梁依玲，覃月鳳，陳 見

（廣西壯族自治區(qū)氣象臺，南寧 530022）

前言

對于華南暖區(qū)暴雨，氣象工作者做了大量探索和研究［1-13］。廣西暖區(qū)暴雨主要分為鋒前暖區(qū)暴雨、變性高壓脊后部輻合型暖區(qū)暴雨及副熱帶高壓邊緣暖區(qū)暴雨，變性高壓脊后部輻合型暖區(qū)暴雨，簡稱回流型暖區(qū)暴雨［14］。研究表明，回流型暖區(qū)暴雨與邊界層中弱冷空氣侵入有關，邊界層存在弱斜壓性，高壓后部回流東風或東南風與西南風輻合，抬升低層暖濕空氣，觸發(fā)大量不穩(wěn)定能量釋放，形成中尺度暴雨［6，9，11］。回流暖區(qū)暴雨是先有回流，預先在東側形成淺薄的冷池，后有高空槽加深東移，帶來邊界層西南風，與回流東南風形成低層輻合抬升條件，西南風暖平流使邊界層鋒區(qū)加強并緩慢東移，從而產(chǎn)生暴雨［15］，垂直螺旋度與回流暖區(qū)暴雨有良好對應關系，是回流暖區(qū)暴雨區(qū)別于鋒面暴雨的重要動力學特征［16-17］。

廣西暴雨具有持續(xù)性、突發(fā)性、雨強強等特點，預報難度大，以往研究針對廣西暴雨預報偏差的分析取得了一些成果［18-20］，但暖區(qū)暴雨預報對于微小初始誤差的敏感性強于鋒面暴雨，預報過程中誤差增長的非線性特征更明顯，其可預報性低于鋒面暴雨，漏報或遲報較多，對于華南暖區(qū)暴雨，各種數(shù)值模式的可預報性往往比江淮鋒面暴雨和華南鋒面暴雨都要差，提高其預報準確率難度較大，短期時效內(nèi)數(shù)值模式難以做出暖區(qū)尤其是弱風場環(huán)境下的極端強降水預報，目前的監(jiān)測和短時臨近預警是主要手段［2，21-23］。

暖區(qū)降水與鋒面降水在觸發(fā)條件、形成機制、降水特征等方面顯著不同，預報準確率偏低，需要加強對暖區(qū)暴雨特點和預報偏差的研究。廣西前汛期暴雨易引發(fā)洪澇災害和地質災害，因此做好廣西入汛的監(jiān)測及開汛暴雨的預報是前汛期暴雨預報的重點之一。2020 年3 月25 日，廣西出現(xiàn)大范圍回流型暖區(qū)暴雨，入汛較常年偏早。暖區(qū)暴雨過程作為廣西的開汛暴雨較為罕見，因此研究此次暖區(qū)暴雨的環(huán)流形勢、環(huán)境條件、觸發(fā)維持機制，復盤、分析各種預報偏差，有助于加深對廣西前汛期暖區(qū)暴雨的理解。

1 資料與方法

本文利用常規(guī)氣象觀測資料、新一代天氣雷達、衛(wèi)星云圖、多家數(shù)值預報模式產(chǎn)品等資料，采用天氣學診斷分析方法，對此次開汛暖區(qū)暴雨過程進行分析與研究。

2 過程降雨特點及環(huán)流形勢特征

2.1 暴雨概況

2020 年3 月24 日20 時至25 日20 時，受南支槽和低層偏南暖濕氣流影響，廣西中部、南部出現(xiàn)暴雨、局部大暴雨和冰雹、大風等強對流天氣。根據(jù)廣西區(qū)域自動站統(tǒng)計顯示，日雨量100mm 以上有25站，50～100mm 有361 站，最大為寧明峙浪長橋163.1mm（圖1）。根據(jù)廣西入汛標準監(jiān)測，截至3 月25 日20 時，達到廣西入汛標準，比常年（4 月23 日）提前29d 入汛，為1951 年以來第二早。

此次過程主要降水時段為25 日05—20 時，有兩個強降雨階段，分別為25 日07—08 時，14—17時，其中在16 時出現(xiàn)本次過程最大小時雨強93.1mm·h-1（港南木格氣象觀測站）。本次過程具有降水強度大、雨量集中，具有明顯的中尺度特征。

2.2 環(huán)流形勢演變

暴雨發(fā)生前（24 日20 時），200hPa 華南處于對流層高層槽前，偏西的極鋒急流穿過廣西北部至長江中下游一帶，急流中心達到68m·s-1，廣西處于高空急流入口區(qū)右側，輻散抽吸作用明顯；500hPa 上中高緯地區(qū)為兩槽一脊型，南支槽位于緬甸一帶（97°E），溫度槽落后于高度槽，有利于南支槽發(fā)展，中緯度西風槽位于四川盆地，副熱帶高壓（簡稱副高）西脊點位于菲律賓沿海，脊線已到達15.5°N 附近，較往年5 月提前北抬，副高的北抬及西脊點位置使南支槽相對穩(wěn)定且槽前西南急流更明顯，南支槽前正渦度平流為強降水發(fā)生提供了上升條件；廣西低層（850hPa、925hPa）受西南到偏南氣流影響，風速較?。ň?0m·s-1以下）；地面形勢東高西低，越南北部至川蜀一帶為暖低壓控制，此時越南北部到桂西一帶露點達到了19～23℃，積聚了大量不穩(wěn)定能量，出海高壓位于太平洋西北部海域，廣西盛行東南到偏東風。至25 日08 時，500hPa 南支槽加深東移且有冷溫槽配合［l1］，20m·s-1以上的急流緩慢南落［l2］；850hPa 越南北部到廣西的西南氣流迅速加強為急流，急流軸位于廣西-湖南-安徽［l4］，廣西大部為急流軸左側正渦度區(qū)，925hPa 廣西南部也為偏南急流，低層偏南急流建立為暴雨過程輸送充足水汽和不穩(wěn)定能量。分析顯示，此次過程沒有受冷空氣影響，屬于回流型暖區(qū)暴雨。

3 中尺度對流系統(tǒng)發(fā)展演變特征

3.1 衛(wèi)星云圖演變及特征分析

此次暖區(qū)暴雨由四個云團演變形成。25 日00—03 時不斷有對流云團在越南北部生成、發(fā)展，04 時合并加強形成云團A，云團A 生成后向東北偏東方向移動，加強階段為06—10 時，其中08 時，云團A中心氣溫降至-55℃，-40℃的面積達2.8×106hm2，長軸280km，-50℃范圍云團影響南寧城區(qū)、賓陽、上林，至09—10 時，-40℃面積有所增加，但中心極值減小，云團減弱后東北移動，并移出廣西；在25 日05—08 時發(fā)展于云南和越南交界處對流云團B，在11—14 時東北偏東移動影響廣西的過程中加強，16時前后，在沿海生成的新生對流云團C 并入云團B中，云團B 進一步發(fā)展，19 時云團減弱并移出廣西；在云團B 與云團C 加強發(fā)展過程中，14 時左右，崇左南部新生成云團D，強度迅速增強，17 時TBB 中心值達到-50℃。4 個云團生成于南支槽前、低空急流軸左側的中越交界或越南北部地區(qū)，受槽前西南氣流引導，一路西南-東北行，先后影響崇左、南寧、來賓、貴港、梧州等地，急流維持與跟進北上也是對流云團先后生成，長時間、長路徑維持影響的主要原因之一。

3.2 雷達回波特征分析

雷達組合反射率分析顯示，云團A 于25 日07∶30 形成颮線，08∶30 發(fā)展為弓形回波，在東北移動過程中，強度逐漸減弱；云團B 在發(fā)展過程中形成颮線，颮線后側是層狀云為主的降水回波，東北移動過程中，颮線長軸和移動方向夾角較小，且11—14時加強，14—15 時稍有減弱，與單體C 合并后再次加強，在16∶30 回波強度發(fā)展最強。對流單體C 維持時間長，強度強，在東北移動過程中，造成橫州、港南區(qū)、玉林興業(yè)和容縣等縣（區(qū)）短時強降水、冰雹、雷暴大風等強對流天氣。

選取颮線B 做剖面分析，顯示颮線B 的強回波帶位于6km 以下，主要強反射率因子回波在0℃層（4km）以下，云中粒子以水滴為主，表明該回波是一次低質心的暖云強降水過程。颮線B 移動過程中產(chǎn)生強降水和強對流天氣，因此選取颮線B 上的一個對流單體回波做剖面，結果顯示回波具有反射率因子結構傾斜，強度強，達到了62dBZ，速度圖顯示后側入流明顯，達到22m·s-1，前側入流為10.5m·s-1，中低層輻合，高層輻散，后側大風區(qū)已觸地，測得附近出現(xiàn)21.5m·s-1大風。

15∶00—16∶00 之間，對流單體C 造成貴港市木梓鎮(zhèn)到木格鎮(zhèn)一帶出現(xiàn)直徑5mm 左右的冰雹，持續(xù)時間1～2min，16 時港南區(qū)木梓氣象觀測站觀測到27m·s-1的大風，此時回波強度達到65dBZ，結構傾斜，具有旁瓣回波特征；對應該時刻速度圖上，存在中氣旋，旋轉流場帶來的輻合有利于對流的增強和維持，中氣旋高度低，從而引起地面大風。

4 形成條件與觸發(fā)機制

4.1 觸發(fā)機制分析

3 月24 日20 時起，越南北部不斷有對流觸發(fā)，在西南引導氣流作用下向東北偏東方向移動，在越南北部喇叭口地形和云南東部生成兩個暴雨云團，925hPa 偏南風與越南北部喇叭口地形呈45°夾角，地形抬升作用有利于對流觸發(fā)。地面10m 風場顯示，暴雨云團初生對應著地面輻合線，表明地面風場輻合線對中尺度系統(tǒng)觸發(fā)和維持具有重要作用。從溫度場和能量場顯示，越南北部、北部灣地區(qū)均為高溫高濕區(qū)和能量大值區(qū)，有利于對流的發(fā)展。根據(jù)孫繼松等人的研究［24］，由于山體阻滯了城市熱島的水平擴散效應，在山前地區(qū)形成了最強的水平溫度梯度，水平溫度梯度造成山坡下滑冷氣流與城市暖空氣流出氣流之間形成了山前水平輻合氣流，山前水平輻合氣流形成的抬升運動、吹向山體的邊界層急流形成的強迫抬升運動，在垂直風切變環(huán)境中，觸發(fā)對流發(fā)生。從溫度場上可以看出，越南與云南交界處存在較強的水平溫度梯度，來自海上的東南風或偏東風回流，經(jīng)過越南河內(nèi)城市熱島區(qū)域，熱島效應增熱后轉為偏暖氣流，與中國云貴高原下滑冷氣流在山前一帶形成風場輻合，配合垂直風切變環(huán)境，觸發(fā)了初始對流，這與伍志方等人研究結果相一致［23］。

4.2 環(huán)境條件

暴雨發(fā)生前，越南至桂西有高能舌，桂西假相當位溫（θse）為63～65℃，越南北部到桂西一帶從地面到500hPaθse隨高度遞減，850hPa 與500hPa 的Δθse達10～14℃，越南北部及桂西為強不穩(wěn)定層結，在抬升觸發(fā)作用下產(chǎn)生垂直上升運動，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，有利于中尺度對流系統(tǒng)發(fā)展和維持。從水汽條件看，廣西區(qū)域為濕舌中心，比濕值大，850hPa 比濕為10～12g·kg-1，925hPa 為12～14g·kg-1，1000hPa大部為15g·kg-1，低層具備了暴雨發(fā)生所需的水汽條件。

選取暴雨發(fā)生前南寧探空站進行分析，對流有效位能（CAPE）值超過1000J·kg-1，且其垂直分布均勻，抬升凝結高度和自由對流高度均很低，分別為496m 和1285m，濕層深厚，為有利于強降水的層結；另外探空曲線呈喇叭口狀，表明700hPa 以上層結有弱的干冷空氣，進一步加強上干下濕、上冷下暖的位勢不穩(wěn)定層結，且下沉對流有效位能（DCAPE600）值為690J·kg-1，有利于雷暴大風的產(chǎn)生；風隨高度順轉，有暖平流。0～6km 垂直風切變達到18m·s-1，0～3km 垂直風切變達到12m·s-1，強的垂直風切變條件利于傾斜對流的發(fā)展和維持。南寧濕球0℃層高度4.0km，-20℃層高度7.4km，凍結層厚度在3.4km，這種厚度適宜冰雹的凍結形成。

暴雨發(fā)生前南寧站925hPa 風速為8m·s-1，至25 日08 時，風速加大到14m·s-1，強降水結束后，該站925hPa 風速下降至8m·s-1。24 日20 時到25 日08 時，0～6km 垂直風切變由18m·s-1加大到22m·s-1，0～3km 垂直風切變由12m·s-1加大到16m·s-1。在給定濕度、不穩(wěn)定性及抬升的深厚對流中，垂直風切變對于對流性風暴組織和特征的影響最大，在熱力不穩(wěn)定條件下，垂直風切變增強可促進風暴進一步加強和發(fā)展。

5 預報偏差及預報思路調(diào)整分析

對于這次比較特殊的開汛暖區(qū)暴雨過程，廣西氣象臺24～48h 最高預報量級均為大雨，暴雨漏報情況嚴重，因此有必要進行復盤研究，找出可能原因，調(diào)整思路，提高該類暴雨預報準確率。

5.1 模式預報偏差分析

分析歐洲中心全球中期數(shù)值天氣預報模式（EC_HR）、日本全球中期數(shù)值天氣預報模式（JAPAN）、中國氣象局全球同化預報系統(tǒng)（CMAGFS）等全球模式和中國氣象局中尺度天氣數(shù)值預報系統(tǒng)（CMA-MESO）23 日20 時起報的降水產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)，EC_HR 預報的雨帶形態(tài)和實況較為吻合，但強降水落區(qū)偏北，預報強降雨區(qū)為中雨，局部大雨到暴雨，強度偏弱；其它模式預報降水強度最強為中雨，強度明顯偏弱，強降雨落區(qū)也與實況存在較大差別。中國氣象局上海數(shù)值預報模式系統(tǒng)（CMASH9）不同起報時間（22 日20 時—24 日08 時）預報的降水落區(qū)和強度都與實況比較吻合，對暴雨的落區(qū)和時段描述較好的是24 日08 時起報，但強降水落區(qū)稍偏北。因此重點分析EC_HR 和CMA-SH9模式。

從預報場和實況的對比分析，EC_HR 較為準確地預報出廣西西部上空的南支槽位置以及低層的偏南風，但是500hPa 廣西上空槽前西南風預報偏弱，實況為20～26m·s-1，而預報只有16～22m·s-1。模式預報700hPa 的比濕比實況小2g·kg-1左右。預報CAPE 大部偏小，尤其在百色、南寧一帶，如百色CAPE 值實況為2165J·kg-1，預報值為906J·kg-1，誤差在1000J·kg-1以上。對氣象要素的預報偏差，且由于EC_HR 全球模式僅對于對流過程進行參數(shù)化處理，對大范圍降水過程的預報技巧的確是提高的，但對中小尺度天氣過程的描述或預報能力不足，導致了暴雨預報的偏差［25］。

從CMA-SH9 模式24 日08 時起報的組合反射率因子和實況對比［l7］，模式很好地預報出桂西對流的觸發(fā)但位置偏稍北，在對流回波后側不斷有新生對流生成，回波東北偏東方向移動，移動速度偏慢位置偏北，其產(chǎn)生降水持續(xù)時間也比實況長，強降水落區(qū)稍偏北。CMA-SH9 預報南支槽位置與實況較為一致，但廣西上空500～700hPa 西南氣流強度預報偏小，引導氣流預報偏弱是模式預報回波移動偏慢的主要原因。925hPa 急流軸在桂西南和越南東北部，而模式預報其在百色南部、河池一帶，崇左到越南東北只有8～10m·s-1，急流偏北，導致低層輻合偏北，這可能是導致對流回波生成偏北的原因之一。

5.2 預報思路調(diào)整

此次南支槽前暖區(qū)南風輻合型降水，EC_HR 能夠預報雨帶位置和走向，對形勢預報有較好的描述，但降水量級偏小，降水出現(xiàn)偏晚，水汽輸送層厚度偏薄，能量偏小，500hPa 急流預報偏弱，是這次暖區(qū)暴雨降水量級預報偏小的主要原因之一。EC_HR 對越南北部的初生對流有反應，因此在其預報有南支槽和低層急流（特別是925hPa）時，應注意訂正降水量級預報，特別是預報出現(xiàn)東北-西南走向的雨帶時，應跟蹤越南北部和云南東部的對流發(fā)生發(fā)展。

CMA-SH9 模式對強降雨落區(qū)和強度描述較好，對比雷達反射率演變分析發(fā)現(xiàn)：模式預報的回波移動偏慢、偏北，其產(chǎn)生的降水持續(xù)時間也較實況的長；中層引導氣流預報偏小，低層急流軸偏北，是導致對流回波偏北，預報偏慢的原因之一。

因此，在中短期時效內(nèi)對比分析各家數(shù)值模式的預報結果，加深對數(shù)值模式預報性能的認識，提高預報員對數(shù)值模式的應用能力，在天氣形勢上可以參考EC-HR 模式的預報，但在量級上，特別是由中尺度系統(tǒng)引起的暖區(qū)暴雨，應重點參考中尺度數(shù)值模式，同時此類暖區(qū)暴雨應重視上游越南北部和云南東部對流的發(fā)生發(fā)展條件，根據(jù)同化最新實況觀測資料的模式預報結論進行系統(tǒng)位置和降水量級精細化訂正，加強“遞進式”的預報服務。

6 結論與討論

（1）此次暴雨過程發(fā)生在有利的大尺度環(huán)流背景下，200hPa 急流入口區(qū)右側為廣西開汛暴雨提供了高空輻散場，南支槽加深東移影響廣西，超低空急流為暴雨區(qū)輸送不穩(wěn)定能量、動量，為暴雨產(chǎn)生提供了充足的不穩(wěn)定條件和水汽條件。槽前正渦度平流區(qū)、強的中空急流有利于增強垂直風切變，提供動力不穩(wěn)定條件；上干冷下暖濕的層結不穩(wěn)定以及強的垂直風切變有利于中尺度對流系統(tǒng)發(fā)展和維持。

（2）4 個云團生成、發(fā)展東北偏東移動，云團之間經(jīng)歷了生成、加強以及合并加強的過程，使云團的生命史得以延長，造成持續(xù)性的降水。

（3）雷達資料顯示，颮線主體具有低質心的暖云強降水特點，颮線長軸和移動方向夾角較小。颮線上發(fā)展旺盛的單體強度強，具有結構傾斜，后側入流明顯，中低層輻合，高層輻散的特點。對流單體的中氣旋旋轉流場帶來的輻合有利于降水的增強和維持，且中氣旋的高度低，出現(xiàn)了地面大風。

（4）對流在越南北部觸發(fā)，其喇叭口地形對東南氣流抬升有利；除地形影響外，地面風場輻合線、高能高濕和城市熱島效應對于對流系統(tǒng)觸發(fā)和維持具有重要作用。

對于南支槽前偏南風的暖區(qū)暴雨，抓住大尺度環(huán)流背景，關注高空槽、副熱帶高壓、低空急流等天氣系統(tǒng)的位置和強度變化，在全球天氣預報模式的基礎上，參考高分辨天氣預報模式調(diào)整量級，重點關注越南北部、云南東部對流的生成、發(fā)展，根據(jù)同化最新實況觀測資料的模式預報結論進行系統(tǒng)位置和降水量級精細化訂正，加強“遞進式”的預報服務。