一、9月历史同期降水分布特征分析

图1 1971-2000年9月月尺度降水分布特征，气候态（左上）、标准差（右上），（来源:国家气候中心http://cmdp.ncc-cma.net/climateCharacteristics/pr_month.php）；1961-2010年9月日降水极端值分布（下）

从9月平均总降水分布来看，9月强降水主要有两大区域，一是华南地区，平均总降水量大于100mm，其中华南沿海地区平均降水量在200mm左右，局地可达300mm；二是西南地区，包括四川、重庆、云南、贵州西南部等地，大部地区平均总降水量在100～200mm之间。除西北地区西部、内蒙、东北西部的部分地区平均总降水量不足50mm外，其余大部分地区平均总降水量在50～100mm之间。9月极端日降水在华北、东北东部、西北地区东南部以及南方大部分地区均可超100mm，其中四川盆地东部、陕西南部、长江中下游沿江地区、华南大部、云南部分地区等地极端降水量在200～300mm之间，部分地区超过300mm，广东沿海、海南均超过400mm。

图2 2014（上）、2015（中）、2016（下）年9月降水分布（左）和降水距平（右）

近三年的总降水量和降水距平分布显示，我国西南、华南地区9月的降水均为负距平；江南北部、江淮多正距平。

9月历史同期模式背景误差分析

2.1 定量降水预报评分

对2014-2015年9月预报员、EC和T639模式定量降水预报进行检验。从整体上看，2016年各个量级的24h定量降水预报评分均明显高于另外两年，其中2016年预报员暴雨评分达到0.29，大暴雨评分达到0.186。2016年的总暴雨站数、暴雨总雨量也均明显高于2014年和2015年。2015年各项评分为三年以来最低。

具体分析24h暴雨预报评分情况显示：EC模式的暴雨评分均高于T639；预报偏差和空报率、漏报率相对较小，只有2015年预报偏差较T639模式略大。预报员QPF的TS评分在两家模式均有所提高，但也牺牲了预报偏差和空报率，漏报率较两家模式要低。暴雨预报评分的年变化显示，两家模式均在2016年具有较好的表现，总评分明显高于2014和2015年；2015年无论是预报员还是模式，各项评分均为三年来的最低。预报员的预报评分在过去三年较模式提高明显，其中在2016年较EC模式的改进率最为显著，达到19.9%。

表1 过去3年（2013-2015年）08时次24h预报时效大雨及以上量级降水预报员和模式TS评分

图3 过去三年（2014-2016年）预报员和模式暴雨24h时效预报TS评分（左上）、偏差（右上）、空报率（左下）、漏报率（下右）

表2 过去3年预报员24h时效暴雨预报相对模式（EC和T639）的技巧评分和改进率

2.2 环流形势和要素预报误差

9月500hPa高度场误差主要位于北方地区，平均环流形势比较平直，高度场误差不大，主要存在与副高北侧西风气流中；对于副热带高压位置和强度预报误差较小。

图4 9月500hPa平均高度场（等值线）和平均绝对误差（填色） 2014年（左上）2015年（右上）2016年（下）

2014年的误差在内蒙中西部、广东南部以及南海；2015年误差在内蒙中西部、江淮东部、江南东北部比较明显，华南南部和南海上的风场误差较小；2016年预报误差与2014年类似，误差范围较13年略大。

图5 9月850hPa平均风场、500hPa平均高度场、850hPa平均风速绝对误差2014年（左上）2015年（右上）2016年（下）

过去3年9月的850hPa比湿平均绝对误差显示：9月，除了在江南东北部、江淮东部等地比湿误差较大外，我国东部其它地区比湿误差均较小；2016年比湿误差较前两年大。

图6 9月850hPa平均比湿（等值线）、850hPa平均比湿绝对误差2014年（上）2015年（左下）2016年（右下）

三、历史同期主要降水过程空间检验分析

2013-2015年9月共出现13次暴雨过程（表1），根据每次过程的雨带位置和降水特点，选取3个代表个例，对EC模式24h降水预报的空间检验和天气学检验情况介绍如下：

2013年9月22-24日，受台风“天兔”倒槽影响，江南、华南、江淮东部、西南地区东南部等地出现一次暴雨天气过程。EC模式对大雨量级降水的落区预报与实况较为接近，对暴雨量级降水落区预报较好，但降水强度明显较实况偏弱，暴雨范围偏小。对流层低层风场检验显示，EC模式对台风倒槽位置预报较好，但是对倒槽北侧偏北风预报明显较实况偏弱，倒槽北侧有东部回流冷空气并入，对冷空气强度预报明显偏弱，因此造成强降水范围偏小，强度偏弱。

图7 2013年9月25日24h大雨（左上、填色：预报连续雨区,等值线：观测连续雨区）暴雨（右上）模式36h预报空间检验，24日20时24h预报天气学检验（填色：24h预报和EC零场风速大小偏差，风向：EC零场相应高度风速，等值线：EC零场500hPa高度场）

2014年9月15-19日，受台风“海鸥”和低层切变线影响，华南、西南地区东部、黄淮、江淮等地出现一次强降水过程。EC模式对大雨量级降水的落区预报与实况较为接近；对暴雨量级降水落区在云南东部、贵州西南部、广西西部预报较好，在四川、重庆以及安徽北部等地出现漏报。对流层低层风场检验显示，EC模式对台风倒槽位置预报较好，但是对倒槽东北侧偏东南风预报明显较实况偏弱，倒槽西北侧有北方冷空气扩散南下，但模式对偏北风预报偏弱，因此造成在四川等地降水量级预报偏弱。对黄淮南部的冷式切变线，EC模式对切变线位置把握较好，但是对切变线南侧西南风风速预报偏弱，导致上述地区暴雨量级降水预报偏弱。

图8 2014年9月18日24h大雨（左上、填色：预报连续雨区,等值线：观测连续雨区）暴雨（右上）模式36h预报空间检验，17日20时24h预报天气学检验（填色：24h预报和EC零场风速大小偏差，风向：EC零场相应高度风速，等值线：EC零场500hPa高度场）

2015年9月29-30日，受台风“杜鹃”影响，福建东部和南部、浙江东部、江苏东南部、上海、广东东北部等地出现暴雨，其中福建东部、浙江东部等地出现大暴雨。对于福建大部、浙江南部和东部、上海、江苏东南部等地出现的大雨及以上量级的降水，两家模式都低估了浙江北部的降水强度，对福建地区的暴雨量级的降水预报，EC模式预报范围略大，总体预报效果较好；而对于江苏南部强降水预报，EC模式降水强度预报偏弱。对29日20时华南东部沿海的台风850hPa环流预报， EC模式预报对风场预报存在一定偏差，反映在对台风第二象限（西北侧）风速预报偏小，这可能是对浙北降水预报估计不足的原因之一。

图9 2015年9月30日24h大雨（左上、填色：预报连续雨区,等值线：观测连续雨区）暴雨（右上）模式36h预报空间检验，29日20时24h预报天气学检验（填色：24h预报和EC零场850hPa风速大小偏差，风向：EC零场850hPa高度风速，等值线：EC零场500hPa高度场）

四、主要结论和讨论

(1) 9月强降水主要位于华南和西南地区，平均总降水量在100～200mm之间，局地超过200mm。极端降水量在四川盆地东部、陕西南部、长江中下游沿江地区、华南大部、云南部分地区等地超过200mm。近三年的9月总降水量和降水距平分布显示，我国西南地区9月的降水均为正距平，在华南南部地区多负距平，江南、江淮多正距平。

(2) 2014年各个量级的24h定量降水预报评分均明显高于另外两年。模式评分在2015年达到三年来的最低点。预报员QPF的TS评分相较两家模式均有所提高，但2015年评分也较低，相较模式而言预报员QPF预报偏差和空报率也较大，漏报率较模式有所改进。

(3) 环流形势和要素预报误差显示：过去三年，500hPa高度场误差主要位于我国北方地区，对流层低层风场在内蒙古中西部、江淮、江南东北部、华南沿海以及南海和西太平洋上存在较明显误差，我国中东部大部分地区均有明显比湿误差存在。2014年平均环流形势误差相对较低，对流层低层风场在华南以及海上的误差相对较小。

(4) 模式使用建议：

a. 9月强降水主要位于黄淮及其以南地区，系统均比较明显。多为高空槽、低涡切变或热带气旋造成的强降水。EC模式对这些系统造成的大雨落区和强度把握较好，但对暴雨预报强度偏弱1-2个量级（分辨率所限）。

b. EC模式对北方地区高空槽、低层切变线造成的降水过程，雨带位置预报容易偏西、偏北。

c. 对高空槽、西南涡降水过程，模式对雨带位置预报易偏西、偏北，由于低层风场预报偏弱，暴雨落区预报范围显著小于实况。

d. 对有明显冷空气参与的热带气旋降水过程，EC模式对落区位置把握较好，但降水强度明显偏弱1-2个量级。

参考文献：

1.聂高臻,何立富. 2013. 2013年9月大气环流和天气分析.气象,39(12): 1663-1670

2.周冠博,张玲.2014.2014年9月大气环流和天气分析.气象,40(12):1558-1564

3.王皘,高拴柱. 2015. 2015年9月大气环流和天气分析.气象,41(12):1562-1567