遼源地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水天氣潛勢預(yù)報(bào)方法研究

杜平萍，崔 悅，侯雪松

吉林省遼源市氣象局，吉林遼源 136200

1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

遼源地處我國東北，全年平均降水量在620 mm左右，將1 h降水量≥20 mm判斷為一次短時(shí)強(qiáng)降水過程，發(fā)生一次則進(jìn)行一次計(jì)數(shù)[1]。

針對(duì)12年歷史資料分析情況得出，遼源本站共發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水天氣41次（表1），其中2009年發(fā)生率為0，而2010年出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水頻率最高，為7次。

表1 遼源2006—2017年的5—9月短時(shí)強(qiáng)降水天氣統(tǒng)計(jì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，遼源7月發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水的次數(shù)最多，8月其次，由于多數(shù)年份5月還未入汛，因此歷史資料中5月發(fā)生的次數(shù)也是最少的月份（圖1）。

圖1 遼源站2006—2017年（5—9月）短時(shí)強(qiáng)降水日期分布

2 系統(tǒng)分型

選取41個(gè)典型個(gè)例，分析主要的影響系統(tǒng)可以分成“副高型”（副后型）、“渦槽型”“西北氣流型”和“兩高一低型”四大類。副高型即遼源區(qū)位于副高西側(cè)，即副后或副高型；當(dāng)高空表現(xiàn)為低渦或低槽均視為渦槽型；西北氣流型是指在無明顯的渦槽形勢，受到高空脊前或者槽后較明顯的西北氣流控制的天氣形勢；兩高一低型表現(xiàn)為高空環(huán)流呈2個(gè)高壓脊中間夾著1個(gè)深槽的形勢[2]。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，這41次歷史天氣個(gè)例中，副高類短時(shí)強(qiáng)降水占5次，高低空形勢表現(xiàn)為副高呈緯向分布且主體很強(qiáng)，584線都在41°N附近，緯向穿越吉林省。副高高值中心一般在592 hPa附近。河套槽發(fā)生東移。地面類鞍形場。在溫度場結(jié)構(gòu)配置上高低層都為暖脊，熱力層結(jié)相對(duì)穩(wěn)定。從風(fēng)場結(jié)構(gòu)上分析偶爾存在高空急流，說明高空急流不是其主要影響因素[3]。近地面和地面都有暖空氣區(qū)，歸納副高型短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)模型見圖2。

圖2 副高型短時(shí)強(qiáng)降水天氣概念模型

渦槽型歷史個(gè)例共26例，這一系統(tǒng)的形勢特征由高到低表現(xiàn)為高空有冷暖2個(gè)區(qū)，其暖中心≥-48℃，冷中心≤-56℃且≥-60℃。300 hPa鋒區(qū)北部邊緣位于40°N附近。500 hPa貝加爾湖附近為有高值區(qū)，內(nèi)蒙古到華北北部為寬廣的低值區(qū)，渤海灣等壓線密集，遼源地區(qū)剛好位于槽前或閉合低壓的東南側(cè)。850 hPa西部有相對(duì)冷區(qū)，渤海灣附近有暖脊。近地面有高于22℃的暖中心，遼源及周邊的溫度一般可達(dá)18℃以上。有時(shí)地面會(huì)位于閉合低壓內(nèi)，其概念模型見圖3。

圖3 渦槽型短時(shí)強(qiáng)降水天氣概念模型

受西北氣流系統(tǒng)強(qiáng)影響出現(xiàn)的短時(shí)強(qiáng)降水共7例，往往會(huì)伴有其他強(qiáng)天氣一起發(fā)生，其形勢場特征由高到低的配置情況：高空無明顯鋒區(qū)，但有寬廣的冷空氣區(qū)。500 hPa副高呈緯向分布，西伸極點(diǎn)位于100°E～120°E，588線北界偏北于30°N～35°N，東北部有低渦中心或低壓槽，遼源地區(qū)處于槽后脊前。近地面明顯的暖中心≥22℃且≤26℃，概念模型見圖4。

圖4 西北氣流型短時(shí)強(qiáng)降水天氣概念模型

兩高一低型發(fā)生的頻率最低，只有3次。通過個(gè)例分析，該型貝湖處有強(qiáng)高壓或較為寬廣的脊區(qū)，比之前提到的系統(tǒng)類型強(qiáng)，副高呈徑向，有時(shí)不明顯，兩者之間存在深的低槽或低渦，有的為強(qiáng)大低渦，其概念模型見圖5。

圖5 兩高一低型短時(shí)強(qiáng)降水天氣概念模型

3 預(yù)報(bào)指標(biāo)

3.1 副高類

副高類物理量場特征為遼源站短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生當(dāng)天08:00 SI值≤0.1，如≤-1.0報(bào)全區(qū)性短時(shí)強(qiáng)降水；Δθse≥0.9，Δθse≥6.0報(bào)大范圍；K值≥28，K值≥36報(bào)大范圍；500 hPa河套槽東移；沈陽或長春至少有一個(gè)站點(diǎn)的850hPa高度風(fēng)達(dá)到12 m/s；T589≥10℃；副高緯向且主體很強(qiáng)，584線都在41°N以北，并呈東西向分布于我區(qū)附近，588線在38°N以北；0℃層高度在600～690 hPa；存在風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；近地面有暖空氣。

3.2 渦槽型

渦槽型歷史天氣個(gè)例共26例，頻率占比最高，降水落區(qū)一般在渦槽前的輻合區(qū)內(nèi)，對(duì)此型降水的影響因子指標(biāo)歸納如下：K值≥28；SI值≤2.2；Δθse≥-3.6；T925-T500≥8℃；T850-T500≥3℃；T589≥15℃；ΔP500-700≤0 hPa；T850-500≥20℃；0℃層高度在600～710 hPa；-20℃層高度在400～500 hPa；高空200 hPa附近有冷區(qū)和暖區(qū)，暖中心≥-48℃，冷中心≤-56℃；300 hPa南支鋒區(qū)北界41°N，有3～4根等溫線。500 hPa環(huán)流形勢與其他強(qiáng)天氣發(fā)生時(shí)基本相同，貝湖有小高壓，新疆附近為高壓脊，渤海灣等壓線密集；850 hPa渤海灣有暖脊，向北伸進(jìn)遼源地區(qū)附近；近地面暖空氣關(guān)鍵區(qū)位于35°N～42°N，120°E～128°E，溫度在21℃或以上；低渦系統(tǒng)影響時(shí)，地面有小于1 002.5 hPa的閉合低壓中心。

3.3 西北氣流型

受西北氣流系統(tǒng)強(qiáng)影響出現(xiàn)的短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)指標(biāo)如下：K值≥27；SI值≤2.0；Δθse≥-1.6；T925-T500≥7℃；T850-T500≥1℃；T589≥15；ΔP500-700≤0 hPa；T850-500≥23℃；0℃層 高 度 約650 hPa；-20℃層 高 度 在400 hPa到450 hPa之間；500 hPa低值區(qū)位于46°N～56°N，128°E～142°E；遼源地區(qū)處于低壓后部脊前位置；高空200 hPa有≤-56℃冷中心；500 hPa副高緯向明顯，西伸點(diǎn) 于100°E～130°E，588線 北 界 偏 北于30°N～35°N；1 000 hPa有暖中心值≥22℃，但≤26℃。

3.4 兩高一低型

兩高一低型短時(shí)強(qiáng)降水的物理量指標(biāo)表現(xiàn)如下：K值≥32；SI值≤0；Δθse≥-2；T925-T500≥20℃；T850-T500≥3℃；T589≥10℃；ΔP500-700≤0 hPa；T850-500≥23℃；0℃層高600～680 hPa；-20℃層高380～440 hPa；500 hPa貝湖高壓，低值區(qū)位于華北北部到東北三省；貝加爾湖高壓以西是小低壓；高空200 hPa附近冷中心值≤-56℃；300 hPa南支鋒區(qū)有3～4根等溫線；500 hPa在西脊前有≤-12℃冷空氣或閉合中心；近地面遼源上游地區(qū)有≤15℃冷槽，緊鄰冷槽東部為弱的暖脊，中心值≥20℃。

4 預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

2020—2022年，對(duì)遼源地區(qū)汛期期間發(fā)生的強(qiáng)對(duì)流天氣做了9次回歸和試報(bào)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為7/9=77.78%，空?qǐng)?bào)率＜34%，漏報(bào)率2/9=22.22%。

2022年6月6日08:00對(duì)未來24 h天氣展開分型鑒別，得出“渦槽型”；通過分析各數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的物理量，能夠得出未來12 h內(nèi)遼源地區(qū)將發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水天氣的預(yù)報(bào)結(jié)論。實(shí)況反映：6日12:00～13:00，遼源地區(qū)多站點(diǎn)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，最強(qiáng)出現(xiàn)在東豐縣大陽鎮(zhèn)，小時(shí)降水量為31 mm，強(qiáng)降水導(dǎo)致了多處城市低洼地段出現(xiàn)積水、農(nóng)田內(nèi)澇等現(xiàn)象。市氣象臺(tái)密切監(jiān)視天氣變化，提前發(fā)布預(yù)警預(yù)報(bào)，對(duì)氣象防災(zāi)減災(zāi)和服務(wù)三農(nóng)起到了良好作用。