6.2 模式验证
为了检验上述配置的WRF模式对我国东部地区2003年夏季 （6—8月）气候变化特征的模拟能力，将控制试验URB 的模拟结果与观测进行对比。模式验证仍然从环流形势、温度、降水等方面进行。为了更好地检验模式性能，结合我国东部地区夏季雨带的南北进退特征，将中国东部地区划分为华南 （29°N 以南）、江淮 （29°～33°N）和华北（33°N 以北）三个区域。
图6.1～图6.3分别为URB试验模拟的东亚地区2003年6—8月200h Pa、500hPa和850h Pa的位势高度和风场分布以及相应的NCEP再分析资料结果。由图6.1中可以看到，6月华南和南海地区对流层底上西南气流较强，充沛的水汽由南向北输送，为降水形成创造了有利条件。在500hPa上，西太平洋副热带高压 （简称西太副高）位于130°E 以东，中国大部分地区受较强的西风气流控制：华北地区为干冷的西北气流，而华南地区主要为偏西气流。东部沿海地区呈现出槽的特征。与此同时，200hPa西风急流位于30°～40°N之间，最大风速可达40m/s以上。7月（图6.3），西太副高西进并且北抬，5880位势高度线前沿到达福建厦门一带，副热带高压 （简称副高）脊线位于25°N 左右，副高强度明显增强。对流层底30°N 以南西南气流向北推进，位势高度也呈现出增加趋势。受副高影响，华南地区受西南气流控制，而江淮和华北地区仍然受西北气流控制。西北干冷气流和西南暖湿气流的交汇有利于锋面的形成。与500hPa相对应，在850h Pa上华南和江淮地区西南气流较强，200hPa西风急流带位于35°～45°N，且急流强度与6月相比有明显增强趋势。高低空的这种环流配置有利于江淮地区强降水的形成。到8月（图6.3），西太副高再次北跳，其脊线接近30°N 左右，但是副高呈现出东退特征，副高强度也有所减弱。在200hPa上，西风急流继续北抬，急流带主要位于40°～50°N，且其强度继续增强，风速最大可超过50m/s。在850hPa上，中国东部地区主要受东南气流控制，西南气流仅出现于15°N 以南的南海地区以及华北地区。将模拟结果与NCEP再分析资料进行对比，不难看出，控制试验（URB）总体上较好地模拟出了东亚地区2003年夏季各月的环流形势，模拟的控制天气系统——西太副高与实际较为吻合，尤其表现为6月，模拟的西太副高的位置和强度均与实况一致。尽管与实测相比，URB 试验模拟的7月和8月副高位置偏东，但对副高脊线位置的刻画较为准确。此外，URB 试验对2003年夏季月的200hPa西风急流的强度和位置变化均具有较好的模拟能力。
图6.1 观测和URB试验模拟的D1区域2003年6月位势高度（等值线，单位：gpm）和风场 （箭头，单位：m/s）
图6.2 观测和URB试验模拟的D1区域2003年7月位势高度（等值线，单位：gpm）和风场 （箭头，单位：m/s）(https://www.daowen.com)
图6.3 观测和URB试验模拟的D1区域2003年8月位势高度（等值线，单位：gpm）和风场 （箭头，单位：m/s）
由于本章重点关注中国东部地区，因此，为了进一步验证模式对该地区2003年夏季天气背景的刻画能力，将URB试验模拟的最内层区域D3的环流形势与NCEP再分析资料进行对比，如图6.4～图6.6所示。从图6.4（c）中可以看到，URB 试验基本模拟出了中国东部地区2003年6月850hPa上的环流形势：30°N 以南江淮和华南地区受较强的西南风控制，华北地区风速较小。与观测相比，URB试验模拟的中国东部地区位势高度略微偏小，西南风伸展略显偏南。500h Pa上，尽管URB 试验模拟的西北气流比实际要强，但是模式仍然较好地再现了中国东部地区的整体环流趋势 [图6.4（b）]。200hPa上，URB试验的模拟结果与观测较为吻合，见图6.4（c），中国东部地区受强劲的西北气流控制，最大风速可超过40m/s。7月，西太副高西伸北抬，其脊线向北推进至25°N 附近，副高北侧的西南气流也随之向北推进，并与华北地区的西北气流形成势均力敌的态势。URB试验模拟的副高脊线位置与观测较为一致，但略微低估了副高北侧的西南气流强度[图6.5（b）]。与500hPa相对应，850h Pa上的西南气流向北推进至黄河以北地区，URB试验对西南气流的这一推进特征刻画较为准确 [图6.5（c）]。与此同时，200h Pa上中国东部地区不再表现为一致的西北气流，而是表现出风向在28°N 附近由西北转为东北的特征。同样，URB试验成功地捕捉到了风向的转变 [图6.5（a）]。8月，副高继续北抬，其脊线北抬至29°N 附近，但是，副高也同时呈现出西退的特征。尽管副高北抬，但华北地区的西北气流依然明显。与实际相比，URB试验对副高位置的描述较为准确，但是模拟的强度偏弱[图6.6（b）]。8月，中国东部地区200h Pa上的环流分布与7月相似，但东北气流有北抬的趋势，且华北地区的西北气流更强。URB试验的模拟结果与实际较为一致[图6.6（a）]。850hPa上，URB 试验模拟的华南地区受东南风控制，与实际情况相吻合[图6.6（c）]。
从图6.7中可以看到，URB试验对2003年夏季中国东部地区对流层经向风的南北向进退特征也有较好的模拟能力：夏季期间，整个中国东部地区200hPa经向风分量几乎均表现为向南，且在8月上旬于35°N 以北地区达到最强，这与上文关于8月200hPa急流强度的描述相符。6月上旬，中国东部地区500hPa经向风分量指向南。6月中旬至7月底，向北的经向风开始由南向北推进，从30°N 左右推进至40°N 以北；8月第一候，经向风分量再次指向南，此后，整个地区受北向的经向风控制。850hPa经向风推进特征与500hPa类似。图6.1～图6.7的结果表明，控制试验 （URB）成功地模拟了东亚地区2003年夏季的大尺度天气背景以及中国东部地区的环流形势，为下一步的研究奠定了坚实的基础。
图6.4 观测和URB试验模拟的中国东部地区2003年6月位势高度（等值线，单位：gpm）和风场 （箭头，单位：m/s）
