新疆昭蘇彩虹環(huán)流特征及其可預(yù)報(bào)性分析

李冬梅 李如琦 唐冶 高明華 王媛

（1 新疆農(nóng)業(yè)氣象臺(tái)，烏魯木齊 830002；2 新疆氣象臺(tái)，烏魯木齊 830002；3 伊犁州氣象局，伊寧 835000）

0 引言

昭蘇縣位于伊犁河谷西南部山間高原盆地，是古絲綢之路要道，邊境線(xiàn)長(zhǎng)約220 km，是新疆唯一一個(gè)沒(méi)有荒漠的縣。昭蘇屬大陸性溫帶山區(qū)半干旱半濕潤(rùn)冷涼型氣候，冬長(zhǎng)夏短，沒(méi)有明顯的四季之分，春秋濕潤(rùn)、寒冷、多霧，盛夏多雷、多雨。全年無(wú)霜期平均為96 d，年均降雨量507 mm，4—9月降水量達(dá)全年降水量83%，尤其是6月和7月降水日達(dá)60%。昭蘇地處山間盆地，三面環(huán)山，東邊為狹長(zhǎng)山谷，西邊為開(kāi)闊盆地，每年5—9月，冷暖空氣交匯頻繁，對(duì)流天氣頻發(fā)，夏季每旬有5—6天為雷陣雨，常會(huì)出現(xiàn)西邊日落東邊雨的現(xiàn)象，滿(mǎn)足了彩虹出現(xiàn)的條件，為彩虹預(yù)報(bào)提供了獨(dú)特而有利的條件。彩虹自古以來(lái)是美好的象征，彩虹預(yù)報(bào)對(duì)推進(jìn)當(dāng)?shù)匕l(fā)展全域旅游無(wú)疑是錦上添花，也是拓展氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)新領(lǐng)域的一次成功探索。

由于地形原因，昭蘇對(duì)流性降水多發(fā)，彩虹主要出現(xiàn)在對(duì)流性降水之后。對(duì)于對(duì)流性降水的研究多集中于短時(shí)強(qiáng)降水，Doswell[1]指出大多數(shù)的強(qiáng)降水是對(duì)流性的，預(yù)報(bào)短時(shí)強(qiáng)降水首先要理解其產(chǎn)生的條件；Polston[2]歸納了美國(guó)強(qiáng)對(duì)流天氣的兩種環(huán)流形勢(shì)；孫繼松等[3-4]、俞小鼎[5]總結(jié)了短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)的基本原理和主要思路、方法，鄭媛媛等[6]、周后福等[7]、郝瑩等[8]分析了短時(shí)強(qiáng)降水的多尺度環(huán)境特征，并給出了預(yù)報(bào)預(yù)警指標(biāo)，樊李苗等[9]對(duì)中國(guó)短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣的環(huán)境參數(shù)特征進(jìn)行了分類(lèi)和對(duì)比分析，許愛(ài)華等[10]、曾波等[11]提出了中國(guó)中東部地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的基本類(lèi)別和環(huán)境場(chǎng)特征，白曉平等[12]建立了西北地區(qū)東部短時(shí)強(qiáng)降水的概念模型，其他學(xué)者[13-18]分別對(duì)國(guó)內(nèi)不同地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的天氣氣候特征、環(huán)流形勢(shì)、發(fā)生發(fā)展機(jī)理和預(yù)報(bào)指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析，得到了許多重要的結(jié)論。

新疆夏季局地短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)，新疆氣象科技工作者對(duì)全疆短時(shí)強(qiáng)降水的影響系統(tǒng)、相關(guān)物理量方面的研究取得了許多成果，楊蓮梅等[19]認(rèn)為中亞低渦是造成新疆短時(shí)強(qiáng)降水的重要影響系統(tǒng)之一；楊蓮梅等[20]、張?jiān)苹莸萚21]分別分析了烏魯木齊和伊犁河谷短時(shí)強(qiáng)降水的中小尺度特征和有利環(huán)境條件；曾勇等[22]、黃艷等[23]對(duì)南疆西部短時(shí)強(qiáng)降水的中尺度特征和日變化進(jìn)行了分析，莊曉翠等[24]則統(tǒng)計(jì)分析了阿勒泰地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水環(huán)流配置和關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)特征。本文將通過(guò)檢驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?duì)昭蘇對(duì)流性降水的形勢(shì)預(yù)報(bào)和降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品，分析昭蘇彩虹的可預(yù)報(bào)性。

1 資料

選用昭蘇縣氣象局2017—2019年的虹霓觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)，提取了3年中出現(xiàn)虹霓的日期和時(shí)間。采用1日2次的常規(guī)探空觀測(cè)的高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)歷史資料和NCEP/NCAR提供的1日4次、格距2.5°×2.5°的高度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)和海平面氣壓場(chǎng)再分析資料，分析出現(xiàn)虹霓時(shí)的環(huán)流形勢(shì)特征。采用ECMWF的3 h對(duì)流降水預(yù)報(bào)（格距0.125°×0.125°），和中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所的區(qū)域數(shù)值模式DOGRAFS的1 h降水預(yù)報(bào)（格距0.1°×0.1°）分析昭蘇彩虹的可預(yù)報(bào)性。

2 昭蘇彩虹的特征

彩虹是虹和霓的總稱(chēng)，出現(xiàn)在早晚雨后斜陽(yáng)復(fù)出的時(shí)刻。在太陽(yáng)對(duì)面的雨幕背景上，正對(duì)太陽(yáng)中心對(duì)日點(diǎn)周?chē)?，以?duì)日點(diǎn)為中心的鮮艷奪目的彩色圓弧，有時(shí)兩個(gè)，有時(shí)一個(gè)。根據(jù)昭蘇縣氣象局的觀測(cè)記錄，2017—2019年共觀測(cè)到彩虹現(xiàn)象168次，其中虹121次，霓47次。昭蘇彩虹年均出現(xiàn)約45次。從彩虹的月分布分析（圖1），4—9月都有出現(xiàn)，6月出現(xiàn)最多，約占全年次數(shù)的40%；最早4月12日，最晚9月26日，均出現(xiàn)在2019年。從日分布分析，大多數(shù)彩虹出現(xiàn)在17—22時(shí)，早晨?jī)H觀測(cè)到1次，出現(xiàn)在昭蘇本站2018年6月7日07時(shí)16分，最晚觀測(cè)記錄出現(xiàn)在2017年7月18日22時(shí)20分。

圖1 2017—2019年昭蘇虹霓觀測(cè)次數(shù)的月分布Fig. 1 Monthly distribution of rainbow observation times in Zhaosu from 2017 to 2019

絕大多數(shù)彩虹出現(xiàn)時(shí)天空基本上都存在積雨云，地面為偏西風(fēng)，前一小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)陣雨或正伴隨有陣雨。當(dāng)雨后陽(yáng)光照射空氣中的水珠，一次全反射形成外紅內(nèi)紫的虹，兩次全反射形成內(nèi)紅外紫的霓，也就是說(shuō)先形成虹后形成霓，出現(xiàn)霓時(shí)必然伴隨著虹，因此，選取出現(xiàn)虹的日期記為1個(gè)彩虹日，一日出現(xiàn)2次或以上時(shí)只記為1個(gè)彩虹日，3年共得到昭蘇彩虹日92個(gè)。

3 環(huán)流特征及分型

合適的大氣環(huán)流，是形成昭蘇彩虹重要條件之一。昭蘇彩虹主要出現(xiàn)在午后，故以20時(shí)的環(huán)流形勢(shì)為代表，開(kāi)展彩虹日環(huán)流特征的分析。對(duì)比2019年4—9月28個(gè)彩虹日20時(shí)的500 hPa平均環(huán)流與6個(gè)月的平均環(huán)流（圖略），發(fā)現(xiàn)西西伯利亞至新疆存在明顯的負(fù)距平，伊朗高原和中西伯利亞為正距平，表明出現(xiàn)彩虹日西西伯利亞至新疆的低值系統(tǒng)、伊朗副高和西伯利亞脊均偏強(qiáng)，利于昭蘇出現(xiàn)降水，可見(jiàn)彩虹日的環(huán)流具有明顯不同的特征。根據(jù)昭蘇92個(gè)彩虹日20時(shí)500 hPa的環(huán)流配置，歸納昭蘇彩虹日可分為4種環(huán)流型：西南氣流型、偏西氣流型、脊區(qū)型和西北氣流型。

3.1 西南氣流型

西南氣流型是昭蘇出現(xiàn)彩虹的主要環(huán)流型，有45次，占48.9%。該型也是伊犁河谷夏季形成降水的主要環(huán)流型，中高緯度一般為兩脊一槽形勢(shì)，大多數(shù)情況下，伊朗脊發(fā)展北抬至烏拉爾山地區(qū)，新疆大部至蒙古高原為脊區(qū)，中亞為深厚的低渦或低槽活動(dòng)區(qū)，槽底可以南伸至35°N，昭蘇位于槽前強(qiáng)盛的西南氣流帶上（圖2）；少數(shù)情況下，伊朗脊發(fā)展但向東伸展，與新疆脊疊加向西伯利亞發(fā)展，低渦位置偏西，呈橫槽形勢(shì)，中心位于西西伯利亞，底部鋒區(qū)南壓至40°N附近，昭蘇位于新疆脊后部西南鋒區(qū)上。從700 hPa風(fēng)場(chǎng)上來(lái)看，無(wú)論多數(shù)情況還是少數(shù)情況，在昭蘇北部均存在較大的風(fēng)速區(qū)，昭蘇附近有較為明顯的風(fēng)速切變和輻合。西南暖濕氣流攜帶的豐沛水汽到達(dá)昭蘇時(shí)，受地形的影響，疊加低層的輻合抬升，對(duì)流不穩(wěn)定強(qiáng)烈發(fā)展，促使對(duì)流系統(tǒng)生成，易出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。

圖2 西南氣流型500 hPa形勢(shì)（●為昭蘇）Fig. 2 500 hPa circulation situation of southwest flow type(● is Zhaosu)

3.2 偏西氣流型

偏西氣流型共出現(xiàn)29次，占31.5%。該型近半數(shù)情況呈現(xiàn)在中緯度為橫槽形勢(shì)（圖3），伊朗脊發(fā)展與東歐脊疊加，并向東北方向伸展，西伯利亞低槽南下到巴爾喀什湖以北地區(qū)，并向西發(fā)展，有時(shí)會(huì)切渦，在45°N的里海、咸海地區(qū)形成橫槽，昭蘇正位于橫槽底部偏西氣流帶上；另外一部分情況中高緯為兩支鋒區(qū)，北方西伯利亞維持較強(qiáng)的低值系統(tǒng)，其外圍形成較強(qiáng)的北支鋒區(qū)，伊朗副高發(fā)展向東歐伸展，40°N附近得中亞至新疆較為平直，形成偏西風(fēng)的南支鋒區(qū)，昭蘇位于南支鋒區(qū)上，受鋒區(qū)上東移的短波的影響，多出現(xiàn)陣性降雨。700 hPa上多數(shù)情況下在昭蘇北部有風(fēng)速的切變，南部有西南風(fēng)形成的風(fēng)向輻合，而在少數(shù)情況下也存在同樣的情況，但強(qiáng)度明顯偏弱。

圖3 偏西氣流型500 hPa形勢(shì)（● 為昭蘇）Fig. 3 500 hPa circulation situation of west flow type(● is Zhaosu)

3.3 脊區(qū)型

脊區(qū)型出現(xiàn)12次，占13.1%。該型多數(shù)情況在新疆天山山區(qū)呈鞍形場(chǎng)形勢(shì)（圖4），北支鋒區(qū)略偏北，偏西氣流帶一般位于巴爾喀什湖附近，伊朗脊向東發(fā)展，經(jīng)新疆伸到蒙古高原及貝加爾湖地區(qū)，受北部和東部低槽的影響，脊區(qū)在天山山區(qū)斷開(kāi)，從而形成鞍形場(chǎng)，昭蘇位于鞍形場(chǎng)脊區(qū)內(nèi)，700 hPa風(fēng)場(chǎng)上昭蘇附近由東北風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，存在弱的氣旋性切變；個(gè)別情況為兩槽一脊形勢(shì)，伊朗脊發(fā)展東擴(kuò)與新疆脊合并，脊頂北抬至65°N，烏拉爾山和西伯利亞地區(qū)為低槽區(qū)，昭蘇位于脊區(qū)內(nèi)伊朗脊和新疆脊的結(jié)合部，700 hPa風(fēng)場(chǎng)上昭蘇附近西北風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，也存在弱的氣旋性切變。脊區(qū)內(nèi)氣壓穩(wěn)定，風(fēng)速較小，但由于北部氣流帶和西南部副高外圍反氣旋性環(huán)流的共同作用，中高層輻散發(fā)展，疊加地面水汽蒸發(fā)，使上升運(yùn)動(dòng)迅速發(fā)展，形成對(duì)流性降水。

圖4 脊區(qū)型500 hPa形勢(shì)（●為昭蘇）Fig. 4 500 hPa circulation situation of ridge type (● is Zhaosu)

3.4 西北氣流型

西北氣流型出現(xiàn)最少，僅有6次，占6.5%。該型大多數(shù)在中高緯度地區(qū)呈西北向東南傾斜的Ω形勢(shì)（圖5），伊朗脊向東北方向強(qiáng)烈發(fā)展，控制中亞至西西伯利亞，東歐槽和新疆槽分別位于脊的兩側(cè)，昭蘇位于脊前槽后西北氣流帶上；個(gè)別情況下沒(méi)有明顯的Ω形勢(shì)，伊朗副高發(fā)展北抬，脊頂?shù)竭_(dá)50°N附近，東歐至西伯利亞為寬廣的低槽活動(dòng)區(qū)，西伯利亞低渦較為強(qiáng)盛，昭蘇位于伊朗脊脊前至西伯利亞低渦底部形成強(qiáng)的西北氣流帶上，受氣流帶上短波槽的影響，北方冷空氣南下與暖氣氣團(tuán)匯合形成對(duì)流性降水。700 hPa風(fēng)場(chǎng)上來(lái)看，在伊犁河谷都存在明顯的西北風(fēng)帶，東部、北部風(fēng)速較大，昭蘇附近存在風(fēng)速的切變。

圖5 西北氣流型500 hPa形勢(shì)（●為昭蘇）Fig. 5 500 hPa circulation situation of northwest flow type(● is Zhaosu)

4 可預(yù)報(bào)性分析

4.1 彩虹的形成條件

彩虹是太陽(yáng)光照到水滴上，經(jīng)過(guò)折射、分光、全反射、再折射回來(lái)的外紅內(nèi)紫的圓形光帶。出現(xiàn)彩虹的最大太陽(yáng)高度角為42°22′，太陽(yáng)高度角越小，彩虹越大越高；太陽(yáng)高度越大，彩虹越低越??；雨滴越大，彩虹越亮。霓則是太陽(yáng)光照到水滴上，經(jīng)過(guò)折射、分光、全反射、再折射回來(lái)的外紫內(nèi)紅的圓形光帶，色調(diào)比虹暗，最大太陽(yáng)高度角為50°24′。

彩虹形成在雨后的雨滴幕上，雨滴幕對(duì)面須有太陽(yáng)光照射，人在太陽(yáng)一側(cè)可以觀測(cè)到彩虹，對(duì)流性降水最容易滿(mǎn)足彩虹出現(xiàn)的條件。對(duì)流性降水一般尺度（范圍、時(shí)間）較小，很快云散，太陽(yáng)重新出頭，空氣中的水滴含量大，散射太陽(yáng)光形成彩虹。在地面可視范圍內(nèi)，由于熱力作用，西方日頭，東方降雨，偏東方向易形成彩虹。反之，東方日頭，西方降雨，西方形成彩虹較少見(jiàn)，原因是早上西方出現(xiàn)對(duì)流，通常都是較強(qiáng)的典型冷鋒系統(tǒng)東移，一般情況可視天空位于上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，東方較少見(jiàn)到藍(lán)天和太陽(yáng)。彩虹出現(xiàn)的規(guī)律為：在可視范圍內(nèi)，下午出現(xiàn)彩虹多，早上少，中午太陽(yáng)高度角＞42°，不能形成可視彩虹。從昭蘇彩虹觀測(cè)記錄分析，觀測(cè)到虹霓時(shí)80%以上伴隨著陣性降水（表1），不到20%觀測(cè)時(shí)無(wú)降水，但前期有降水。

表1 觀測(cè)到彩虹時(shí)降水情況（單位：次）Table 1 Precipitation when rainbow is observed (unit: times)

4.2 彩虹的可預(yù)報(bào)性

夏日午后的對(duì)流性降水往往會(huì)伴隨彩虹的出現(xiàn)，因此彩虹的預(yù)報(bào)也應(yīng)當(dāng)建立在對(duì)流性降水預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)之上。對(duì)流性降水尺度小，演變速度快，時(shí)間短，局地性強(qiáng)，對(duì)流性降水的預(yù)報(bào)一直以來(lái)都是氣象研究和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)之一，高分辨率數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的應(yīng)用極大地提高了對(duì)流性降水定量預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

4.2.1 環(huán)流型與彩虹的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)

為了分析環(huán)流型與出現(xiàn)彩虹關(guān)系，從環(huán)流的角度檢驗(yàn)彩虹的可預(yù)報(bào)性，普查了2017—2019年4—9月逐日20 h的500 hPa環(huán)流形勢(shì)，按照4種環(huán)流型的主要配置，統(tǒng)計(jì)了每年各類(lèi)型的出現(xiàn)次數(shù)及出現(xiàn)彩虹的次數(shù)（表2）。從表中可以看出各環(huán)流類(lèi)型年出現(xiàn)次數(shù)沒(méi)有明顯的規(guī)律，與彩虹觀測(cè)也沒(méi)有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但環(huán)流型與彩虹的出現(xiàn)次數(shù)比約為2∶1，就是說(shuō)報(bào)對(duì)了環(huán)流型，預(yù)報(bào)彩虹的成功率可達(dá)50%以上。

c)當(dāng)C(px,y)==C(px-1,y)且C(px,y)==C(px,y-1)時(shí)， 表示塊px,y和上鄰域塊以及左鄰域塊之間均存在跨塊缺陷， 此時(shí)將上鄰域的標(biāo)號(hào)賦值給塊px,y； 另外， 如果Label[x,y-1]≠Label[x-1,y]表明左鄰域和上鄰域的標(biāo)號(hào)存在沖突， 需要將其記錄在等價(jià)標(biāo)號(hào)關(guān)系表中。

表2 環(huán)流型和彩虹出現(xiàn)次數(shù)（單位：次）Table 2 Circulation type and rainbow occurrence times(unit: times)

4.2.2 環(huán)流形勢(shì)的預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

考慮到業(yè)務(wù)應(yīng)用的問(wèn)題，昭蘇彩虹的中期預(yù)報(bào)主要基于ECMWF全球模式的形勢(shì)場(chǎng)預(yù)報(bào)產(chǎn)品來(lái)開(kāi)展，通過(guò)分析數(shù)值模式形勢(shì)預(yù)報(bào)來(lái)判斷昭蘇是否出現(xiàn)對(duì)流性降水。因此，本文檢驗(yàn)了昭蘇彩虹不同類(lèi)型環(huán)流形勢(shì)預(yù)報(bào)的穩(wěn)定性。

（1）西南氣流型

選取2018年8月28日作為西南氣流型的典型個(gè)例，彩虹觀測(cè)時(shí)間21：02，方位為131°～133°，最高點(diǎn)仰角為33°，太陽(yáng)方位為W，云狀為Cu cap、Cu cong、Cu hum，觀測(cè)前1小時(shí)有陣雨。從當(dāng)日20時(shí)的高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)來(lái)看，中高緯度為兩脊一槽形勢(shì)，西西伯利亞為低渦，低渦底部低槽南伸至中亞，昭蘇位于槽前西南氣流帶上，受東北上短波槽影響。根據(jù)ECMWF模式24～168 h的500 hPa環(huán)流形勢(shì)預(yù)報(bào)分析，模式提前7 d即做出了較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，并且在隨后幾天里也沒(méi)有明顯的調(diào)整，維持了很好的穩(wěn)定性。

（2）偏西氣流型

選取2018年7月14日作為偏西氣流型的典型個(gè)例，彩虹觀測(cè)時(shí)間18：57，方位為81°～118°，最高點(diǎn)仰角為23°，太陽(yáng)方位為WSW，云狀為Cb cap、Cu hum，觀測(cè)時(shí)有陣雨。從20時(shí)實(shí)況場(chǎng)上可以看到中緯度環(huán)流經(jīng)向度不大，西西伯利亞地區(qū)為低渦，呈東西向橫槽型分布，昭蘇位于低渦底部偏西氣流帶上，受其上短波槽影響形成降水。從ECMWF環(huán)流形勢(shì)7 d的預(yù)報(bào)發(fā)現(xiàn)，西西伯利亞低渦的位置強(qiáng)度的預(yù)報(bào)調(diào)整明顯，變化較大，但偏西氣流帶的預(yù)報(bào)相對(duì)穩(wěn)定，且都有短波槽影響，表明可以提前7 d做出正確的預(yù)報(bào)。

（3）脊區(qū)型

脊區(qū)型選取典型個(gè)例為2017年6月22日，彩虹觀測(cè)時(shí)間20：58，方位為110°～165°，最高點(diǎn)仰角為30°，太陽(yáng)方位為WSW，云狀為Sc cug、Cu hum，觀測(cè)時(shí)有陣雨。20時(shí)的500 hPa圖上可以看到，環(huán)流形勢(shì)為鞍型場(chǎng)，伊朗—新疆—貝加爾湖為脊區(qū)，新疆以北的西伯利亞、青藏高原北部及新疆移動(dòng)為低渦槽區(qū)昭蘇位于脊區(qū)內(nèi)。從ECMWF形勢(shì)場(chǎng)168 h預(yù)報(bào)可以發(fā)現(xiàn)鞍型場(chǎng)形勢(shì)已經(jīng)基本出現(xiàn)，新疆位于脊區(qū)，隨后幾天的預(yù)報(bào)中，僅西伯利亞低槽逐漸加強(qiáng)為低渦，其他系統(tǒng)的預(yù)報(bào)變化不大，表明7 d的預(yù)報(bào)相對(duì)穩(wěn)定。

（4）西北氣流型

西北氣流型的典型個(gè)例為2019年7月20日，彩虹觀測(cè)時(shí)間20：19，方位為70°～120°，最高點(diǎn)仰角為33°，太陽(yáng)方位為W，云狀為Cb cap，觀測(cè)時(shí)有陣雨。20時(shí)500 hPa環(huán)流場(chǎng)上，北方基本上為低值系統(tǒng)控制，低渦中心位于新疆以北的西伯利亞，伊朗副高控制整個(gè)中亞地區(qū)及南疆西部，昭蘇位于低渦底后部、脊前西北氣流帶上。分析7 d的形勢(shì)預(yù)報(bào)，可以看到伊朗副高的預(yù)報(bào)變化不大，西伯利亞低渦的中心位置、強(qiáng)度在7 d中有較多的調(diào)整，但脊前西北氣流帶沒(méi)有大的變化。

綜合4個(gè)類(lèi)型典型個(gè)例的500 hPa環(huán)流形勢(shì)預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)分析，ECMWF模式對(duì)于昭蘇出現(xiàn)對(duì)流性降水的環(huán)流形勢(shì)預(yù)報(bào)是比較準(zhǔn)確的，一般在168 h就可以做出初步的對(duì)流性降水預(yù)報(bào)，而且在24～168 h內(nèi)預(yù)報(bào)維持相對(duì)的穩(wěn)定?？梢?jiàn)，采用ECMWF模式可以提前7 d得到昭蘇可能出現(xiàn)彩虹的預(yù)報(bào)。

4.2.3 降水預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，ECMWF對(duì)流降水和DOGRAFS預(yù)報(bào)昭蘇彩虹日17—22時(shí)有降水的比例達(dá)85%以上，20時(shí)預(yù)報(bào)要優(yōu)于08時(shí)預(yù)報(bào)。

為了進(jìn)一步了解對(duì)于昭蘇對(duì)流性降水的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，檢驗(yàn)了ECMWF全球模式的對(duì)流性降水預(yù)報(bào)和區(qū)域模式DOGRAFS的逐小時(shí)降水預(yù)報(bào)，結(jié)果為：2019年4—10月ECMWF對(duì)流性降水預(yù)報(bào)的3 h晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為84.4%，DOGRAFS逐小時(shí)晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為85.1%，如果將預(yù)報(bào)時(shí)間段擴(kuò)展到6 h，則晴雨預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率可以達(dá)到90%以上，可見(jiàn)采用模式降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品來(lái)預(yù)報(bào)昭蘇對(duì)流性降水是可行的。近年來(lái)，氣象臺(tái)開(kāi)展了精細(xì)化網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品的研發(fā)，覆蓋全疆的5 km格點(diǎn)客觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品已經(jīng)投入業(yè)務(wù)應(yīng)用，經(jīng)初步檢驗(yàn)，其晴雨預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率已達(dá)95%以上，可基于該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)、準(zhǔn)確的彩虹預(yù)報(bào)。

5 結(jié)論與討論

本文基于昭蘇彩虹觀測(cè)記錄，分析了昭蘇彩虹出現(xiàn)的特征，并根據(jù)500 hPa環(huán)流特征進(jìn)行了環(huán)流分型，結(jié)合ECMWF環(huán)流預(yù)報(bào)、降水預(yù)報(bào)和DOGRAFS降水預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)，分析了昭蘇彩虹的可預(yù)報(bào)性，得到以下結(jié)論：

1）昭蘇觀測(cè)到的彩虹4—9月都有出現(xiàn)，絕大多數(shù)出現(xiàn)在下午17—22時(shí)，彩虹出現(xiàn)時(shí)天空基本上都存在積雨云，地面為偏西風(fēng)，前1小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)陣雨或正伴隨有陣雨。觀測(cè)到彩虹的太陽(yáng)高度角＜42°。

2）昭蘇彩虹500 hPa的環(huán)流形勢(shì)，可歸納為4種環(huán)流型：西南氣流型、偏西氣流型、脊區(qū)型和西北氣流型，各環(huán)流型700 hPa都存在風(fēng)的輻合或切變，疊加地形的抬升作用，使對(duì)流不穩(wěn)定強(qiáng)烈發(fā)展，對(duì)流系統(tǒng)生成，利于對(duì)流性降水的出現(xiàn)。

3）ECMWF模式對(duì)不同環(huán)流型500 hPa環(huán)流形勢(shì)均有較好的預(yù)報(bào)性能，預(yù)報(bào)時(shí)效可達(dá)7 d以上，且24～168 h預(yù)報(bào)基本維持穩(wěn)定。ECMWF全球模式的對(duì)流性降水預(yù)報(bào)和區(qū)域模式DOGRAFS的逐小時(shí)降水預(yù)報(bào)對(duì)昭蘇晴雨預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率可達(dá)90%。

4）經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的昭蘇彩虹預(yù)報(bào)思路：提前7 d根據(jù)數(shù)值模式形勢(shì)預(yù)報(bào)判斷是否符合對(duì)流性降水形勢(shì)，符合則預(yù)報(bào)可能出現(xiàn)彩虹，概率約為50%；提前2～7 d根據(jù)數(shù)值模式降水預(yù)報(bào)17～22時(shí)有降水且將停止時(shí)，預(yù)報(bào)可能出現(xiàn)彩虹，概率約為60%；提前1 d，判斷太陽(yáng)高度角＜42°的具體時(shí)間是否有對(duì)流性降水；臨近時(shí)根據(jù)雷達(dá)和衛(wèi)星云圖判斷對(duì)流云團(tuán)移動(dòng)速度和路徑，確定觀測(cè)時(shí)間和地點(diǎn)，概率約為65%。