叶茂, 吴钲, 翟丹华, 等. 2024. CMA-MESO模式对2020年夏季四川盆地及周边降水预报性能的评估[J]. 大气科学, 48(5): 1901−1915. YE Mao, WU Zheng, ZHAI Danhua, et al. 2024. Precipitation Forecast Performance of CMA-MESO Model in the Sichuan Basin and Surrounding Areas during Summer 2020 [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 48(5): 1901−1915.
DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.22173
2020年夏季四川盆地及周边的强降水过程频发，6～7月西南地区东部总降水量较常年偏多5成，针对2020年夏季开展降水预报评估能够有相对多的样本体现CMA-MESO的降水预报性能。
基于2020年夏季（6～8月）地面—卫星—雷达三源融合逐时降水产品，以小时平均降水量、降水频率和降水强度等降水特征为指标，细致地评估了CMA-MESO对四川盆地及周边地区的降水预报性能，进而讨论了模式预报偏差的可能成因。主要结论如下：
（1）四川盆地及周边地区的小时平均降水量和降水频率的空间分布较一致，大值区位于四川盆地西部、北部和东部的高海拔山区，而降水强度大值区主要位于山脉迎风坡一侧。CMA-MESO较好把握了夏季降水的空间分布特征，但预报的降水量和频率大值区位置偏南，对量值的预报也存在偏差：青藏高原东南缘至四川盆地以西地区呈明显的降水量预报正偏差，这源于模式对降水频率和强度的共同高估；四川盆地的降水量预报偏差不明显，这是模式对降水频率的高估与降水强度的低估互相抵消的结果。
图 2020年夏季观测（左列）、预报（中间列）的小时平均（a、b）降水量（单位：mm h−1）、（d、e）降水频率和（g、h）降水强度（单位：mm h−1）及其偏差（右列，预报减去观测值）分布。黑色虚线为四川盆地区域500 m地形高度线。
（2）CMA-MESO较好预报了四川盆地及周边地区降水量和频率峰值时间位相自西向东逐步滞后的特征，能够把握区域平均的降水量和频率清晨主峰、傍晚次峰的双峰形态以及降水强度的单峰特征，但预报的降水日变化位相超前于观测。CMA-MESO对降水量傍晚次峰值的明显高估来自对降水频率和强度的共同高估，这和模式高估四川盆地以东和以南地区的午后至傍晚降水峰值区范围有关。
图 2020年夏季研究区域平均的降水量预报偏差日变化（黑色实线，单位：mm h−1）及小时降水量预报偏差逐日演变（填色，单位：mm h−1）：（a）有效降水；（b）一般性降水；（c）强降水。（b、c）中红色虚线分别表示一般性降水、强降水的降水量预报偏差贡献率的日变化。
（3）CMA-MESO预报的逐时降水量均大于观测，明显的预报正偏差发生于夜间（21:00至次日03:00）和午后至傍晚（14:00～20:00），其中夜间预报偏差主要由一般性降水（0.1～10 mm h−1）预报偏差所贡献，而午后至傍晚的预报偏差由强降水（≥10 mm h−1）预报偏差主导。模式较好把握了夜间一般性降水（午后强降水）以超过3 h（不超3 h）事件为主的特征，但预报的短时降水事件偏多。
图 2020年夏季平均14:00（a）2 m相对湿度（RH2m）、（b）对流有效位能（CAPE，单位：J kg−1）以及（d）沿图8f中CD段的比湿（填色，单位：g kg−1）和涡度场（等值线，单位：10−6 s−1，实线表示正值，虚线表示负值）垂直剖面的预报偏差（CMA-MESO模拟值减ERA5再分析场）分布；（c）2020年夏季观测（蓝线）和预报（红线）的武陵山站的2 m相对湿度（RH2m）日变化曲线。（b、d）中灰色阴影表示地形。
（4）夜间一般性降水的预报正偏差大值区位于青藏高原东南缘至四川盆地西部，这是由模式预报的偏强的对流层低层偏东气流及水汽输送，在青藏高原东南缘的迎风坡地形配合下造成。午后至傍晚时段的强降水预报正偏差主要分布于四川盆地以东和以南地区，这是因为模式预报了偏强的辐合上升运动、充沛的水汽供应和不稳定的大气状态，热力和动力场的预报偏差有利于触发虚假的强降水。
2020年为气候上的异常年份，西南地区降水较常年偏多（Hu et al., 2021; 李永华等, 2022）。本文分析了2020年夏季四川盆地及周边地区的降水日变化特征，系统评估了CMA-MESO的降水预报性能，但还应采用长时间序列的数据开展不同气候背景下的评估分析。研究发现模式对热力和动力场存在一定预报偏差，后续应结合模式开展模式物理参数化、动力方案或地形相关参数的敏感性试验，以进一步理解预报偏差的可能成因。
