2.2.1 环流场
众所周知,温度和降水是天气气候研究中较为重要的两个气象要素。而环流场对温度和降水的分布有显著的影响。准确地再现环流形势,有利于把握强降水发生过程中的天气背景,提高对强降水过程的模拟能力。因此,下面的模式验证工作主要从环流形势、温度以及降水等方面进行。需要说明的是,模式验证均采用集合平均结果。
图2.1~图2.3为NCEP观测与两组试验模拟的第二重区域 (D2)850hPa、500h Pa和200hPa的位势高度和风速分布。由图2.2可以看出,在6月27日08:00时,500hPa上整个模拟区域受到中心位于内蒙古的冷涡控制,其槽线位于河北上空。此后低压系统向东方向移动,到20:00槽线位置移动到了安徽上空,与此同时,冷涡不断加强,低压槽也随之加深,并且继续向东移动。在东北冷涡南侧西北气流与南方的暖气团的共同作用下,在京津冀地区形成锋面,锋面强度增强,有利于在锋前触发对流过程,形成降水。尽管数值模拟试验模拟的北方低涡较观测资料更深,但是URB与NURB试验较为准确地捕捉了这次降水过程中东北冷涡的位置和强度变化。同样,由图2.1可以看出,850hPa上的低涡同样加强且向东北方向移动,与500h Pa有很好的对应关系 (图2.2)。200h Pa上,在淮河以北高空急流非常明显,最大风速可超过60m/s(图2.3),两组试验对于高空位势高度和风场都有较好的模拟效果。高低空的这种配置在该地区夏季非常典型,是有利于触发强降水事件的环流形式。总体而言,控制试验较好地模拟出此次降水过程中的大尺度环流背景。(https://www.daowen.com)
除了大尺度的天气背景外,局地因素对降水的影响也较大。因此,对第三重区域(D3)降水期间的环流模拟能力同样进行了检验。此次降水前京津冀地区整个对流层都主要受西南气流控制,为降水发生提供了充沛的水汽来源。URB试验和NURB试验较好地模拟出了850hPa上位势高度和风速的分布,但是两组试验均高估了40°N 以南的风速。随着降水过程的发展,两组试验模拟的对流层下层在6月27日20:00形成气旋型环流。在500hPa和200h Pa上,在降水过程中主要为西风控制,并且200hPa上京津冀地区上空西风风速超过20m/s。与URB试验相比,NURB试验模拟的200hPa上位于43°N 附近的低压更强,与NCEP观测资料偏差较大。综上所述,URB和NURB的模拟结果总体上都能较为成功地刻画出降水期间京津冀地区环流的变化趋势。并且与敏感性试验相比,控制试验的模拟结果与NCEP资料更为吻合。