2020年2月辽宁一次暴雪过程天气学成因与预报偏差分析.pdf

第3 9 卷第4期2023 年8 月谭政华，张爱忠，阎琦，等.2 0 2 0 年2 月辽宁一次暴雪过程天气学成因与预报偏差分析 J.气象与环境学报，2 0 2 3,3 9（4）：0 108.TAN Zhenghua,ZHANG Aizhong,YAN Qi,et al.Analysis of the synoptic causes and forecast deviation of a snowstorm process in Li-aoning province in February 2020 J.Journal of Meteorology and Environment,2023,39(4):01-08.气象与环境学报JOURNAL OF METEOROLOGY AND ENVIRONMENT2020年2 月辽宁一次暴雪过程天气学成因与预报偏差分析Vol.39 No.4August 2023谭政华1,2张爱忠3阁琦1,2杨瑞雯1,2关雨姗4（1.中国气象局沈阳大气环境研究所，辽宁沈阳110 16 6；2.辽宁省气象台，辽宁沈阳110 16 6；3.民航东北地区空中交通管理局空管中心气象中心，辽宁沈阳110 16 9；4.辽宁省气象装备保障中心，辽宁沈阳110 16 6)摘要：采用NCEPFNL再分析资料，对辽宁地区2 0 2 0 年2 月1416 日强降雪过程进行诊断，并对数值模式的预报偏差及其与影响系统的相关性进行分析。结果表明：受中国华北地区高空槽及黄海北部低压倒槽共同影响，南支锋区的偏南暖湿气流沿北支锋区的偏北风回流冷垫爬升，形成水汽辐合和抬升运动，为此次强降雪过程的发生提供了有利的动力条件。CMA一GFS模式对强降雪中心的降水强度预报偏小,但强降雪落区预报基本准确;ECMWF对降水强度预报较为准确，但强降雪落区预报偏西、范围明显偏大。ECMWF对本次强降雪过程的长时效（3.5 d)预报相对准确，时效临近时降水预报有转折性变化并出现明显预报偏差。诊断结果表明,此次强降雪过程中降水预报的转折性变化与高、低空低压系统的预报偏差显著相关，尤其是低空低压系统的预报偏差，与强降雪落区上空两条水汽通道的比湿存在显著相关，低压系统预报偏强与比湿偏大相对应，导致模式中的日本海水汽输送作用偏强，可能是造成降水预报出现明显偏差的原因。关键词：暴雪天气；诊断分析；预报偏差中图分类号：P458.1*21引言暴雪天气是中国东北地区冬季主要的灾害性天气之一，对该地区交通运输和农业生产有较大影响 ，暴雪天气的发生机制一直是气象部门科研和业务人员关注的重点。较多研究从诊断分析和数值模拟等方面,对强降雪天气的动力机制 2-4、地形影响 5 、物理过程 6 、水汽输送 7 特征进行分析。有研究通过个例分析,探讨降雪过程中的雨雪转换 9 1及数值模式预报偏差成因 10 暴雪天气发生的动力条件方面，阎琦等 2 对比分析辽宁两次暴雪过程的诊断结果表明，对流层低层8 5 0 hPa低涡是导致水汽辐合和动力抬升的关键因素,其对暴雪天气的发生较为重要。吴庆梅等 3 分析北京地区一次回流暴雪过程表明，中低层暖湿空气沿冷空气爬升的锋生作用是造成暴雪的主要原因。陈雪珍等 4 分析中国华北中南部一次暴雪过程表明,9 2 5 hPa低层东风急流是边界层冷空气垫形成收稿日期：2 0 2 2-0 3-0 3；修订日期：2 0 2 2-0 9-2 2。资助项目：民航东北地区空中交通管理局项目“强降雪预报综合订正技术研究”、中国气象局创新发展专项（CXFZ2023J014）、中国气象局沈阳大气环境研究所和东北冷涡研究重点开放实验室联合开放基金（2 0 2 0 SYIAE10，2021SYIAEKFZD03，2 0 2 1S Y IA E K F M S 0 6）、环渤海区域科技协同创新基金（QYXM202104）、辽宁省气象局核心攻关项目（LNCP202204）和辽宁省气象局科研项目（BA202102）共同资助。作者简介：谭政华，男，19 9 1年生，工程师，主要从事天气动力学和客观预报技术研究，E-mail:ln-。通信作者：阎琦，女，正研级高级工程师，E-mail:。文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1673-503X.2023.04.001降水强度增大了4 6 mm。暴雪天气的水汽条件和物理过程方面，梁军等 6 通过分析大连地区一次区域暴雪过程的数值模拟结果表明,强降雪的发展与对流层中上层冰相粒子含水量分布和变化有关。蒋大凯等 7 根据辽宁地区强降雪过程的水汽输送方向，将其分为北上水汽型和东北上水汽型，前者水汽条件充沛而动力条件较弱,后者与之相反。徐爽等 8 分析了辽宁地区三次降雪天气的GPS水汽变化特征表明,降雪开始前615 h存在大气可降水量增加的现象,且 GPS反演的大气可降水量与降雪强度存在较好的正相关。马梁臣等 9 分析张家口冬奥赛区一次雨雪转换过程的降水相态表明，低层暖平流为降水过程提供了水汽和能量条件，低层风向转换和冷平流输送是相态转换的有利条件和预报指标。彭霞云等 10 针对浙江省的原因,而高、低空急流的耦合作用为降雪提供了动力抬升作用。谷秀杰等 5 分析地形对河南东南部一次极端暴雪过程的影响，指出地形抬升使迎风坡的2一次局地强降雪过程的分析表明,冰晶融化等物理过程是造成低层降温、降雪形成的关键因素,而对降水过程中的非绝热加热作用考虑不足，是导致此次降雪预报出现误差的主要原因。国内已有较多强降雪天气形成机制的研究，但对强降雪过程中数值模式预报偏差及其成因的分析相对较少，一定程度限制了对数值预报的订正水平。本文以2 0 2 0 年2 月辽宁地区一次暴雪天气过程为例,简要分析此次强降雪过程的成因,重点讨论EC-MWF数值模式在本次过程中的预报偏差特征,并初步分析预报偏差的可能原因,以期为该地区类似环流背景下的强降雪天气预报提供参考。1资料与方法选用2 0 2 0 年2 月14日0 8 时至16 日2 0 时国家级地面气象观测站逐小时观测资料，要素包括小时降水量和积雪深度。再分析资料为美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Predic-tion,NCEP）的NCEPFNL大气再分析产品，水平分53N(a)56050N48N35N56843NF58438N20N115E120E125E130E0.12.5 5 10 20 30图a降水量单位为mm；图b黑色等值线为5 0 0 hPa高度场，单位为dagpm，填色部分为8 5 0 hPa温度平流，单位为10-5 Ks-1，图12 0 2 0 年2 月14日0 8 时至16 日2 0 时累计降水量（a）、平均5 0 0 hPa高度场和8 5 0 hPa温度平流（b）Fig.1 Distributions of the accumulation precipitation(a),mean 500 hPa geopotential height field and 850 hPa temperatureadvection(b)and mean sea level pressure fields from 08:00 on February 14 to 20:00 on February 16,2020来的最强降雪天气过程。辽宁东部山区年平均降雪量为3 0 mml13,本次过程最大降水量接近上述地区的年平均降雪量。2020年2 月14日0 8 时至16 日2 0 时5 0 0 hPa高度场和8 5 0 hPa温度平流、海平面气压场见图1b、图1c。由图1b和图1c可知,本次强降雪过程期间，贝加尔湖以西的中高纬度地区有阻塞高压建立，为持续时间较长的降雪天气提供了稳定的环流背景。强降雪的主要影响系统为位于华北地区的5 0 0 hPa高空槽和黄海北部的地面低压倒槽。5 0 0 hPa高空槽前的西南气流引导暖湿气流北上,8 5 0 hPa为较强暖平流。同时，贝加尔湖阻塞高压前部的偏北气流引导冷平流向南输送，冷、暖平流在辽宁东南部交汇气象与环境学报辨率为11,时间分辨率为6 h。三种数值预报资料包括 CMA-GFS（空间分辨率0.2 5 0.2 5）、ECM-WF(空间分辨率0.12 5 0.12 5）、NCEP（空间分辨率0.50.5），起报时间为2 0 2 0 年2 月10 日0 8 时至14日0 8 时（每12 h一次）,预报时效均为2 40 h。应用的研究方法为物理量诊断和相关分析。在降水成因讨论时计算了温度平流、锋生函数等物理量,计算方法见文献 2,11。强降雪的水汽来源、数值预报偏差的成因分析，主要应用相关分析方法，计算方法见文献 12 。2结果分析2.1引强降雪成因2020年2 月14日0 8 时至16 日2 0 时，辽宁地区出现强降雪天气过程，落区集中在辽宁东南部,该地区累计降水量普遍为10 mm以上，局部降水量达2040mm（图1a）。强降雪中心出现在本溪市桓仁县,过程累计降水量达3 6 mm;17日0 8 时,桓仁站积雪深度达3 5 cm，为特大暴雪量级，是该站2 0 0 9 年以(b50N544i030552102035N5601025568576135E72E-20-18-16-14-12-10-6-4481012 14 16灰色阴影区为青藏高原区域；图c等值线为海平面气压场，单位为hPa。以及海平面气压场(c)形成强锋区。锋区位置与本次过程的强降水落区相对应,表明强降雪（图1a）与冷暖平流交汇形成的强锋区相关。2020年2 月15 日0 8 时大尺度环流形势配置、垂直结构及强降雪落区的水汽输送见图2。由图2 a可知,此次强降雪过程的最强降水时段（14日2 0 时至15 日2 0 时，以15 日0 8 时为代表），东北地区500hPa受南、北两支锋区影响，北支锋区位于45 N附近,呈东西向分布;南支锋区位于华北地区的高空槽前,锋区最北端位于40 N附近,锋区东南侧为黄海北部的地面低压倒槽。强降水落区上空的大尺度环流垂直结构表明（图2 b，沿图2 a中的红线做垂直部面），低层为北支锋区的偏北风回流形成的冷垫，第3 9 卷104010401045101520N87E102E1035103010251020117E132E72E87E102E117E132E第4期谭政华等：2 0 2 0 年2 月辽宁一次暴雪过程天气学成因与预报偏差分析3以干空气下沉运动为主，厚度自东南向西北逐50Na40N1040103230NL30茶110E51015202530354045图a等值线为海平面气压，单位为hPa,矢量箭头为5 0 0 hPa的u、v 风场合成，单位为ms-1,填色部分为5 0 0 hPa锋生函数，单位为10-Ks-l，填色的实心圆点为站点观测前6 h累计降水量，单位为mm;图b黑色等值线为径向风速v场，单位为ms-,红色实线为v=0ms-1等值线，蓝色等值线为雪水混合比，单位为10-2 kgkg-1,矢量箭头为v、-10 0 合成，填色部分为比湿，单位为gkg-，为降水中心位置；图c填色部分为14日0 8 时至16 日2 0 时强降雪中心（12 4E,41N)850hPa雪水混合比逐6 h演变与8 5 0 hPa水汽通量的相关系数（通过置信度为9 0%的显著性检验），矢量箭头为雪水混合比逐6 h演变与水汽通量u、V 分量相关系数合成（加粗部分为雪水混合比变化与水汽通量的u或v分量图2 2 0 2 0 年2 月15 日0 8 时大尺度环流形势配置（a）、垂直结构(b)及强降雪落区的水汽输送(c)Fig.2 Distributions of the large-scale circulation pattern configuration(a),vertical structure(b),and water vaportransport in the snowstorm area(c)at 08:00 on February 15,2020冷垫爬升产生的上升运动，与地面低压倒槽顶部的水平辐合及高空槽前正涡度平流造成的大尺度抬升运动叠加,在12 4E附近7 0 0 40 0 hPa形成强烈上升运动区。该上升区6 0 0 hPa以下的对流层中低层水汽含量充沛，比湿3 gkg-l，且9 0 0 hPa 附近为雪水混合比大值中心，达0.2 410-kgkg-1,与强降雪中心基本一致。利用整个降水过程期间强降雪中心附近850hPa雪水混合比的逐6 h演变序列,计算其与相同高度水汽通量及其u、V 分量的相关系数，对强降雪落区上空的水汽输送进行追踪表明（图2 c），强降雪落区上空存在两条水汽输送通道：一条位于黄海北部12 5 E附近,呈南北向分布，引导东海、黄海的水汽输送至辽宁东南部；另一条位于朝鲜半岛东部沿岸,呈西北一东南向分布,引导日本海水汽输送至强降水落区。其中,12 5 E附近的南北向水汽通道上，水汽通量变化与强降雪落区8 5 0 hPa雪水混合比的相关较为显著，为此次强降雪的主要水汽来源。综上所述,此次强降雪由5 0 0 hPa高空槽和地面低压倒槽共同影响,南、北两支锋区的相互作用是强降雪发生的关键因子。另外，强降雪落区上空充沛的水汽、强烈的垂直上升运动以及大尺度环流形势配置对水汽输送和水汽辐合的影响，为此次强降雪的发生提供了有利条件。2.2强降雪过程预报及数值预报偏差辽宁省气象台于2 0 2 0 年2 月13 日以重大气象信息专报形式发布了此次强降雪预报，但预报的暴渐增大；中层（冷垫上)有偏南风引导的暖湿气流沿471040300400mm2.550010242.01.56001.00.57000.18009001000120E130E42N282420271-0.240.040.02121.9E,43.7N124.1E,41.0N123.0E,42.3N2.02.53.03.54.04.55.05.56.0相关系数通过置信度为9 0%显著性检验）。-0.02-0.04-0.06-0.08-0.180.200.22125.2E,39.7N雪落区范围偏大，预报偏差主要出现在辽宁西部（图略）。2 0 2 0 年2 月13 日2 0 时起报的CMAG F S、ECMWF、NC E P模式14日0 8 时至16 日2 0 时累计降水量预报与观测实况对比见图3。由图3 可知，ECMWF模式的降水强度预报较为准确，但强降雪落区位置预报偏西、范围偏大,在辽宁中西部地区预报大范围大雪、暴雪量级降水,与实况相比误差超过两个量级。CMA-GFS 模式对强降雪中心的降水强度预报较实况偏小,但对强降雪落区的范围预报基本接近实况，尤其准确预报了强降雪向弱降雪的过渡区域（位于辽宁中部）。NCEP模式的预报介于ECMWF和CMA-GFS之间,即强降雪中心的降水量级预报较为准确，但强降雪落区范围预报偏大。2.3预报偏差成因此次强降雪过程中，不同数值模式对辽宁西部地区的降水量预报差异较大。以ECMWF模式为例,从预报的调整过程、降水预报的敏感天气系统预报偏差及可能对其产生影响的因子3 个方面，探讨强降雪过程预报偏差的原因。2.3.1ECMWF降水预报ECMWF模式2 0 2 2 年2 月10 日2 0 时、12 日08时、12 日2 0 时3 个起报时次的累计降水量预报（14日0 8 时至16 日2 0 时）见图4。ECMWF从10日2 0 时起第一次对强降雪过程做出预报，,12 日08时出现降水量预报的转折性变化,之后的降水中心强度逐渐接近实况，但暴雪落区的范围明显增大。12日2 0 时起报的暴雪落区几乎覆盖辽宁全省，此时37N0.100.1232N-0.82-0.71-0.58-0.500.50 0.580.710.82120E125E130E135E30.020.04距离降雪过程开始还有3 6 h。辽宁省气象台针对此(a)5.042.6N5.0.10.041.6N40.6N39.6N85.038.6N118.8E填色部分为模式降水量预报，圆圈内填色部分为站点降水实况，单位均为mm；等值线为观测降水量2.5 mm、5.0 m m、10.0 m m 的等值线。图3 2 0 2 0 年2 月13 日2 0 时起报的CMA-GFS(a）、E CM W F（b）、NCE P(c）模式14日0 8 时至16 日2 0 时Fig.3 Distributions of the comparison results between the cumulative precipitation forecasted by the CMA-GFS(a),ECMWF(b),and NCEP(c)models and the observations from 08:00 on February14 to 20:00 on February 16 initiatized at 20:00 on February 13,2020a50.5N45.5N40.5N气象与环境学报次暴雪过程的预报服务产品于13 日发布，12 日出现(b)5.010.042.6N10.0Q41.6N2.5825885.0810.0120.8E122.8E第3 9 卷5.05.00.042.6N41.6N2540.6N2.55.039.6N5.038.6N124.8E118.8E累计降水量预报与观测实况对比(b)50.5N45.5N40.5N5.010.02.540.6N2.539.6N5.010.038.6N120.8E122.8E10.0口10.0124.8E118.8E(c)50.5N45.5N40.5N30.020.010.05.02.50.1120.8E122.8E124.8E10.05.02.50.135.5N110E115E120E125E130E135E图4ECMWF模式2 0 2 2 年2 月10 日2 0 时（a）、12 日0 8 时（b）和2 0 时（c）起报的14日0 8 时至Fig.4 Distributions of the accumulation precipitation forecasted by the ECMWF model from 08:00 on February 14 to 20:00on February 16,initialized at 20:00 on February 10(a),08:00(b)and 20:00(c)on February 12,2022的模式预报转折性变化对服务产品的预报结论影响较大。2.3.2ECMWF环流形势预报2.3.2.1500 hPa高度场选取2 0 2 0 年2 月15 日2 0 时作为强降雪过程代表时段，以ECMWF模式分析场为实况，对比ECM-WF第一次对此次强降雪过程做出准确预报（10 日20时)和降水预报出现转折性变化（12 日0 8 时)两个关键时次的5 0 0 hPa高度场预报（图5）。10 日20时起报的ECMWF模式对东亚地区的大尺度环流形势做出了基本准确的预报，但对强降雪的主要影响系统一华北地区的高空槽强度预报偏弱,对贝加尔湖阻塞高压的强度预报偏弱且位置偏西。12 日08时起报的预报场中，贝加尔湖阻塞高压位置和强度的预报偏差明显减小，但华北地区高空槽强度预报明显偏强且位置偏东。15 日2 0 时分析场中，华北上空高空槽的位置在115 E附近，强度为5 40 dag-pm;而12 日0 8 时起报的预报场中,华北地区上空为35.5N110E115E120E125E130E135E110E115E120E125E130E135E降水量单位为mm。16日2 0 时累计降水量预报闭合低涡，中心位置在12 0 E附近，强度为5 3 6 dag-pm,表明降水预报出现转折性变化时次,ECMWF模式对华北地区5 0 0 hPa高空槽强度预报偏强，位置偏东。前后两个时次（12 日0 8 时与11日2 0 时)数值模式对15 日2 0 时5 0 0 hPa高度场的预报调整表明（图5 b），12 日0 8 时，中国华北地区的高空槽强度预报较上一时次明显增强，相邻两个起报时次的预报调整幅度3 dagpm,表明ECMWF模式对低槽系统强度预报逐渐增强的过程与降水预报的转折性变化存在对应关系。2.3.2.2海平面气压场ECMWF模式2 0 2 0 年2 月10 日2 0 时、12 日08时起报的15 日2 0 时海平面气压场预报及其与分析场对比见图6。由图6 可知,与5 0 0 hPa的预报调整过程类似,10 日2 0 时,ECMWF对强降雪落区做出准确预报，但对影响强降雪过程的低层天气系统，黄海北部的地面低压倒槽位置预报明显偏南，以1020hPa等压线为倒槽顶部位置参考，预报场中的35.5N口第4期倒槽位置比分析场偏南近8 个纬度。12 日0 8 时,海(a)55NF55645N56035N57225N85E图5ECMWF模式2 0 2 0 年2 月10 日2 0 时（a）、12 日0 8 时（b）起报的15 日2 0 时5 0 0 hPa高度场预报及其与分析场对比Fig.5Distributions of the comparison results of geopotential height fields forecasted and analyzed by the ECMWF model55N(a)245N35N1035.01035.025N100E黑色等值线为预报场，红色等值线为15 日2 0 时分析场，图b填色部分为12 日0 8 时与11日2 0 时两个起报时次的图6 1ECMWF模式2 0 2 0 年2 月10 日2 0 时（a）、12 日0 8 时（b）起报的15 日2 0 时海平面气压场预报及其与分析场对比Fig.6 Distributions of the comparison results of sea level pressure fields forecasted and analyzed by the ECMWF modelinitialized at 20:00 on February 10(a)and 08:00 on February 12,2020强度增强,增强幅度达3 hPa 以上,且调整后的倒槽顶部位置较分析场略偏北，表明随降水预报的转折性变化,对流层低层也出现了低压系统强度预报增强的趋势。综上所述,ECMWF模式对大尺度环流形势的预报随起报时间的临近逐渐接近实况，但对高、低层低压系统强度的预报存在逐渐增强的趋势，导致强降雪的主要影响系统预报偏差增大。另外，大尺度环流形势的预报调整过程也与降水预报的转折性变化相关。2.3.3辽宁西部降水预报的敏感天气系统选取朝阳站为代表，以该站2 0 2 0 年2 月10 日20时至14日0 8 时之间的8 个起报时次累计降水量（14日0 8 时至16 日2 0 时）预报、与相同时段8 个起报时次的15 日2 0 时5 0 0 hPa高度场和海平面气压场预报求相关,得到相关系数空间分布（图7）。由图7谭政华等：2 0 2 0 年2 月辽宁一次暴雪过程天气学成因与预报偏差分析5605565605645605525605645687257257657695E105E黑色等值线为预报场，红色等值线为15 日2 0 时分析场；图b填色部分为12 日0 8 时与11日20时两个起报时次的15 日2 0 时5 0 0 hPa高度场预报之差，单位为dagpm。initialized at 20:00 on February 10(a)and 08:00 on February 12,20201035.01020.01035.01035.01035.01035.01027.535N1035.01027.51020.0151020.01027.5110E120E15日2 0 时海平面气压场预报之差，单位为hPa。5平面气压场预报出现明显调整，调整后的低压倒槽(b)55656055N56445N540544115E1027.51027.1020.0130E3.02.52.01.51.0560-1.054054455255635N560564-572568456456857257257625N6125E135E55N45N25Nb140E100E可知,ECMWF模式对朝阳站累计降水量的预报调整与5 0 0 hPa贝加尔湖阻塞高压、华北地区高空槽、黑龙江东北部高空槽及黄海北部地面低压倒槽强度和位置的预报调整存在显著相关（通过置信度9 0%的显著性检验），表明上述天气系统为此次强降雪过程降水预报的敏感系统。强降水过程的两个主要影响系统,华北地区高空槽的5 0 0 hPa高度场、黄海北部地面低压倒槽的海平面气压场预报与朝阳站累计降水量预报呈显著负相关,表明朝阳站降水量预报偏大与上述低压系统的强度预报偏强密切相关，即上述两个敏感天气系统的强度对辽宁西部地区的降水量预报有显著影响。5 0 0 hPa贝加尔湖阻塞高压西侧、黑龙江东南部高空槽南侧的高度场预报与降水预报显著正相关，表明贝加尔湖阻塞高压位置预报偏西与朝阳站降水量预报偏大密切相关，黑龙江东南部高空槽位置预报偏南与朝阳站降水量预报偏-1.5-2.0-2.5口-3.085E95E1035.0110E105E1027.51020.01027.1020.0120E130E115E1027.51027.51020.0125E 135E3.02.52.01.51.0-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0140E6气象与环境学报第3 9 卷0.900.80小密切相关，即上述两个敏感天气系统位置对辽宁(a)56055N56445N56035N57225Nb85E图7 2 0 2 0 年2 月10 日2 0 时至14日0 8 时8 个起报时次朝阳站累计降水量（14日0 8 时至16 日2 0 时）预报与15 日2 0 时Fig.7 Distributions of the correlation coefficients of 500 hPa geopotential height field(a)and sea level pressure field(b)(forecasted at 20:00 on February 15)with the cumulative precipitation at Chaoyang station forecasted from 08:00 onFebruary 14 to 20:00 on February 16,with 8 times initialized from 20:00 on February 10 to 08:00 on February 14,20202.3.4敏感天气系统预报偏差及影响2022年2 月10 日2 0 时至14日0 8 时起报的敏感系统(5 0 0 hPa华北地区高空槽、黄海北部地面低压倒槽)强度预报偏差及敏感区海平面气压预报偏差与15 日2 0 时8 5 0 hPa比湿预报的相关系数见图8。由图8 a可知，从12 日开始，两个敏感系统先后出现预报偏强的偏差特征,其中,低层（地面）系统预55(a)432-3-4-520时10日图8 2 0 2 2 年2 月10 日2 0 时至14日0 8 时起报的敏感系统预报偏差（a）及敏感区海平面气压预报偏差Fig.8 Variation of the prediction deviation of sensitive system initialized from 20:00 on February 10 to 08:00on February 14(a)and the distribution of the correlation coefficient between the prediction deviation系数（图8 b）。结合前文此次强降雪过程水汽输送条件的分析表明，低层敏感系统的海平面气压预报偏差与强降雪落区上空两条水汽通道上的8 5 0 hPa比湿预报呈显著负相关,即低压倒槽强度预报偏强西部地区的降水量预报有显著影响。55N-556(b)45N5405445521560564568572576795E105E图a和图b等值线分别为15 日2 0 时5 0 0 hPa高度和海平面气压分析场，单位分别为dagpm和hPa，500 hPa高度场(a）、海平面气压场(b)预报的相关系数报的转折有重要影响。选用10 日2 0 时至14日0 8 时8 个起报时次，计算低层敏感系统（黄海北部地面低压倒槽)的预报偏差（图8 a）与15 日2 0 时8 5 0 hPa比湿预报场的相关55N(b)432-4-520时20时11日12日时间黄海北部地面低压倒槽；500hPa中国华北地区高空槽与15 日2 0 时8 5 0 hPa比湿预报的相关系数(b)of sea level pressure in a sensitive area and the specific humidity at 850 hPaat 20:00 on February 15,2022(b)0.670.581032102035N103225N115E125E填色均为相关系数（通过9 0%显著性检验区域）。20时120E13日填色部分为相关系数通过置信度9 0%的显著性检验，黑色等值线为15 日2 0 时8 5 0 hPa比湿分析场2 gkg等值线。（海平面气压预报偏低）、水汽通道上的8 5 0 hPa比湿预报偏大。其中日本海水汽通道的比湿预报与低层敏感系统强度预报偏差的关系更为密切，二者相关系数在统计上呈高度显著。对比15 日2 0 时-0.58-0.67-0.80-0.9010201032576135E85E报偏强的出现时间较对流层中层（5 0 0 hPa）系统更早,与前文给出的降水预报转折变化时间（12 日08时)对应,表明低层系统强度预报偏差对降水预50N45N40N35N30N110E95E115E105E125E115E130E125E135E135E0.900.800.670.58-0.58-0.67-0.800.90第4期850hPa比湿分析场中2 gkg-1等值线位置可知（图8 b），低层敏感系统预报偏强可能导致日本海水汽输送预报偏强、辽宁中西部地区8 5 0 hPa水汽含量预报偏大、降水量预报偏大,最终造成ECMWF模式强降雪落区范围预报偏大。综合来看,ECMWF模式对此次强降雪过程主要影响系统的强度预报偏强，是造成降水预报偏差的主要原因,尤其是低层系统强度的预报偏差，可能导致降水预报出现转折性变化。此外，低层低压系统强度预报偏强导致日本海水汽输送偏强，造成ECMWF模式降水预报的大雪、暴雪落区范围预报偏大。3结论与讨论（1)2 0 2 2 年2 月14一16 日辽宁地区强降雪过程期间,中高纬度上空有阻塞高压建立,形成稳定的环流形势。受华北地区5 0 0 hPa高空槽及黄海北部地面低压倒槽的共同影响，冷、暖平流在辽宁东南部交汇形成强锋区。北支锋区造成冷空气回流形成对流层低层冷垫,南支锋区偏南暖湿气流沿冷垫爬升,叠加大尺度天气系统造成的水汽输送与抬升运动，为此次强降雪过程提供了动力和水汽条件。(2)CMA-GFS、E CM W F、NCE P三种数值模式对此次强降雪过程的降水量预报均存在一定偏差。CMA-GFS模式对强降雪中心的降水强度预报较实况偏小，但强降雪落区范围预报与实况基本接近。ECMWF模式对降水中心的强度预报较为准确,但强降雪落区预报明显偏西且范围偏大。NCEP模式的降水强度预报和强降雪落区预报介于CMAG F S和ECMWF之间。(3)ECMWF模式对此次强降雪过程的长时效预报相对准确,可用时效达3.5 d。随着预报时效临近,降水预报出现转折性变化,转折后的降水预报明显偏强。ECMWF模式降水预报的这种转折性变化与高、低空低压系统预报偏强具有显著相关性。高、低层低压系统强度在预报调整过程中呈逐渐加强的趋势，尤其低层低压系统强度预报偏强导致日本海水汽输送偏强，可能是降水预报出现转折性变化的原因。（4)本文仅通过分析一次暴雪天气个例，探讨ECMWF模式的强降雪预报偏差及其可能原因。需要注意的是，上述预报偏差特征和成因,还需在大量相似个例中进行统计验证,判断其是否具有普适性。此外,此次强降雪过程的预报调整中,除主要影响系统强度和位置预报偏差外,5 0 0 hPa西风带上其他槽脊系统的预报偏差也可能对降水预报产生影响，体谭政华等：2 0 2 0 年2 月辽宁一次暴雪过程天气学成因与预报偏差分析2016,25(6):184-192.2 阎琦，温敏，陆井龙，等.两次引发辽宁暴雪过程低涡的动力发展机制 J.气象，2 0 16,42（4）：40 6-414.3吴庆梅,杨波，王国荣.北京地区一次回流暴雪过程的锋区特征分析J.高原气象,2 0 14,3 3（2)：5 3 9-5 47.4 院陈雪珍,慕建利,赵桂香，等.华北暴雪过程中的急流特征分析 J.高原气象,2 0 14,3 3（4）：10 6 9 10 7 5.5谷秀杰,苏爱芳,张宁,等.地形对豫东南一次极端暴雪影响分析 J.气象与环境学报，2 0 19,3 5（6）：14-20.6梁军,张胜军,王树雄，等.大连地区一次区域暴雪的特征分析和数值模拟 J.高原气象，2 0 10,2 9（3：744-754.7 蒋大凯,闵锦忠，阎琦，等.辽宁两类降雪过程的对比及定量降雪预报指标 J.气象科学，2 0 12,3 2（2）：219-225.8 徐爽，胡鹏宇，梁红，等.2 0 17 2 0 18 年辽宁地区三次降雪天气的GPS水汽变化特征 J.气象与环境学报,2 0 19,3 5(5):2 7 -3 6.9 马梁臣，马洪波，张曦丹，等.冬奥会张家口赛区一次降水相态特征分析J.气象与环境学报,2 0 2 2,3 8(1):1-7.10彭霞云，刘汉华，李文娟，等.一次局地暴雪过程低层降温机制分析 J.气象,2 0 2 0,46（8）：10 15-10 2 5.11 段旭,段玮，张亚男，等.利用锋生函数对2 0 0 8 年年初昆明准静止锋生消过程的诊断分析 J大气科学，2019,43(2):325-338.【12 王毅，马杰，代刊.“7 20华北强暴雨集合预报的中期预报转折和不确定性分析J.气象，2 0 18,44（1）：53-64.13 周晓宇,龚强，赵春雨，等.辽宁省冰雪气候资源适宜性评价 J.气象与环境学报,2 0 2 0,3 6（5）：7 6-8 5.7现了降水预报对环流形势预报不确定性的复杂响应。本文仅讨论了主要影响系统的作用,其他天气系统对预报偏差的影响机制可能更为复杂,还需进一步研究分析。参考文献1王萍,李秀芬,李廷全，等.黑龙江冬春季暴雪变化特征及其对设施农业生产的影响 J.自然灾害学报，8气象与环境学报第3 9 卷Analysis of the synoptic causes and forecast deviation of a snowstormprocess in Liaoning province in February 2020TAN Zhenghual-2(1.Institute of Atmospheric Environment,CMA,Shenyang 110166,China;2.Liaoning MeteorologicalObservatory,Shenyang 110166,China;3.Meteorological Center,Air Traffic Control Center,Northeast Air Traffic Administration,CAAC,Shenyang 110169,China;4.LiaoningMeteorological Equipment Support Center,Shenyang 110116,China)Abstract:The NC