Краткосрочный прогноз ливневых осадков по модели WRF с применением различных параметризаций конвекции

Повышение точности прогноза сильных (≥15 мм/12ч) и очень сильных (≥50 мм/12ч) осадков является одной из наиболее значимых и до конца не решенных проблем в краткосрочном прогнозировании погоды. Высокая практическая значимость таких прогнозов определяется тем, что эти явления (особенно очень сильные осадки) являются достаточно редкими и в ряде случаев наносят большой материальный ущерб. Наибольшей проблемой является получение удовлетворительного (практически значимого) прогноза места и времени выпадения локальных сильных дождей конвективного характера. Эта задача не решена не только в России, но и в зарубежных странах [1].
Для получения сравнительной оценки успешности численного прогноза сильных конвективных осадков (≥15 мм/12ч) на территории Пермского края использована модель WRF-ARW с применением различных схем параметризации конвекции и в режиме ее прямого моделирования. горизонтальный шаг сетки модели составлял 7.2 км, а в качестве параметризаций подсеточных процессов были выбраны рекомендуемые руководством по экспликации модели для использования в средних широтах (за исключением параметризации конвекции).
Для получения корректной оценки успешности прогноза ливневых осадков также была разработана модификация объектно-ориентированного подхода [2], обеспечивающая возможность его применения при отсутствии данных ДМРЛ и использующая данные наблюдательной сети. Кроме того, методика использует спутниковые данные Terra/Aqua MODIS температуры верхней границы облачности, необходимые для выявления мезомасштабных систем глубокой конвекции. Прогноз считался оправдавшимся, если расстояние от метеостанции, зафиксировавшей явление, до ближайшей зоны сильных осадков по модели составляло не более 50 км.
Установлено, что при прямом моделировании конвекции воспроизводятся локальные зоны интенсивных осадков, причем их максимальная интенсивность оказывается близкой к фактическим значениям. При моделировании с использованием любой параметризации конвекции площадь зон осадков существенно переоценивается, а максимальная интенсивность недооценивается. Исключением является схема Каина-Фритша, которая успешно воспроизводит сильные ливни, но при этом дает большое число ложных тревог. Максимальные значения индекса критического успеха CSI были получены для прогнозов с применением параметризации Беттса-Миллера-Янича.

Исследование проведено при финансовой поддержке РФФИ (проект № 17-45-590850 р_а)