昆明長水機(jī)場“12.16”強(qiáng)降雪天氣數(shù)值預(yù)報(bào)評估

趙潤華 李躍春

摘 要：本文對2015年12月16日-17日云南中東部強(qiáng)降雪天氣過程的數(shù)值預(yù)報(bào)進(jìn)行分析評估，利用高分辨率的EC、GFS和T639等數(shù)值預(yù)報(bào)模式，對昆明長水機(jī)場的持續(xù)性降雪天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)形勢分析指出：EC模式對這次冷空氣強(qiáng)度和位置的預(yù)報(bào)最好；GFS對相對濕度的強(qiáng)度和大濕區(qū)范圍預(yù)報(bào)較好；T639對降雪前期的溫度預(yù)報(bào)較好。利用不同模式數(shù)值預(yù)報(bào)的優(yōu)點(diǎn)提高對未來天氣形勢預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，從而提高預(yù)報(bào)危險(xiǎn)天氣的能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)值預(yù)報(bào)；EC；GFS；T639

0 前言

云南地處低緯云貴高原西部、青藏高原東南緣。由于特殊的地理位置和地形作用，北方冷空氣不易影響到該地區(qū)，大范圍的寒潮降雪天氣過程較少發(fā)生，但冬季能影響云南的強(qiáng)冷空氣，往往會給云南帶來強(qiáng)降雪天氣。強(qiáng)降雪天氣過程對飛行安全有重要影響：雪天的低能見度天氣不利于航空器的正常起降；強(qiáng)冷空氣和降雪帶來的機(jī)場跑道結(jié)冰危及飛行安全；航空器及跑道面的除雪除冰影響航班的正常運(yùn)行；由于強(qiáng)降雪天氣導(dǎo)致的空中交通管制則會造成進(jìn)一步的延誤。對于年降雪頻次較低的昆明長水機(jī)場，降雪的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)對航班運(yùn)行和安全保障有著重要意義。

昆明長水機(jī)場位于昆明市東北約25公里處，自2012年投入運(yùn)營以來，每年冬季都有因降雪天氣、機(jī)場除雪除冰導(dǎo)致的航班大面積延誤發(fā)生。段長春等對云南50年降雪的氣候特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究指出：在云南氣候趨于暖濕背景下，年降雪頻次和范圍呈逐漸減小趨勢，但強(qiáng)降雪的頻次有明顯增加。張騰飛等對云南強(qiáng)降雪天氣過程分析指出，滇中及以東的大到暴雪天氣是南支槽和靜止鋒共同作用的結(jié)果。對云南強(qiáng)降雪天氣，特別是昆明長水機(jī)場冬季降雪的起止、強(qiáng)度等精細(xì)化預(yù)報(bào)，對飛行安全和旅客出行有著重要意義。

本文通過對2015年12月16日-17日的強(qiáng)降雪天氣過程中，昆明區(qū)域的天氣形勢預(yù)報(bào)場和分析場的對比分析，探討如何更好地利用不同數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，提高強(qiáng)降雪天氣的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。

1 資料和方法

本文使用的實(shí)況資料為昆明長水機(jī)場的例行觀測實(shí)況報(bào)（METAR）和特殊觀測報(bào)（SPECI），NCEP提供的FNL分析場資料。數(shù)值預(yù)報(bào)采用的是目前最先進(jìn)的數(shù)值預(yù)報(bào)模式（表1），統(tǒng)一以12月15日00UTC（世界時，下同）為模式初始預(yù)報(bào)場；以昆明機(jī)場氣象臺12月15日02時發(fā)布的重要天氣信息通報(bào)作為基礎(chǔ)，討論是否可以進(jìn)一步提升預(yù)報(bào)精度。

2 降雪過程概況

2015年12月15日-17日，云南東北至中部地區(qū)遭受了一次大范圍的降雪天氣過程，部分地區(qū)有大到暴雪。昆明長水機(jī)場于12月15日22時（世界時，下同）開始出現(xiàn)小雪，間斷持續(xù)至16日20時，降雪集中時段在15日22時至16日10時，并在16日02：12時至03時出現(xiàn)了中雪天氣，整個過程降雪時間間斷持續(xù)約13個小時。機(jī)場氣溫在15日17時開始降低至0℃及以下（圖1）。

此次降雪過程造成了昆明長水機(jī)場的機(jī)場跑道面和飛機(jī)積雪、結(jié)冰，導(dǎo)致了大面積的航班延誤。由于機(jī)場氣象臺較好的預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)降雪強(qiáng)度及集中時段比較一致，昆明機(jī)場提前對降雪天氣作了充分準(zhǔn)備，通過及時對航班進(jìn)行除冰和跑道除雪除冰作業(yè)，保障了飛行安全，減少了航班延誤時間，整個天氣服務(wù)過程中無旅客投訴事件發(fā)生。

此次云南的降雪天氣過程是一次典型的強(qiáng)冷空氣南下擴(kuò)散，在川滇黔堆積加強(qiáng)，使昆明靜止鋒加強(qiáng)西移影響到云南中部，與南支槽前暖濕空氣交匯而形成的大范圍降雪天氣過程（圖2）。

3 模式評估

利用初始場為12月15日00時的歐洲中心細(xì)網(wǎng)格EC、NCEP的GFS數(shù)值預(yù)報(bào)以及T639細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)對該降雪過程進(jìn)行預(yù)報(bào)。為分析不同模式對這次過程的預(yù)報(bào)能力，分別對降雪前（15日18時）、降雪中（16日00時）和降雪結(jié)束前（16日18時）三個階段700hPa的預(yù)報(bào)形勢場進(jìn)行對比分析。

整體上，各數(shù)值模式對這次強(qiáng)空氣影響云南區(qū)域的過程都有很好的預(yù)報(bào)，冷空氣自北向南擴(kuò)散趨勢明顯，一致認(rèn)為有降雪過程的出現(xiàn)。15日18時，昆明長水機(jī)場地面受冷空氣影響降至0℃，700hPa零度線逐漸逼近昆明，其中，EC模式的零度線預(yù)報(bào)最接近實(shí)況，預(yù)報(bào)零度等溫線在昆明附近，GFS和T639預(yù)報(bào)零度線位置較偏北，偏差30～80km，昆明處于2℃等值線附近；云南大部相對濕度處于80%以上，且昆明西部有較干的區(qū)域，對水汽輸送有影響，這也是持續(xù)性降雪沒有馬上出現(xiàn)，而是出現(xiàn)在約3個小時后的原因（圖1、2）。GFS模式對相對濕度的預(yù)報(bào)較好，昆明西部的干區(qū)以及云南西部的大濕區(qū)分布有很好的預(yù)報(bào)，EC模式次之，T639對云南西部的大濕區(qū)預(yù)報(bào)較差；對700hPa風(fēng)向的預(yù)報(bào)總體較為一致，均為偏西風(fēng)或西南風(fēng)，T639的風(fēng)向偏差略大。

16日00時，昆明長水機(jī)場為持續(xù)性的小雪天氣，02：12～03時出現(xiàn)了中雪天氣。從16日00時700hPa形勢場來看（圖1、3）：昆明處于-2℃～-4℃等溫線之間，并且該區(qū)域有存在明顯的輻合上升運(yùn)動，有利于持續(xù)性的降雪及中到大的降雪產(chǎn)生。EC和T639對冷平流的預(yù)報(bào)較好，零度線有明顯的南壓趨勢，兩模式都預(yù)報(bào)昆明處于-2℃附近，與實(shí)況比較接近；GFS的溫度預(yù)報(bào)偏差較大，對冷空氣勢力預(yù)報(bào)較弱，昆明處在0℃～2℃之間，該形勢不利于持續(xù)降雪的預(yù)報(bào)。對昆明區(qū)域切變線的預(yù)報(bào)也是EC的效果較好；GFS和T639預(yù)報(bào)位置偏北較多，切變線預(yù)報(bào)出現(xiàn)在川南和云南北部。相對濕度的預(yù)報(bào)則是GFS最接近實(shí)況形勢，EC次之，T639最后。

16日18時前后，降雪過程趨于結(jié)束，后續(xù)出現(xiàn)短時的間斷性小雪天氣。700hPa形勢場分析：冷空氣呈現(xiàn)減弱趨勢，大濕區(qū)也逐漸減小，18時的700hPa零度線略有北退，昆明處于0℃～-2℃之間，偏西南風(fēng)為主，降雪過程逐漸結(jié)束，后續(xù)有零星小雪（圖1、4）。EC的形勢預(yù)報(bào)表現(xiàn)最好：對冷空氣勢力的減弱程度預(yù)報(bào)接近實(shí)況，零度等溫線位于昆明以南，昆明處于-2℃附近；GFS和T639對冷空氣勢力的預(yù)報(bào)偏弱，預(yù)計(jì)降雪結(jié)束得較早，兩模式對零度等溫線位置預(yù)報(bào)均位于昆明北部，其中T639的偏差最大，大濕區(qū)范圍預(yù)報(bào)也較差。

總的來看，12月16日～17日昆明的這次降雪天氣預(yù)報(bào)過程中，隨著預(yù)報(bào)時效的增加，數(shù)值模式的預(yù)報(bào)能力也逐漸減弱，但EC和GFS模式的預(yù)報(bào)能力持續(xù)性較好，T639在降雪后期預(yù)報(bào)能力下降較快。EC模式對700hPa冷空氣強(qiáng)度、位置以及切變線的預(yù)報(bào)，GFS模式對相對濕度的預(yù)報(bào)，有助預(yù)報(bào)員形成更接近實(shí)況的情景模型。對各家數(shù)值模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品的挖掘，可以發(fā)現(xiàn)模式的優(yōu)缺點(diǎn)，在災(zāi)害性天氣過程中充分利用模式的預(yù)報(bào)能力。

4 結(jié)論與討論

昆明長水機(jī)場2015年12月16日～17日的降雪天氣過程是一次強(qiáng)冷空氣南下擴(kuò)散，暖濕空氣在云南東部交匯形成的。通過對此次過程數(shù)值預(yù)報(bào)和實(shí)況對比分析，可以得出以下結(jié)論。

（1）EC對此次天氣過程預(yù)報(bào)效果最好：尤其對冷空氣強(qiáng)度和位置的預(yù)報(bào)；GFS對相對濕度的強(qiáng)度和大濕區(qū)范圍預(yù)報(bào)較好，對冷空氣強(qiáng)度的預(yù)報(bào)較差；T639在降雪前期的溫度預(yù)報(bào)較好，但后期偏差較大；

（2）隨著預(yù)報(bào)時效的增加，EC、GFS預(yù)報(bào)能力較穩(wěn)定，T639預(yù)報(bào)偏差增加較快；

（3）此次過程中，EC溫度和切變線的預(yù)報(bào)結(jié)合GFS相對濕度的預(yù)報(bào)將更接近實(shí)況；

（4）數(shù)值模式的預(yù)報(bào)場需要及時通過實(shí)況分析場進(jìn)行對比分析和修訂，從而找出各家模式對此次天氣過程的預(yù)報(bào)能力，這次降雪過程中，以EC預(yù)報(bào)為主，取信GFS的相對濕度預(yù)報(bào)，取長補(bǔ)短，可以進(jìn)一步提高對天氣形勢的把握，提高預(yù)報(bào)精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 段長春，段旭，段蘇芩，等.近50年云南省降雪的氣候變化特征[J].氣象，2011，37（5）：599-606.

[2] 張騰飛，等.2000年以來云南4次強(qiáng)降雪過程的對比分析.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2007，18（01）：64-72.

[3] 張騰飛，等.一次低緯高原地區(qū)大到暴雪天氣過程的診斷分析.高原氣象，2006，25（4）：696-703.