中尺度暴雨模式在溪洛渡水电站气象服务中的初步应用

十一、AREM中尺度暴雨模式在溪洛渡水电站气象服务中的初步应用

AREM模式在暴雨的预报方面具有较强的预报能力，因此它对水电站的气象保障方面有较好的指导作用。该模式综合考虑了国内外数值模式中复杂地形的处理方法，从而较适合我国的地形特点。自从2006年初引进运行AREM模式以来，为溪洛渡电站气象服务发挥了积极的作用，在对重大天气过程、强对流天气预测预报和溪洛渡截流过程中为预报员做出及时准确的天气预报提供了重要参考。

1.AREMS模式简介

AREM模式是由我国自行研制开发的一个有限区域的数值预报模式，经过20年的发展已经成为一个对中尺度天气具有较好预报能力的模式，并在国际上也有一定影响的暴雨数值预报模式，该模式是我国第一个配有三维变分同化系统的中尺度暴雨数值预报系统。

（1）AREM模式的特点

该模式系统在能量守恒计算格式、云的显式计算格式、水汽的平流方案与地形处理计算方案中都具有创新性与先进性，具有如下特点：

①率先采用阶梯地形垂直坐标和静力扣除相结合的地形处理方法，有效解决复杂地形的计算问题；

②自主设计了二步保形正定平流计算方案，提高了暴雨预报准确率；

③创造性地设计了E－网格“半格距差分方案”，提高了平流与扩散的计算精度和模式的整体计算准确率；

④自主设计了模式显式降水的预报方案，有效提高了云雨过程计算精度；

⑤在国内首次建立配有三维变分系统的暴雨数值预报系统AREMS，自动化程度高、实用性强。

（2）AREM模式动力框架

①AREM湿动力框架方程组

动力学方程，热力学方程，连续方程，静力学方程如下：

云水、云冰、雨水和雪预报方程如下：

云水、云冰预报方程：

雨水和雪预报方程：

其中，Q_i＝P²q_i；P_i；P_j为云物理过程水物质转换率。

VA（Q）＝

2.AREMS模式在溪洛渡气象服务中的预报参数

（1）AREM模式的优点

中国地形和水汽条件复杂，暴雨预报难度大，AREMS综合考虑了国内外数值模式中复杂地形的处理方法，从而较适合于我国的地形特点，针对水汽过程的重要性和复杂性，建立了特有的水汽传输和显式云雨方案；为了保证模　式的运行效率、精度和稳定度，设计了独特的E网格“半格距差分”方案。AREM模式在暴雨的预报方面具有较强的预报能力，因此它对水电站的气象保障方面有较好的指导作用。

（2）预报参数与运行环境

我们引进运行的是AREM2.3版本，水平分辨率为37km，空间分辨率20～32层，地形数据采用NCEP地形资料，预报数据采用T213预报场每6小时为模式提供一次侧边界提供0～48小时预报结果，每6小时一次预报结果输出。预报的范围为85°～135°E，15°～55°N区间。每天运算两次，分别是北京时间00：00时和12：00时，运算时间为71分钟，其中12点采用北京时间08时T213预报场资料，00时采用北京时间20时T213预报场资料进行运算。该模式的运行环境为Linux操作系统，硬件配置为双核微型计算机。

3.AREMS模式预报产品对溪洛渡水电站气象服务的指导

（1）AREM模式的预报产品

AREM模式产品运行过程为自动输出图形，其预报时效为48小时，每6小时输出一次，分别输出0～6小时，6～12小时，12～18小时，18～24小时，24～36小时，36～42小时，42～48小时的分时段降水状况，同时还可以预报12小时、24小时及48小时内的累计降水。

（2）模式产品对溪洛渡水电站气象服务的指导

2007年汛期5～9月大气环流较为异常，影响溪洛渡坝区的冷空气偏弱、以中小尺度天气系统活动居多，西风带扰动频繁；台风活动较强，常有西南低涡、川滇切变线或辐合区生成；综合因素使坝区大风、雷暴、大（暴）雨时空分布不均。7月9日、18日出现两次大雨天气过程；8月1日、11日、24日、25日、31日出现5次大到暴雨天气过程，8月1日出现今年最大一次暴雨天气过程，12小时降雨量62.8mm，过程降雨量达81.9mm。特别是8月24～25日受9号台风“圣帕”登陆减弱西进东风倒槽影响，坝区出现了近46年来罕见的持续性暴雨天气过程，为25年一遇的极端天气事件；9月17日坝区出现一次大雨天气过程。在汛期这几次强降水天气过程中，ARME模式提供的多时次的降水预报产品为预报员综合分析判断强降水的强度和范围提供了有力的参考，同时在溪洛渡电站的截流过程中预报产品也为预报员天气服务提供了良好的指导。

4.小结与展望

AREM数值模式运行以来为溪洛渡电站气象服务发挥了积极的作用，在对重大天气过程、强对流天气预测预报和溪洛渡大江截流过程中为预报员做出及时准确的预报提供了有力参考。然而，我们必须清醒地认识到，AREM模式还有很多性能没有发挥出来，还有很多有用的产品待开发和运用，因此在接下来的工作中，我们要加强对AREM模式的研究和运用，让该模式在接下来使其成为预报员的得力助手，给预报员对中尺度天气过程、强降水天气过程和强对流天气过程对电站坝区的天气影响做出及时准确的预报给予强有力的指导，为溪洛渡水电站坝区气象服务发挥重要作用。