我国北方一次典型强沙尘暴过程的延伸期数值预报能力分析

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-06-0944

干旱气象 ›› 2023, Vol. 41 ›› Issue (6): 944-951.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-06-0944

我国北方一次典型强沙尘暴过程的延伸期数值预报能力分析

李丹华¹(), 张强²(), 卢国阳¹, 刘丽伟¹, 任余龙², 白冰¹, 杨扬², 段伯隆³, 黄鹏程¹

1.兰州区域气候中心，甘肃兰州 730020
2.中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃兰州 730020
3.兰州中心气象台，甘肃兰州 730020

收稿日期:2022-07-24 修回日期:2023-07-25 出版日期:2023-12-31 发布日期:2024-01-03
通讯作者: 张强（1965—），男，研究员，博士生导师，主要从事陆-气相互作用、边界层与干旱研究。E-mail：zhangqiang@cma.gov.cn。
作者简介:李丹华（1991—），女，甘肃民乐人，工程师，主要从事气候监测预测和气候变化研究。E-mail：18093184011@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金重点资助项目(42230611);干旱气象科学研究基金项目(IAM202014);干旱气象科学研究基金项目(IAM202110);甘肃省气象局项目(Ms2021-16);甘肃省气象局项目(Ms2022-17);甘肃省自然基金青年科技基金计划项目(1208RJYA027);甘肃省自然基金青年科技基金计划项目(21JR7RA709);预报员复盘总结专项(FPZJ2023-138)

Numerical prediction ability analysis of extended period for a typical severe sandstorm process in northern China

LI Danhua¹(), ZHANG Qiang²(), LU Guoyang¹, LIU Liwei¹, REN Yulong², BAI Bing¹, YANG Yang², DUAN Bolong³, HUANG Pengcheng¹

1. Lanzhou Regional Climate Center， Lanzhou 730020， China
2. Institute of Arid Meteorology， CMA， Lanzhou 730020， China
3. Lanzhou Central Meteorological Observatory， Lanzhou 730020， China

Received:2022-07-24 Revised:2023-07-25 Online:2023-12-31 Published:2024-01-03

摘要/Abstract

摘要：

目前利用数值模式对延伸期以上时间尺度的沙尘天气进行客观定量预报还在尝试阶段，本文利用耦合了沙尘模块的区域气候模式RegCM-dust对我国北方一次典型强沙尘暴过程进行延伸期数值预报能力分析，并与NCEP再分析资料等分析结果进行对比。结果表明，模式模拟的起沙量大值区主要位于新疆南部、蒙古国和内蒙西部；模式对10 m风速具有一定的预报能力，但模拟风速比再分析资料风速偏小；模式模拟的沙尘柱含量和总沉降量变化能够反映沙尘暴天气过程特征；模拟的整层沙尘混合比与城市污染指数有一定对应关系，说明模式对沙尘引起的污染天气具有一定预报能力。

关键词: 北方地区, 强沙尘暴, 延伸期, 数值预报

Abstract:

Sandstorm is a serious natural disaster in north China. It is of great significance to carry out relevant research to improve the forecast level of this kind of catastrophic weather. Based on the RegCM-dust model, an extended period numerical prediction analysis of a typical severe sandstorm process in north China is conducted, and the results are compared with NCEP reanalysis data and other analysis results. The results show that the regions with high sediment discharge simulated by the model are mainly located in southern Xinjiang, Mongolia and western Inner Mongolia. The model has a certain forecasting ability for 10 m wind speed, but the simulated wind speed is smaller than the reanalysis data. The changes of dust column content and total sedimentation simulated by the model can reflect the characteristics of the dust storm weather process. The simulated sand-dust mixing ratio has a certain correspondence with the urban pollution index, which indicates that the model has certain forecasting ability for the pollution weather caused by sand-dust.

Key words: northern China, strong sandstorms, extended period, numerical forecasting

中图分类号:

P426.6
P456

李丹华, 张强, 卢国阳, 刘丽伟, 任余龙, 白冰, 杨扬, 段伯隆, 黄鹏程. 我国北方一次典型强沙尘暴过程的延伸期数值预报能力分析[J]. 干旱气象, 2023, 41(6): 944-951.

LI Danhua, ZHANG Qiang, LU Guoyang, LIU Liwei, REN Yulong, BAI Bing, YANG Yang, DUAN Bolong, HUANG Pengcheng. Numerical prediction ability analysis of extended period for a typical severe sandstorm process in northern China[J]. Journal of Arid Meteorology, 2023, 41(6): 944-951.

图/表 9

表1 模式输入数据及参数化方案

Tab.1 The input data of the RegCM-dust model and parameterization scheme

输入数据	参数化方案
CFS预测的海温资料	行星边界层方案为Holtslag PBL方案
CFS预测的海温资料	海洋通量方案为Zeng方案
CFS 模式2月28日起报的未来30 d预报数据（高度场、温度、风速、相对湿度）	压力梯度方案为Usefull Fields方案
CFS 模式2月28日起报的未来30 d预报数据（高度场、温度、风速、相对湿度）	辐射传输方案为NCAR CCM3方案

图1 2021年3月14日08：00至17日08：00能见度（阴影，单位：km）和500 hPa高度场（等值线，单位：gpm）分布

Fig.1 The distribution of visibility （the shaded， Unit： km） and 500 hPa height field （contour lines， Unit： gpm） from 08：00 March 14 to 08：00 March 17， 2021

图2 2021年3月14日08：00至17日08：00 PM10质量浓度分布（单位：μg·m-3）

Fig.2 The distribution of PM10 mass concentration from 08：00 March 14 to 08：00 March 17， 2021 （Unit： μg·m-3）

图3 2021年3月14—18日模式模拟（左）与NCEP 再分析资料（右）的10 m风速对比（单位：m·s-1）（箭头是风矢量，阴影为风速）

Fig.3 The comparison of 10 m wind speed simulated by the model （the left） and from NCEP reanalysis data （the right） during 14-18 March 2021 （the arrows for wind vectors， the shadow for wind speed）

图4 2021年3月14—17日模式模拟的沙尘总排放量分布（单位：mg·m-2）

Fig.4 Distribution of total dust emissions simulated by the model during 14-17 March 2021 （Unit： mg·m-2）

图5 2021年3月14—17日不同粒径粒子起沙率逐日分布（单位：mg·m-2）

Fig.5 Daily distribution of dust emission rate of particles with different sizes from 14 to 17 March 2021 （Unit： mg·m-2）

图6 2021年3月14—17日08：00不同粒径粒子沙尘柱含量逐日分布（单位：mg·m-2）

Fig.6 Daily distribution of sand and dust column content of particles with different particle sizes at 08：00 from 14 to 17 March 2021 （Unit： mg·m-2）

图7 2021年3月14—17日模式模拟的沙尘总沉降量分布（单位：mg·m-2）

Fig.7 The distribution of total sand and dust deposition simulated by the model from 14 to 17 March 2021 （Unit： mg·m-2）

图8 2021年3月14—18日沙尘暴过程模拟的沙尘混合比与代表站点空气质量指数（AQI）变化

Fig.8 The daily variation of sand dust vertical mixing ratio simulated by the model during the sandstorm process from 14 to 18 March 2021 and air quality index （AQI） at representative stations

参考文献 31

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Numerical prediction ability analysis of extended period for a typical severe sandstorm process in northern China

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