梅雨期暴雨系统的流依赖中尺度可预报性

中尺度天气系统的初值敏感性,导致了中尺度系统预报极限的存在。中尺度系统的初始误差的快速增长及其中尺度可预报性依赖于系统流的特征。梅雨暴雨形成是多尺度天气系统共同作用的结果,决定了梅雨期暴雨的形成机制的多样性,也决定了其初值敏感性的差异性。本文重点对比分析了五种不同类型的梅雨暴雨的误差增长特征及其机制。冷空气抬升、低层涡旋、边界层冷池、重力波等在梅雨期暴雨系统的误差增长发挥着重要作用,它们通过不同方式促使初始误差由小尺度向大尺度传递。利用初始随机扰动和系统扰动方法构造的初始误差试验表明,系统扰动试验中误差的初始调整较小,能够快速到达误差最优增长尺度。冷槽推进型的误差扰动尺度大,冷空气抬升控制不稳定区域的误差尺度,可预报性强;西南涡移出型和北槽南涡型的低层涡旋平流作用抵消涡旋内的正负偏差,加快了误差能量向大尺度传递,提高了暖季降水的预报技巧;自组织型中重力波、冷池强迫抬升等拟连机制使得误差能量快速频散,出现误差在多个尺度上共同增长,且误差饱和尺度小于上述三种类型,可预报性略差;受局地地形和热力条件影响,非组织局地型的中小尺度误差能量很难饱和,可预报性最差。梅雨期暴雨的误差结构主要决定于暴雨形成中起主要作用的系统。冷空气抬升使得冷槽推进型暴雨中误差沿锋面垂直倾斜;冷空气侵入致使冷槽推进型和北槽南涡型的中层温度误差出现显著性增长;在西南涡移出型、北槽南涡型、自组织型、非组织局地类型中,冷池的形成导致出现了低层的高动量偏差;在所有的暴雨类型中,在对流发展后期,误差向高层传递并增大,导致在高层出现大误差带。