CMA-GFS对一次西南涡强降水低估的模式偏差诊断

王蕾; 张莉; 徐国强; 胡江林

doi:10.11714/acta.snus.ZR20260131

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CMA-GFS对一次西南涡强降水低估的模式偏差诊断

更新时间：2026-11-02

- CMA-GFS对一次西南涡强降水低估的模式偏差诊断
- Diagnosing the underestimation of a southwest-vortex heavy precipitation event by CMA-GFS
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2026年页码：1-12
- 作者机构：
  
  灾害天气科学与技术全国重点实验室 / 中国气象局地球系统数值预报中心 / 中国气象局地球系统数值预报重点开放实验室，北京 100081
- 作者简介：
  
  王蕾（1989年生），女；研究方向：数值模式诊断评估；E-mail： leiwang@cma.gov.cn
  张莉（1978年生），女；研究方向：数值模式诊断评估；E-mail： zhangli@cma.gov.cn
- 基金信息：
  
  中国气象局能力提升联合研究专项(22NLTSZ006);西藏自治区科技计划项目(XZ202403ZY0011);中国气象局创新发展专项(CXFZ2025J010);灾害天气科学与技术全国重点实验室自主研究课题(2025QZC12)
- DOI：10.11714/acta.snus.ZR20260131
  中图分类号： P45
- 收稿：2026-05-18，
  
  修回：2026-08-28，
  
  录用：2026-09-08，
  
  网络首发：2026-11-02，
- 稿件说明：
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王蕾, 张莉, 徐国强, 等. CMA-GFS对一次西南涡强降水低估的模式偏差诊断[J/OL]. 中山大学学报(自然科学版)(中英文), 2026,1-12.

Wang Lei, Zhang Li, Xu Guoqiang, et al. Diagnosing the underestimation of a southwest-vortex heavy precipitation event by CMA-GFS[J/OL]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2026, 1-12.
王蕾, 张莉, 徐国强, 等. CMA-GFS对一次西南涡强降水低估的模式偏差诊断[J/OL]. 中山大学学报(自然科学版)(中英文), 2026,1-12. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20260131.

Wang Lei, Zhang Li, Xu Guoqiang, et al. Diagnosing the underestimation of a southwest-vortex heavy precipitation event by CMA-GFS[J/OL]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2026, 1-12. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20260131.

摘要

2025年6月29—30日，四川东北部发生了一次伴随西南涡快速发展的持续性强降水过程。中国气象局全球同化预报系统（CMA-GFS）较好地预报了此次强降水过程及主要落区，但明显低估了大暴雨范围和峰值强度。本研究利用降水观测、ERA5再分析资料和CMA-GFS业务预报资料，从环流形势、涡度收支、视热源（

）、垂直环流结构和整层水汽收支等方面分析了模式预报偏差。结果表明，CMA-GFS未能准确预报西南涡的快速发展，低涡强度明显偏弱。800 hPa附近散度项的正贡献偏小，低层正涡度增长不足；低层辐合较分散，上升运动偏弱，涡度向上传输不足；

偏弱，非绝热加热对上升运动和低层辐合的反馈不足，不利于西南涡垂直结构的发展和维持。强降水区东南侧整层水汽输送偏弱，南侧水汽输入不足，北侧输出偏多，导致区域净水汽输入明显偏低。上述动力、热力和水汽偏差共同削弱了低层辐合拉伸、低涡发展、暖湿气流卷入和非绝热加热之间的正反馈，是模式低估强降水强度和范围的主要原因。敏感性试验表明，减弱对流参数化中的动量混合作用后，低层散度项、中低层垂直输送项、

、区域净水汽输入和降水均有所增强；修正水汽输入路径上的初始湿度偏差后，目标区水汽输入和降水增加；两者共同调整时改善最为明显。研究结果可为CMA-GFS西南涡强降水预报偏差诊断及相关物理过程改进提供参考。

Abstract

A persistent heavy precipitation event associated with the rapid development of a southwest-vortex occurred over northeastern Sichuan Province on 29-30 June 2025. CMA-GFS reasonably captures the occurrence and general location of the event but markedly underestimates the areal extent of torrential rainfall and its peak intensity. Using precipitation observations， ERA5 reanalysis data， and CMA-GFS operational forecasts， we analyzed forecast biases in circulation patterns， vorticity budget， apparent heat source （

）， vertical circulation structure， and the vertically integrated moisture budget. The results show that CMA-GFS fails to reproduce the rapid development of the southwest-vortex and substantially underestimates its intensity. The positive contribution of the divergence term near 800 hPa is too weak， resulting in insufficient low-level positive vorticity growth. Low-level convergence is less organized， ascent is weaker， and upward vorticity transport is reduced.

is also underestimated and is poorly coordinated with low-level convergence and ascent， preventing the development of a deep vertical structure. Vertically integrated moisture transport southeast of the heavy-rainfall region is too weak. Insufficient inflow from the south and excessive outflow to the north lead to a marked reduction in regional net moisture input. These dynamical， thermodynamic， and moisture biases weaken the positive feedback loop involving low-level convergence and stretching， vortex development， entrainment of warm and moist air， and diabatic heating， thereby contributing to the underestimation of both the intensity and spatial extent of heavy precipitation. Sensitivity experiments show that reducing convective momentum mixing enhances the low-level divergence-term， lower-to-middle-tropospheric vertical vorticity transport，

regional net moisture input， and precipitation. Correcting the initial moisture bias along the moisture-inflow pathway also increases moisture input and precipitation over the target region， while the combined adjustment yields the greatest improvement. These results provide useful guidance for diagnosing CMA-GFS forecast biases in southwest-vortex-related heavy precipitation and for improving the representation of the relevant physical processes.

关键词

Keywords

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