3.3.1 环流背景
图3.2和图3.3分别为URB试验和NURB试验模拟的降水过程中第一重区域 （D1）850hPa和500hPa的位势高度和风速分布及相应的观测结果。从图3.3（b）中可以看到，在整个降水过程中，东亚地区500hPa主要受两个系统控制：一个是西太平洋副热带高压，另一个是中国东北地区的冷涡（115°～125°E，50°～60°N）。7月4日12：00至7月5日12：00，副热带高压脊线维持在20°～25°N 之间，且副热带高压强度基本保持不变。与此同时，东北冷涡强度则不断增强，表现为沈阳长春地区低压槽不断加深，冷涡的位置略有北抬的迹象。在副高北侧西南气流与东北冷涡南侧西北气流的共同作用下，淮河以北地区形成锋面，且保持准静止状态。锋面强度增强，有利于强降水过程的发生。与NCEP再分析资料相比，尽管URB试验模拟的副热带高压西伸程度偏强，但较为准确地捕捉了东北冷涡的位置和强度变化 [图3.3（a）]。同样，850hPa上的西南气流和西北气流在淮河以北地区汇聚，与500hPa有很好的对应关系 （图3.2）。200hPa上，淮河以北与锋面位置相对应的地区，高空急流非常明显，最大风速可超过60m/s。高低空的这种配置在东亚地区夏季非常典型，有利于促发江淮地区发生强降水事件。总体而言，控制试验较好地再现了降水过程中的大尺度环流背景。
图3.2 D1区域850hPa位势高度 （等值线，单位：gpm）和风速分布 （箭头，单位：m/s）
图3.3 D1区域500hPa位势高度 （等值线，单位：gpm）和风速分布 （箭头，单位：m/s）
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，有必要就模式对第三重区域（D3）降水期间的环流模拟能力进行检验。图3.4、图3.5为URB 试验和NURB试验模拟的D3区域7月4日12：00至7月5日12：00间隔12h的位势高度和风速分布以及相应的NCEP结果。降水前长三角地区对流层底至对流层顶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。200hPa上，32°N 以北地区西风风速超过20m/s。随着降水过程的发展，对流层底 （118°E，32°N）附近逐渐形成一气旋型环流。气旋型环流南侧的西北气流与南部的西南气流在32°N 附近交汇，形成锋面。通过对比发现，URB试验和NURB试验模拟的850hPa环流分布与NCEP再分析资料结果均存在一定的偏差。7月4日12：00，两个试验模拟的位势高度在 （124.0°E，34.3°N）附近出现了虚假的低值中心，高估了东北气流的强度。7月5日00：00，两个试验均没能很好地再现34°N 附近的东风气流，且位势高度低值中心位置与NCEP再分析结果相比偏南。7月5日12：00，两个试验模拟的位势高度低值中心强度与NCEP 较为一致，但是位置略偏东南。与850hPa 相比，URB 试验和NURB 试验模拟的D3区域500h Pa 环流形势与NCEP再分析资料吻合程度更好。降水期间，D3区域500hPa均受明显的西南气流控制。7月4日12：00至7月5日00：00，5880位势高度线位置基本维持在30°N 附近。7月5日12：00，5880位势高度线的位置向南移动，说明副热带高压有略微东撤的迹象 （图3.5）。200hPa上，长江以北地区西南气流强劲，最大风速可达40m/s以上。与5880位势高度线的南撤相对应，7月5日12：00，西风急流的位置向南扩展至31°N 附近地区。综上所述，URB和NURB的模拟结果总体上都较为成功地刻画出了降水期间长三角地区环流的变化趋势。仔细比对图3.4和图3.5后，不难发现，与敏感性试验相比，控制试验的模拟结果与NCEP更为吻合。
图3.4 D3区域850hPa位势高度（等值线，单位：gpm）和风速分布（箭头，单位：m/s）(https://www.daowen.com)
图3.5 D3区域500hPa位势高度（等值线，单位：gpm）和风速分布（箭头，单位：m/s）
以500hPa位势高度场为例，定义离散度为
式中：H 为URB试验或NURB试验模拟的各网格点上500hPa位势高度；H 0 为NCEP再分析资料插值到模式第三重区域（D3）网格点的结果；N 为所有网格点（198×198）。
分别计算7月4日12：00、7月5日00：00和7月5日12：00 URB试验和NURB试验模拟的500hPa位势高度相对于NCEP再分析结果的离散度，见表3.2。由表3.2中的结果不难看出，各时刻URB试验模拟的500hPa位势高度场的离散度均比NURB试验结果小。由此从另一个侧面证实，与敏感性试验相比，控制试验的模拟结果更接近实际。
表3.2 500hPa位势高度场离散度
