次，5月30次，共計(jì)74次。2002—2009年3—5月預(yù)報(bào)情況見表1。

4 兩種方法改進(jìn)

4.1 相似法

改進(jìn)后的相似法選取的是84個(gè)氣象臺(tái)站加上450個(gè)作業(yè)站點(diǎn)收集的冰雹資料。由于冰雹是一個(gè)小概率事件，通過對(duì)2002—2009年3—5月發(fā)生冰雹過程個(gè)例資料進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，84個(gè)縣站的資料收集的冰雹個(gè)例是88個(gè)，而450個(gè)炮站收集的冰雹個(gè)例資料有104個(gè)(2002—2009年3—5月使用不同資料統(tǒng)計(jì)部分冰雹個(gè)例日參見表2)。通過增加450個(gè)炮站收集的冰雹個(gè)例資料進(jìn)行檢驗(yàn)，冰雹預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率在原有基礎(chǔ)上提高了5%。

表1 2002—2009年現(xiàn)用《相似法》和《指標(biāo)法》實(shí)際預(yù)報(bào)效果(△預(yù)報(bào)準(zhǔn)確日 ▲預(yù)報(bào)錯(cuò)誤日)

續(xù)表1

表2 2002—2009年3-5月使用不同資料統(tǒng)計(jì)冰雹個(gè)例日

續(xù)表2

4.2 指標(biāo)法

近年來天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)有了很大發(fā)展，用于制作天氣預(yù)報(bào)的信息資料大量增加，尤其數(shù)值天氣預(yù)報(bào)形勢(shì)場(chǎng)產(chǎn)品和物理量產(chǎn)品對(duì)于改進(jìn)原冰雹短期預(yù)報(bào)方法提供了條件。原有預(yù)測(cè)指標(biāo)在研制時(shí)由于條件所限，不少有用的指標(biāo)信息尚未被考慮，如高空0～－20℃云層厚度、0℃層和－20℃層高度等。通過應(yīng)用地面壓溫濕氣象資料建立單站短期冰雹天氣預(yù)測(cè)指標(biāo)和5種冰雹天氣過程影響系統(tǒng)(南北槽配合型、北支低槽型、南支低槽型、高原冷槽型、槽前脊后型)進(jìn)行客觀量化分析，初步建立直接應(yīng)用天氣圖實(shí)時(shí)報(bào)文資料的量化指標(biāo)，冰雹預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提高5%。

5 結(jié)語

相似法和指標(biāo)法兩種方法在多年的運(yùn)行過程中，預(yù)報(bào)訂正準(zhǔn)確率達(dá)55%，在實(shí)際工作中有較好的實(shí)用價(jià)值。采用84個(gè)氣象臺(tái)站和450個(gè)人工防雹作業(yè)炮點(diǎn)的冰雹觀測(cè)資料，以及地面壓溫濕氣象資料、5種冰雹天氣過程影響系統(tǒng)，對(duì)冰雹預(yù)報(bào)訂正有一定的提高。因此，進(jìn)一步完善貴州春季冰雹預(yù)警方法仍然具有實(shí)際意義。

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P456

B

1003－6598(2012)05－0036－04

2012－06－06

許弋(1972—)，女(苗族)，工程師，主要從事人工影響天氣業(yè)務(wù)科研開發(fā)工作。