【目的】基于东亚区域再分析系统(EARS)模拟西北太平洋热带气旋的路径和强度,评估模拟效果。【方法】用WRF-ARW(Advanced Research Weather Research and Forecasting Model)中尺度模式和GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)同化系统发展东亚区域再分析系统。以EARS的初步结果为基础,以热带气旋路径和强度的模拟结果为对象,与美国环境预报中心再分析资料(NCEP)、欧洲中期天气预报中心再分析资料(ERA-Interim)、欧洲中期天气预报中心新一代再分析资料(ERA5)、日本气象厅(JMA)55年再分析资料(JRA55)比较,同时与中国气象局(CMA)最佳路径数据集观测值进行对比分析,评估西北太平洋热带气旋模拟的路径和强度。【结果与结论】1)EARS、NCEP、ERA-Interim、ERA5、JRA55再分析资料分别与CMA最佳路径数据集的22个西北太平洋热带气旋中心的平均距离偏差为20~140 km,表明EARS和其他4套再分析资料可准确产生热带气旋路径。ERA5产生的热带气旋路径最佳,JRA55、EARS和ERA-Interim次之,NCEP最差。当EARS使用ERA5作为初始场时,对热带气旋"Mujigae"路径的模拟基本与ERA5基本一致,模拟的路径更准确。EARS模拟的热带气旋运动方向误差在发展和消亡阶段较大;当使用ERA5作为初始场时,模拟的热带气旋"Mujigae"运动方向误差得到改善。2)EARS具有更高的时空分辨率和合理的资料同化方案,可同化更精确的区域观测资料,对热带气旋近中心最大风速模拟能力较佳,略优于ERA5,明显比JRA55、ERA-Interim、NCEP准确,可更好地反映热带气旋强度和获得热带气旋精细化结构。
采用中尺度天气预报模式WRF(Weather Research Forecast)对广东省阳江地区2019年5月26日00时—28日00时暴雨事件进行数值模拟,并通过一系列的地形敏感试验,讨论地形对暴雨发生和发展的影响。结果表明:地形对暴雨的影响显著,地形的高度影响暴雨的强度和位置;与未作任何改变的控制试验相比,地形降低试验和细网格地形高度取平均试验无山脉的阻挡,阳江地区无爬流和绕流运动及相对涡度减小,南风将低层水汽和能量带到更北的位置,暴雨中心随之北抬;增高地形试验,由于山脉阻挡,更多水汽和能量堆积,以及地形的阻挡产生绕流和爬流运动,绕流有利于局地涡旋生成,爬流运动会增加垂直运动速度,正涡度中心增强,低层的水汽辐合上升凝结,造成更大暴雨。
使用ERA-Interim和ERA5两套再分析资料分别驱动东亚区域再分析系统(East Asia Reanalysis System,EARS),并输出2015年一年期试验再分析资料,通过评估其中3次代表性的华南登陆台风降水过程,对比不同驱动场对该系统的影响,研究发现以ERA5驱动的EARS输出结果较ERA-Interim驱动的结果更准确,尤其在丘陵和山地等复杂地形下的降水模拟改进明显。进一步用ERA5驱动的EARS输出结果与欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)新一代陆面再分析资料ERA5-Land对比分析,发现ERA5-Land对于台风大尺度降水的把握更好,而EARS对中小尺度降水过程的再现更完整,特别是对沿海降水的模拟更准确。相较于ERA5-Land,EARS目前同化的观测资料有限,对物理过程参数化方案的选择仍欠准确,后续需要有针对性地改进。
