武天杰 闵锦忠

摘要 针对WRF模式中行星边界层参数化过程中的不确定性，发展了一种针对行星边界层参数化过程的随机物理扰动方案（SPPBLPT），该方案针对行星边界层计算的温度、风场、水汽倾向项进行扰动。使用该方案、多行星边界层参数化方案、多参数扰动方案及针对WRF模式总倾向的随机物理过程扰动（SPPT）方案对2014年7月进行对比实验，发现使用较大格点方差的SPPBLPT方案能有效降低地面温度与风场的误差，也能降低降水的预报误差，而其他方案对预报改善不明显。针对地面温度和风场的BS评分显示，SPPBLPT方案通过降低可靠性评分（提高可靠性），显著改善了集合预报对温度与风场的可能性预报，同时该方案能显著提高降水的GSS评分，在所有实验中，较大格点方差的SPPBLPT方案表现最好。针对行星边界层参数化过程的随机物理扰动方案（SPPBLPT）能显著提升集合预报系统性能，但是该方案的扰动参数的设置还需要进一步研究。

关键词 行星边界层;随机物理过程扰动;集合预报;WRF模式

数值模式已被广泛用于天气系统的预报和科研当中，这些模式中，对于无法被完全解析的次网格过程，常常使用参数化过程来表征。行星边界层方案（Planetary Boundary Layer，PBL）是这些参数化过程中的一种，用于表征行星边界层及自由大气中次网格的热量、水汽、动量等物理量的垂直湍流输送。Lamraoui et al.（2019）研究指出模式（Weather Research and Forecasting Model）中不同PBL参数化方案，会影响数值模式对锋前云雨现象的模拟。代昕鹭等（2017）研究指出，PBL参数化方案在中尺度WARMS模式和WRF模式中，对降水都有较大的影响。……