1影响河南夏季天气波动类型的确定及其应用 宋清芝1, 布亚林1苗长忠2( 1 河南省气象台, 河南 郑州 4 5 0 0 0 3 2 山东泰安市气象局2 7 1 0 0 0 摘 要 在分析1 9 9 1 1 9 9 9 年6 8 月5 0 0 百帕高度场基本特征基础上根据河南省夏季的天气特点确定出影响河南省天气 的主要系统类型给出系统类型与河南天气的对应关系用欧洲中心5 0 0 百帕三天平均高度预报场与系统类型作相似检验 以此做出未来5 天的天气预报 关键词天气波动 系统类型 相似检验 引言 某一区域的天气状况是与某些大气系统及其相互作用有关亚洲地区的天气主要是西伯利亚冷高压 和西太平洋副热带高压以及乌拉尔山高压脊和东亚沿海低压槽相互作用的结果要做好中期天气过程预 报 主要任务就是抓住关键区主要影响系统的发展 演变 影响亚洲天气的环流的特征主要表现为高空槽 脊系统以比较稳定的速度移过亚洲区域, 只有当它们移到槽脊的多年月平均位置时移速才显著减小并 稳定下来在亚洲区域中这一类系统类型占优势且长度大约5 天左右本文在分析1 9 9 1 1 9 9 9 年夏季 5 0 0 百帕高度场基本变化特征基础上结合河南天气的具体特点确定出影响河南天气的主要波动类型之 后又给出波动类型与河南天气的对应关系利用欧洲中心5 0 0 百帕高度预报场与本文确定出的波动类 型作相似检验用此种方法进行了2 0 0 0 2 0 0 1 年夏季中期预报试验 1 . 影响天气波动系统类型的确定 夏季河南省的天气主要分为三种类型1 持久的阴雨及暴雨天气2 持久的晴好少雨天气 3 晴雨交替天气造成天气波动的主要天气系统为西太平洋副热带高压及西风槽脊的共同作用由 于西太平洋副热带高压是河南省汛期的主要影响系统其位置的变化直接影响着河南省上空暖湿气流的强 弱是连阴雨及暴雨产生的主要天气条件因此我们根据1 0 0 1 7 0 E 的西太平洋副热带高压位置变化 及2 5 8 0 N 4 0 1 4 0 E 范围内的西风带大尺度系统的演变来确定影响天气波动的系统类型 1 . 1 西太平洋副热带高压的类型 1 0 0 1 7 0 E 的西太平洋副热带高压位置变化主要有6 种类型 a . 副高偏南型脊线在2 2 2 5 N 附近5 8 8 线西伸脊点在1 1 0 1 2 0 E 之间 b . 副高江南型脊线在2 5 3 0 N 附近5 8 8 线西伸脊点在1 1 0 1 2 0 E 之间 c . 副高偏弱型呈环状主体在东亚沿海中心位于2 5 N 1 3 0 E 附近 d . 副高偏强型呈环状较庞大主体在海上中心位于3 0 3 5 N 1 5 0 1 5 5 E 附近5 8 8 线西伸脊点 在1 2 0 1 3 0 E e . 副高控制型脊线在3 5 N 附近5 8 8 线西伸脊点在1 0 0 1 1 0 E 之间即我省受副高控制 f . 副高偏东型5 8 8 线在1 5 0 E 以东 1 . 2 西风带大尺度系统的类型 2 5 8 0 N 4 0 1 4 0 E 范围内的西风带大尺度系统对河南天气的影响主要有9 种类型 a . 极地到西伯利亚为一槽中纬度呈纬向环流 b . 乌拉尔山到东欧为低压中纬度呈纬向环流 c . 乌拉尔山为脊贝加尔湖为一宽广低槽 d . 中高纬度以纬向环流为主 e . 中纬度以纬向环流为主 f . 咸里海为高压脊贝加尔湖到高原为一明显低槽 g . 中纬度东亚沿海有槽建立高纬为两槽一脊中西伯利亚为脊 h . 高纬度呈经向环流中西伯利亚为脊中低纬度以纬向环流为主 i . 中纬度东亚沿海有槽建立 1 . 3 系统类型与河南天气的对应关系 根据副热带高压及西风带大尺度系统的类型及其与天气系统的配置我们得影响河南天气波动的系统 类型分为1 0 类这些系统类型与天气对应关系见表1 2表1 各天气周期的特征及对应天气 系统类型 副高位置 西风带系统 对应天气 出现时间 1 类 脊线在2 2 2 5 N 附近 5 8 8 线西 伸脊点在1 1 0 1 2 0 E 之间 极地到西伯利亚为槽中纬度呈纬 向环流多出现晴雨相间天气 多出现晴雨相间 天气 多在6 月7 8 月很少 2 类 脊线在2 2 2 5 N 附近 5 8 8 线西 伸脊点在1 1 0 1 2 0 E 之间 乌拉尔山到东欧为低压中纬度呈 纬向环流多以晴天少雨天气为主 多以晴天少雨天 气为主 多在6 月7 8 月很少 3 类 脊线在2 5 3 0 N 附近5 8 8 线西 伸脊点在1 1 0 1 2 0 E 之间 乌拉尔山到东欧为脊西伯利亚到 贝加尔湖为一宽广低槽东亚沿海 一般情况有阻高存在 以连阴雨及连续 性暴雨天气为主 多在6 月2 5 日以 后 4 类 脊线在2 5 3 0 N 附近5 8 8 线西 伸脊点在1 1 0 1 2 0 E 之间 中高纬度以纬向环流为主 多出现阵雨天气 多在6 月2 5 日以 后 5 类 呈环状主体在东亚沿海中心 位于2 5 N 1 3 0 E 附近 中纬度以纬向环流为主 多出现阵雨及局 地暴雨 出现次数少在 7 8 月 6 类 呈环状较庞大主体在海上 中心位于3 0 3 5 N 1 5 0 1 5 5 E 附近 5 8 8 线西伸脊点在1 2 0 1 3 0 E 咸里海为高压脊贝湖到高原为 一明显低槽 以连阴雨及暴雨 天气为主 在6 7 8 月8 月最多 7 类 呈环状较庞大主体在海上 中心位于3 0 3 5 N 1 5 0 1 5 5 E 附近 5 8 8 线西伸脊点在1 2 0 1 3 0 E 中纬度东亚沿海有槽建立高纬为 两槽一脊中西伯利亚为脊 以晴天少雨天气 为主 在6 7 8 月8 月最多 8 类 5 8 8 线在1 5 0 E 以东 高纬度呈经向环流中西伯利亚为 脊中低纬度以纬向环流为主 以局地阵雨天气 为主 在6 7 8 月8 月多 9 类 5 8 8 线在1 5 0 E 以东 中纬度东亚沿海为槽 以晴天少雨天气 为主 在6 7 8 月8 月多 1 0 类 脊线在3 5 N 附近5 8 8 线西边缘 在1 0 0 1 1 0 E 之间 即我省受副 高控制 中纬度呈纬向环流 以晴天少雨天气 为主 多在7 月1 5 日以 后 2 . 系统类型在预报中的应用 从1 9 9 1 1 9 9 9 年6 8 月的5 0 0 h P a 侯平均图中选出1 0 个典型的系统类型的所有个例求出了每种类型的 平均场建立了1 0 个典型天气类型的资料库1 0 8 5 N 0 3 6 0 E 和M I C A P S 数据格式的平均图 2 . 1 平均预报场的建立 利用欧洲数值预报中心5 0 0 百帕2 4 7 2 小时预报格点资料选取资料范围1 0 8 5 N 0 3 6 0 E 做 出2 4 7 2 小时共3 个时效的平均格点资料场 2 . 2 判断系统类型 为了根据副高的位置和形状来判断系统类型 我们选取了实时和典型类型平均场中 2 0 4 0 N 1 0 0 1 7 0 E 的格点资料代表副高的关键区 确定系统类型不仅要判断副高的形状是否相似还要判断副高的强度是否接近为此用公式 n n Ri j= ( Xi kXj k) / Xi k2Xj k21 / 21 k = 1 k = 1 求取相似系数 R R 代表两个样本形状间的相似程度 3用公式 1 n Di j= ( xi k2- xj k2) 2 n k = 1 求取距离系数 D D 代表两个样本间距离的差值 最后确定综合指标 F Fi j= Ri j+ 1 / ( 1 + Di j) 3 将实时的副高关键区资料和 6 种类型期中的副高关键区资料分别计算 F F 最大者对应副高类型既为 实时资料的副高类型 2 . 3 天气形势预报 根据1 0 个天气周期的分类标准我们从2 5 8 0 N 4 0 1 4 0 E 范围中选取了八个关键区如下 a 极地到西伯利亚 6 0 8 0 N 6 0 1 2 0 E b 乌山到东欧乌山 6 0 8 0 N 4 0 8 0 E c 咸里海 3 0 5 0 N 4 5 7 5 E d 贝加尔湖 4 5 6 5 N 8 0 1 2 0 E e 中西伯利亚 6 0 8 0 N 9 0 1 2 0 E f 东亚沿海 2 5 5 0 N 1 2 0 1 4 0 E g . 中纬度 3 5 5 5 N 9 0 1 2 0 E h . 高纬度 5 5 8 0 N 9 0 1 2 0 E 在利用副高资料决定了当前天气形势所属类型后为了准确地预报出当前的具体天气状况我们根据 表1 中与系统类型对应的天气利用公式1 分别求取关键区内对应实时资料和对应系统类型资料的相似 系数R 当相似系数R 0 . 5 时即可得出当前天气形势属于某个系统类型进而得出预报结论否则当R 0 . 5 时说明当前天气形势不典型要通过主观进一步判断具体天气 其流程图为 2 . 4 预报检验 本方法在2 0 0 0 年和2 0 0 1 年夏季预报试用中收到较好的效果, 对2 0 0 0 年6 月2 4 2 9 日 7 月3 7 日 8 月2 6 日的连阴雨及暴雨天气的形势预报较好2 0 0 0 年6 月2 4 2 9 日的天气形势符合3 类影响系统见图1 2 0 0 0 年7 月3 7 日8 月2 6 日的天气形势符合6 类的影响系统见图2 特别是对2 0 0 1 年7 月下旬河南省出现的 连续性暴雨天气判断较准确, 判断结果明显符合3 类影响系统见图3 从预报与实况天气的对应情况分析 得到符合某种影响系统类型的天气形势在5 0 0 百帕的预报平均图上主要关键区的影响系统是一致的 如图1 和图3 西伯利亚到贝加尔湖地区的低压较宽广副热带高压东亚沿海脊都比较相似和系统类型 中关键区的主要影响系统相符图2 中咸里海脊较相似贝湖到高原的低槽略偏西但也基本相似 副热带高压形状不像但强度和位置比较接近从试情况看上述系统类型的确定及预报基本能体现河南 省6 8 月的天气特征具有很好的应用价值 建立 10 类天气 波动类型库 副高 6 种类型 西风带系统 9 种类型 调欧洲中心 格点资料 做 三 个 时 次 的平均图 分别取出西风带系 统 8 个关键区资料 取北纬 2040 度东 经 100170 度资料 输 出 副 高 类 型输 出 西 风 带 系 统 类 型输出天气波动系 统预报类型 做出未来 5 天的 中期天气预报 4图1 图2 图3 3 小结 ( 1 ) . 根据上述分析我们确定出影响河南夏季天气波动的1 0 种系统类型这些类型与天气对应关系清晰 为预报奠定了基础 ( 2 ) . 利用欧洲中心5 0 0 百帕高度预报场与影响天气波动的系统类型的相似检验可以对未来天气状况作出 预报2 0 0 0 2 0 0 1 年试报结果表明预报效果较好 ( 3 ) . 由于形势是复杂多变的 我们所做的工作仅包含较典型的波动类型 对不常见的天气形势判断欠准确 有待于我们在以后的工作中进一步改进和修改 参考文献 章基嘉. 中长期天气预报基础. 北京: 气象出版社, 1 9 8 3 .