王露 劉蔚 劉曉 侯翌

關(guān)鍵詞切變線維持;對(duì)流性降水;天氣分析

0引言

強(qiáng)降水天氣的分析和預(yù)報(bào)是氣象業(yè)務(wù)的難點(diǎn)，尤其是暖區(qū)里的強(qiáng)對(duì)流降水，落區(qū)和強(qiáng)度均比較難把握。隨著探測(cè)產(chǎn)品的豐富和數(shù)值模式的發(fā)展，人們對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生發(fā)展的物理機(jī)制有了進(jìn)一步了解。近年來，國(guó)內(nèi)外有關(guān)強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào)方法的研究已有許多成果。陳秋平等利用中尺度模式和探空資料在短時(shí)潛勢(shì)預(yù)報(bào)方面做了大量工作。因此，對(duì)每一次過程進(jìn)行認(rèn)真的總結(jié)和分析，對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)有很大幫助。

1天氣實(shí)況

2020年6月12日午后到14日白天，全市范圍內(nèi)，荊州區(qū)大到暴雨，其余大部地區(qū)暴雨到大暴雨，強(qiáng)降水時(shí)段主要為12日夜間和13日夜間。其中，12日白天到夜間荊州區(qū)中雨、其余大部地區(qū)大到暴雨，部分地區(qū)大暴雨，有20站雨量超過100mm，最大雨量公安閘口194.7mm：13日白天到夜間荊州區(qū)和沙市區(qū)中雨，其余大部地區(qū)大到暴雨，部分地區(qū)大暴雨，有14站雨量超過100mm，最大雨量石首桃花山鎮(zhèn)142-8mm。

根據(jù)荊州市12日14：00～14日14：00累計(jì)雨量分布圖可知此次過程特點(diǎn)：（1）累計(jì)雨量大，全市147個(gè)雨量站中有72個(gè)超過100mm，其中2站超過250mm，分別為公安南平301.3mm和公安閘口2弱.6mm;（2）降水效率高，有13站小時(shí)雨強(qiáng)超過50mm，最大小時(shí)雨量為77.1mm，出現(xiàn)在13日22：00～23：00監(jiān)利站（圖1）。

2成因分析

2.1環(huán)流形勢(shì)

6月12日08：00～14日20：00，500hpa高度上我國(guó)主要受兩槽一脊控制，槽脊經(jīng)向度大，切斷低渦穩(wěn)定：副高呈東西向且逐步西升北抬，西部高壓脊東北向發(fā)展，副高亦穩(wěn)定維持。東西兩低渦的發(fā)展迫使低槽經(jīng)向發(fā)展且?guī)?dòng)冷空氣南下。12日20：00蒙古至湖南有一低槽逼近我省中東部：副高呈東西向，荊州市主要位于584線邊緣。13日08：00～14日08：00，副高逐步西升，低槽逐步東移南壓，且經(jīng)向發(fā)展，冷暖交匯有利我市降水加強(qiáng)。14日20：00荊州市已為偏西氣流，副高略有西升，荊州市降水基本結(jié)束（圖2）。

中低層主要受低空急流和切變影響。從850hpa圖上可以看出，切變線12日20：00由河南至重慶中北部橫穿湖北省西北部，隨著切變線逐漸東移南壓，到13日08：00位于荊州市正上空，南風(fēng)不斷發(fā)展加強(qiáng)，造成12日夜間荊州市降水較強(qiáng);13日20：00切變線經(jīng)江蘇一安徽一湖北一湖南西北部一線正處荊州市上空，至14日08：00從江蘇到重慶東南部的橫向暖濕切變線穩(wěn)定維持在荊州市上空，使得13日夜間降水量再次積累，南風(fēng)持續(xù)發(fā)展加強(qiáng)，降水持續(xù)，之后隨著切變線東移南壓，14日20：00南風(fēng)減弱，降水結(jié)束（圖3）。

從地面圖上可見，地面以北風(fēng)為主，有弱的輻合。12日14：00～20：00，地面輻合線自西向東穿過荊州全境內(nèi);13日02：00，新的地面輻合線在石首、監(jiān)利交界處生成，到08：00，輻合線已至洪湖一帶（圖4）。

綜上所述，1 2日14：00～14日20：00高空槽帶動(dòng)冷空氣南下，副高穩(wěn)定維持：中低層受切變影響，急流不斷發(fā)展加強(qiáng)，荊州市主要位于低空急流左前側(cè)：地面有弱輻合。從高層到地面都有利于強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，同時(shí)，西南暖濕氣流提供了充足的水汽條件，有利的高低空配置為水汽耦合提供充分條件，共同作用下使荊州市12日夜間和13日夜間降水較強(qiáng)。

2.2天氣系統(tǒng)

這次過程影響荊州市的天氣系統(tǒng)主要是500hPa冷槽、850hPa切變、低空急流、副熱帶高壓、地面弱輻合。

2.8探空分析

此次過程發(fā)生在12日午后-14日白天，因此，用降水開始前的12日08：00和降水發(fā)生時(shí)的12日20：00的探空?qǐng)D來進(jìn)行分析。從荊州12日08：00探空?qǐng)D可看出：500hPa以下為西南風(fēng)，高層為偏西風(fēng)，有弱的暖平流;500hPa以下層結(jié)較不穩(wěn)定，600hPa以下相對(duì)濕度較高，CAPE值在1000以下，此時(shí)離降水開始還早，水汽和能量條件均一般（圖5）。

到12日20：00，監(jiān)利探空?qǐng)D上300 hPa以下為西南風(fēng)，200 hPa為西北風(fēng)：自15：00開始荊州市自西向東陸續(xù)出現(xiàn)強(qiáng)降水，15：00N18：00強(qiáng)降水依次發(fā)生在松滋、公安和江陵，19：00～21：00強(qiáng)降水依次發(fā)生在石首、監(jiān)利、洪湖：故選取12日20：00監(jiān)利探空?qǐng)D來進(jìn)行分析，此時(shí)監(jiān)利探空層，CAPE值超過3 000，K指數(shù)超過40，200～300 hPa和500 hPa以下相對(duì)濕度都在80%以上，且低層西南氣流發(fā)展，水汽和能量條件均較好。

從探空的前后變化則可以看出，低層南風(fēng)在傍晚到夜間發(fā)展使得風(fēng)速輻合增強(qiáng)，從而出現(xiàn)了大范圍強(qiáng)降水。

第二階段較強(qiáng)降水從13日22：00開始，降水較強(qiáng)時(shí)段為13日22：00～14日02：00，強(qiáng)降水依次發(fā)生在石首、監(jiān)利和洪湖。

從降水開始前的13日20：00的監(jiān)利探空?qǐng)D可以看到，CAPE已達(dá)1000以上，700hPa以下以偏南風(fēng)為主，600hPa以上以偏西風(fēng)為主，有弱的暖平流，1000～925hPa有垂直切變，濕層較深厚，600hPa以下有不穩(wěn)定層結(jié)，此時(shí)，洪湖探空?qǐng)D的CAPE已達(dá)1400以上，為強(qiáng)降水的到來準(zhǔn)備了條件（圖6）。

13日22：00～14日00：00，強(qiáng)降水主要發(fā)生在石首和監(jiān)利，14日00：00之后，雨帶東移，洪湖一帶降水較強(qiáng)。從13日23：00洪湖探空?qǐng)D可見，CAPE在1300左右，整個(gè)層結(jié)和溫濕分布與左圖類似，為洪湖00：00～02：00的降水準(zhǔn)備了條件。

2.4云圖分析

從本次過程云圖演變可以看出，過程中有多個(gè)強(qiáng)對(duì)流云圖的發(fā)生發(fā)展。過程開始前12日11：00，在荊州上游的宜都、枝江等地出現(xiàn)了對(duì)流云團(tuán)，同時(shí)在荊州以北的鐘祥、京山出現(xiàn)了對(duì)流單體：此后，在14：00荊州上游的對(duì)流云團(tuán)和荊州以北的對(duì)流單體逐漸在荊州區(qū)、松滋、公安一帶合并發(fā)展加強(qiáng)，主要影響公安南部，維持時(shí)間較長(zhǎng);到16：00，松滋和公安交界處仍有對(duì)流單體存在，大片的對(duì)流云團(tuán)已覆蓋監(jiān)利和洪湖，且維持時(shí)間較長(zhǎng)，造成12日16：00～21：00荊州地區(qū)的強(qiáng)降水（圖7）。

第二階段是13日，在經(jīng)過17：00～21：00這5h的停歇后，降水在22：00再次加強(qiáng)，此時(shí)在石首和監(jiān)利有較強(qiáng)的對(duì)流單體生成，尤其是石首上空的對(duì)流云頂明顯升高，22：00～23：00內(nèi)石首和監(jiān)利站降水量分別為55.5 mm和77.1mm。隨后對(duì)流云團(tuán)逐漸東移，14日00：00-02：00，強(qiáng)降水主要發(fā)生在洪湖一帶，到了14日上午，荊州地區(qū)以層狀云降水為主，14：00云團(tuán)已基本消散，荊州市降水逐漸停止。

2.5雷達(dá)回波分析

本次過程的強(qiáng)降水主要集中在兩個(gè)時(shí)段。第一個(gè)時(shí)段是12日16：00～21：00，自西向東先后在松滋、公安、石首、監(jiān)利和洪湖出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流，回波中心強(qiáng)度55～60dbZ，造成大范圍強(qiáng)降水，且對(duì)流云團(tuán)移動(dòng)慢，維持時(shí)間長(zhǎng)，使得荊州市降水累計(jì)量較大。

第二個(gè)時(shí)段是13日22：00-14日02：00，在14日00：06雷達(dá)組合反射率因子圖上可見，石首、監(jiān)利和洪湖上空已被覆蓋大片降水回波（圖8）。從22：00開始，石首境內(nèi)開始有零散的對(duì)流單體回波生成，回波中心強(qiáng)度55 dbZ左右，隨后回波單體開始迅速發(fā)展并組織化，到14日00：00，回波已朝東北方向發(fā)展到監(jiān)利和仙桃，此時(shí)已造成石首、監(jiān)利和仙桃的強(qiáng)降水，隨后回波繼續(xù)向東北方推進(jìn)，且回波單體組織向東發(fā)展，造成00：00～02：00洪湖強(qiáng)降水。14日03：00之后，回波已發(fā)展為成片混合降水回波，對(duì)流性有所減弱，到14日08：00～11：00，荊州區(qū)降水又有所增強(qiáng)，但仍以層狀云降水為主。13：00之后，荊州市回波趨于消散，降水逐漸結(jié)束。

3預(yù)報(bào)檢驗(yàn)評(píng)價(jià)

3.1數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

12日08：00-13日08：00預(yù)報(bào)，EC、NCEP和華東模式均達(dá)到暴雨量級(jí)，華東中尺度模式最強(qiáng)，與實(shí)況更接近。

13日20：00～14日20：00預(yù)報(bào)，EC、NCEP和華東模式預(yù)報(bào)降水量級(jí)均偏小，華東模式對(duì)強(qiáng)降水的落區(qū)預(yù)報(bào)偏差也較大。

3.2省臺(tái)指導(dǎo)與本站預(yù)報(bào)

表1和表2是對(duì)12日08：00～13日08：00和13日20：00～14日20：00省級(jí)指導(dǎo)預(yù)報(bào)、本臺(tái)預(yù)報(bào)以及與實(shí)況的對(duì)比。12日08：00～13日08：00的預(yù)報(bào)更接近實(shí)況，13日20：00～14日20：00預(yù)報(bào)量級(jí)明顯偏小。

4結(jié)語

（1）過程特點(diǎn)。此次過程主要受高空低槽、中低層切變線和低空急流共同影響，降水過程特征為：過程雨量大，雨帶自西向東移動(dòng)慢且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)降水時(shí)段集中且強(qiáng)度大，伴隨雷電大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣。

（2）預(yù)報(bào)思路分析。12日08：00預(yù)計(jì)，隨著西風(fēng)槽東移，副高先東退后西伸，冷暖空氣對(duì)峙，形勢(shì)穩(wěn)定，過程時(shí)間長(zhǎng)：12日20：00預(yù)計(jì)，12日夜間急流加強(qiáng)，13日切變線南壓，前期以暖區(qū)對(duì)流為主，后期冷切尾部系統(tǒng)性降水。此次過程對(duì)12日白天至13日白天的降水強(qiáng)度把握得比較準(zhǔn)確，對(duì)13日傍晚至夜間的強(qiáng)對(duì)流估計(jì)不足：此次過程對(duì)

降水的開始結(jié)束時(shí)段把握較好，13日20：00-14日20：00時(shí)預(yù)報(bào)量級(jí)偏小。

（3）預(yù)報(bào)難點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)體會(huì)。此次降水過程中，對(duì)流單體的生成和消散時(shí)間較難提前預(yù)測(cè)，強(qiáng)對(duì)流降水的落區(qū)和強(qiáng)度均比較難把握。因此，需要預(yù)報(bào)員一定要對(duì)每一次過程的天氣系統(tǒng)進(jìn)行分析全面，細(xì)致分析各影響因子之間的相互作用，不要遺漏各家數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的各要素場(chǎng)，加強(qiáng)天氣會(huì)商，盡可能預(yù)報(bào)準(zhǔn)確。