Diagnose von Modellabweichungen des CMA-GFS bei der Unterschätzung intensiver Regenfälle unter Einfluss eines südwestlichen Wirbels

Wang Lei ,  

Zhang Li ,  

Xu Guoqiang ,  

Hu Jianglin ,  

摘要

Am 29. und 30. Juni 2025 ereignete sich im Nordosten von Sichuan ein anhaltendes Starkregenereignis, das mit einer raschen Entwicklung eines südwestlichen Wirbels einherging. Das globale Assimilationsvorhersagesystem der Chinesischen Meteorologischen Verwaltung (CMA-GFS) sagte den Prozess des Starkregens und die Hauptbetroffenen Gebiete gut voraus, unterschätzte jedoch deutlich den Umfang des Starkregens und dessen Spitzenintensität. Diese Studie nutzte Niederschlagsbeobachtungen, ERA5-Reanalysedaten und operative Vorhersagedaten von CMA-GFS, um Vorhersageabweichungen des Modells unter Berücksichtigung von Zirkulationsmustern, Wirbelbilanz, scheinbarer Wärmequelle (Q1), vertikaler Zirkulationsstruktur und gesamten Wasserdampfhaushalt zu analysieren. Die Ergebnisse zeigen, dass CMA-GFS die rasche Entwicklung des südwestlichen Wirbels nicht genau vorhersagen konnte, dessen Intensität deutlich unterschätzt wurde. Der positive Beitrag der Divergenzkomponente in etwa 800 hPa war zu gering, was zu einem unzureichenden Wachstum der positiven Vortizität in den unteren Schichten führte; die Konvergenz in der unteren Schicht war verstreut, Aufwärtsbewegungen waren schwach und die vertikale Übertragung der Vortizität war unzureichend; Q1 war schwach, und die Rückkopplung der nicht-adiabatischen Erwärmung auf die Aufwärtsbewegung und die Konvergenz der unteren Schichten war unzureichend, was die Entwicklung und Aufrechterhaltung der vertikalen Struktur des südwestlichen Wirbels behinderte. Der gesamte Wasserdampftransport im Südosten des Starkregenbereichs war schwach, der Zustrom von Wasserdampf aus dem Süden war unzureichend und der Abfluss im Norden zu hoch, was zu einem deutlich niedrigen Nettowasserdampfeintrag in der Region führte. Diese dynamischen, thermischen und Wasserdampfabweichungen schwächten gemeinsam die positive Rückkopplung zwischen niedrigschichtiger Konvergenz, Wirbelentwicklung, warm-feuchtem Lufteinfluss und nicht-adiabatischer Erwärmung ab, was der Hauptgrund für die Unterschätzung der Starkregenintensität und -ausdehnung durch das Modell war. Empfindlichkeitsexperimente zeigten, dass nach Reduzierung der impulsiven Mischungseffekte in der Konvektionsparameterisierung die Divergenzkomponente in den unteren Schichten, der vertikale Transport in den mittleren und unteren Schichten, Q1, der regionale Nettowasserdampfeintrag und der Niederschlag zunahmen; nach der Korrektur der anfänglichen Feuchtigkeitsabweichungen entlang des Wasserdampfzuströmungswegs nahmen der Wasserdampfeintrag und der Niederschlag im Zielgebiet zu; die kombinierte Anpassung beider Ansätze führte zu den signifikantesten Verbesserungen. Die Forschungsergebnisse können als Referenz für die Diagnose von Prognoseabweichungen bei Starkregenereignissen im Zusammenhang mit südwestlichen Wirbeln durch das CMA-GFS und die Verbesserung verwandter physikalischer Prozesse dienen.

关键词

Südwestwirbel;Starkregen;CMA-GFS-Modell;Fehlerdiagnose

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