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user: 3. 预报失误的主要原因 3.1. 短波槽过境时垂直结构的异常变化始料未及 2010年4月8~9日发生在上海地区的小雨过程(以下简记为“1049小雨过程”)，是一次典型的短波槽东移过境造成的降水过程。事实上，长江中下游地区的春季(含冬春之交)，伴随每一次短波槽东移的是一次明显的降水过程，降水通常即位于500 hPa低槽的前方(如图2所示)，而且随着500 hPa低槽的移出(过境)，降水过程也随即结束，这一“槽过天晴”的预报概念模型也曾“屡试不爽”。然而，“1049小雨过程”却持续到500 hPa的低槽移出后仍未结束。 资料显示：500 hPa的低槽早在9日08时(北京时，下同)前即越过上海进入东海海域，700 hPa的低槽也于9日08时前过境上海后入海，上海地区700 hPa及以上的中高空均为槽后的西北气流，是有利于降水过程结束的环流形势。然而，分析不难发现：9日08时850 hPa上的低槽却尚未越过上海。可见，9日08时的短波槽系统在垂直结构上呈现出显著的异常“前倾”特征，而该系统在过上海前仍表现出常态性的“后倾”结构(如图3所示)。显然，实时业务预报时，对于短波槽过境前后垂直结构的这一异常变化是始料未及的。 图2. 500 hPa短波槽系统过境引发长江中下游地区降水过程的典型环流形势图(2010年4月8日08时) 图3. 短波槽系统过境前(a)后(b)垂直结构的“前倾”异常变化示意图 3.2. 低层的局地锋生作用关注不够 “1049小雨过程”中(8日08时和9日08时)，过上海的东-西向温度和湿度的垂直剖面如图4所示。对比图中虚框内等温线的分布可见：在500 hPa低槽过境的过程中，上海地区低层的温度梯度明显增大，表明锋生现象明显。图5给出的9日08时的锋生函数取值的分布，更清楚地显示了上海地区的低层锋生(发生在850 hPa及以下的对流层低层、冷暖空气交汇形成明显温度梯度)现象。 事实上，低层的这一锋生现象一直持续至9日20时前后才结束(图略)。低层锋生的发生和持续，不仅减缓了低层的低槽过境速度，而且使低层的低槽在东移过程中得到了发展和加强，9日08时的850 hPa的流场上还出现了明显的低涡环流(925 hPa及地面存在明显的暖湿切变线)，而此前的同一地区低层并未见该低涡环流(图6)。 图4. 8日08时(a)和9日08时(b)过上海的东西向温湿垂直剖面图。(图中A的位置即为上海，等值线为温度、阴影为相对湿度) 图5. 9日08时过上海的锋生函数取值的东西向垂直剖面(图中阴影区为锋生区，流场为东西向的风场) 图6. 低槽系统过境前(a)后(b)低层的锋生及其激发的850 hPa低涡环流(图中等值线为温度，D表示低压环流中心) 此外，风廓线雷达资料清楚地表明：上海地区850 hPa以下的边界层内是一致的富含水汽的偏东气流(图7)，而这显然不利于降水过程的结束。但由于对短波槽过境前后结构变化的预判失误，实时业务预报时并未对这一资料及其展现的异常现象引起足够的重视。 低槽过境过程中，上海地区的低层(850 hPa及以下)因有一支富含水汽偏东气流维持，因此湿层较为深厚(如图4所示)。(上海宝山站)探空资料显示，700 hPa以下的相对湿度均达到饱和(图8(a))。 图7. 8日08时~9日20时上海地区风廓线雷达资料(显示9日08时的850 hPa以下偏东气流) 图8. 9日08时上海地区的探空((a)-实况，(b)-数值模式预报) 值得注意的是，上海地区低层偏东气流消失(9日20时，图7)的同时，低层的低涡环流也几乎同步移出上海，降水过程也随之结束。可见，低层的局地锋生作用(海陆地形差异导致的温度日变化可能加剧了这种锋生)，不仅促进了低层的低值系统的发展，而且使低层的低涡系统东移减慢，加之低层低涡过境前的偏东风气流能带来连绵不断的充沛水汽，从而延长了此次弱降水过程的持续时间。而显然，实时业务预报时，对于低层的局地锋生的作用显然关注得很不够。 3.3. 预报员的惯性思维调整不及时 毋容至疑，预报员长期积累的经验及形成的预报概念模型的实际预报的贡献和作用。然而，“1049小雨过程”的预报失误，在相当大的程度上恰恰是受了“槽过天晴”这一预报概念模型的影响。回顾当时的预报，不难发现：8日17时，预报员判断500 hPa的低槽将于当天下半夜过境入海(事后证明这一判断是较准确的)，也正是基于这一判断和“槽过天晴”的概念模型，才做出了“9日白天将是多云到晴的天气”的预报，加之风速不大(事后证明风的预报也较为准确)，因此气温回升将较为明显，于是自然就有了“9日最高温度19度”的预报结论。事后的观测资料表明，9日的最高温度与前一天并无多大变化，预报明显失误，从而对市民的衣着造成了“误导”。 虽然随后的天空状况并未如愿地“云开日出”，虽然当时仍漂着“绵绵细雨”，但事实上，实时的预报思路仍然沿袭了“槽过天晴”的惯性思维，并始终“坚信”很快就会“雨止转多云”。正因为如此，9日5时的预报，仍坚信“零星小雨很快就会结束，上午即会转多云到晴”，同时考虑到转多云的时间较8日17时预报得稍迟，对9日最高温度的预判也适当“调低”了些。然而，虽然此时(9日5时)的气温只有10余度，但仍坚信“雨止日出后气温将迅速上升”，于是对9日最高温度的预报也仅较此前“调低”了1度而已，而这仍与实况相差高达5.6度。 值得一提的是，即使是到了9日的11时，即使是小雨仍在“绵绵”地漂着，即使此时(9日11时)的气温只有约11度，但由于500 hPa的低槽已经过境，受“槽过天晴”思维的影响，实时预报中仍“坚信”此时的小雨很快就成“零星”和“局部”之势，很快就要结束了，下午即将“转多云”，气温将于下午迅速上升，仍预计至14时前后将升至16度。而事实上，绵绵细雨直到9日傍晚20时许才结束，当日最高气温也只有12.4度。 显然，8日17时对500 hPa低槽过境时间的判断是较为准确的，但对“槽过天晴”中具体的“槽”(结构)及其过境时的“过法”没有做详细的具体分析，简单地把“槽过天晴”中的“槽”等同于500 hPa的槽线。而事实上，“1049小雨过程”中的“槽”在过境时，500 hPa上的槽线如预报员预计的如期过了境；700 hPa上的槽线也过了境，但其过境的时间稍迟于500 hPa上的槽线，过境后的位置也较500 hPa的槽线偏西；850 hPa上“槽”则由于低层的锋生而增强为低涡环流并因此而减缓了过境的脚步，直至9日20时前后才过境入海。 可见，伴随“1049小雨过程”的“槽”在过境过程中，其垂直结构发生了从过境前(8日08时)的“后倾”(常态性的)结构到过境时(9日08时)的“前倾”(异常性的)结构的异常变化，但实时预报中未针对低槽过境时的这一异常变化，做出预报思路的及时的调整，最终导致了预报的失误。 3.4. 数值模式的主动释用能力有待加强 事实上，欧洲中心(EC)的集合预报、日本气象厅(JMA)的精细化数值模式、中国气象局国家气象中心(NMC)的T639模式、中国气象局上海台风研究所(STI)的区域中尺度模式(STI-WARMS)等上海中心气象台日常业务中常用的几个国内外主流模式，对500 hPa槽线的过境预报均与预报员的判断基本一致，且均预报上海地区9日白天(08~14时)无降水(如图9所示)，加之是从STI区域模式中输出的探空图(如图8(b))预报表明上海地区整层均较干，这也在很大程度上“支持和鼓励”了预报员“坚信”上海将于9日“雨止转多云，气温将快速上升”的预报思路。 显然，也正因为数值模式对500 hPa槽线过境及上海地区无降水的预报结论与“槽过天晴”的预报概念模型“完全吻合”，加之9日05时许，从上海的多普勒雷达上就已看不到明显的降水回波(图略)了，导致预报员对“9日将雨过天晴，气温将迅速上升”的预报思路和结论“坚信不疑”，而没有对低槽的低层结构及低空的锋生现象引起足够的重视。 图9. 业务常用的几个主要数值模式均报9日白天上海地区无降水。(左上-EC集合预报，右上-JMA的模式，左下-NMC的T639，右下-STI的WARMS) 事实上，从现有数值模式的输出产品中，还是能分析出一些低空锋生及低涡生成和东移减缓等“蛛丝马迹”的。例如：从EC的集合预报(7日20时起报)报出了9日上海的天空状况为阴天、最高温度不超过15度(图9(a))；STI的WARMS模式(8日08时、20时起报)还成功预报出了上海地区低低空有锋生、850 hPa有低涡生成以及低空至地面的低值系统东移缓慢等“迹象”(图10)。然而，实际业务中，这些中尺度演变特征的“迹象”与“无雨”等模式直接输出的要素预报结果不一致的情况时有发生，特别是在小雨等弱天气过程的预报中尤为明显，这也是“1049小雨过程”预报中上述“迹象”未被预报员足够关注的客观事实。 图10. STI-WARMS模式成功预报出上海9日08时的低空的锋生(a)和850 hPa低涡生成(b) 事实上，由于模式的降水是诊断量，因此，模式中对于小雨等弱天气过程的要素诊断方案也仍有待进一步改进和完善。同时，预报员也应增强主动关注模式预报的中尺度系统的演变“迹象”与模式直接输出的要素预报不一致的现象，并加强分析，提高使用和主动释用模式预报产品的能力。