四川盆地中部區域性暴雨可預報性分析

楊 雪，張 明，張渝杰，毛 單，李 信

(1.遂寧市氣象局，遂寧629000；2.高原與盆地暴雨旱澇災害四川省重點實驗室，成都610072)

0 引言

暴雨預報是天氣預報的難點和重點，四川盆地暴雨頻發，極易造成洪澇、滑坡、中小河流洪水災害等，給工農業和人民生活生產造成嚴重影響，暴雨產生機制的復雜性和可預報性讓暴雨研究成為氣象學者仍需攻關的研究性課題。周春花[1]等分析了2018年6—7月四川持續性暴雨期間的大尺度環流特征、主要影響系統的活動特征；高松[2]等通過對西南渦演變過程以及雷達資料的反演對川渝1次暴雨過程進行了分析；周云霞[3]等指出考慮地形的作用，結合當地天氣預報經驗，利用數值模式，可以使極端暴雨的預報具有一定的可預報性；聶祥[4]等得出常規資料可以分析出未來24 h、48 h有對流性天氣過程，但是難以預報有無暴雨，而且強對流天氣的落區和出現時間難以繼續進行精細化分析。

2018-07-03暴雨是四川盆地中部1次典型區域暴雨天氣，范圍大，強度強，以往針對四川盆地中部暴雨研究較少，此次模式對盆地中東部降水預報效果不確定性大，文章從短期預報角度對其進行可預報性分析，以便提取對短期預報有用的預報信息。

1 天氣實況

2018-07-01—2018-07-04，副高東退，高空低槽合并加強，西南低渦發展移動，低空急流建立持續影響，四川盆地自西向東出現了1次暴雨天氣過程，1日20：00—2日20：00，盆地西部出現區域性大暴雨，2日20：00—3日20：00，盆地中部、南部5市出現區域暴雨，最大雨量出現在內江樂至為 189.1 mm，1 h最強降水出現在樂至—八角廟(72.6 mm/h)。

2 數值模式預報

實際預報業務中，數值模式產品是天氣預報的重要支撐，特別是歐洲中心全球模式(簡稱EC)已成為各級臺站天氣預報基礎，但EC作為全球模式，物理參數化不完善，對中小尺度預報效果欠佳，尤其是四川盆地這種地形復雜并伴有對流性降水的預報具有一定的局限性，雨帶或落區經常出現系統位置偏差[5，6]，要想得到更為精準化的預報，對數值模式降水作出可預報性分析尤為重要。

2.1 24 h降水檢驗比對

針對2日20:00—3日20:00的降水，確定性高分辨率模式預報EC出現明顯的量級、落區偏差，EC模式暴雨以及大暴雨主要預報在四川盆地西部，而實況盆地西南部出現小雨天氣，西北部中到大雨，局地有暴雨，盆地中部至東南部有成片暴雨區；同一模式不同時次起報的降水不斷調整，從最新3個時次的24 h降水預報來看，72 h模式暴雨區位于盆地西南部沿山，僅在盆地中部邊緣預報大雨；48 h盆地西部降水增強，分別在盆地西北部、西南部預報了兩個暴雨中心，從圖1(b)可見，盆地西南部大暴雨落區范圍與盆地中部實況100 mm降水區域相似，但是經度位置明顯偏西1°～2°，該時次模式大雨帶較72 h向東調整，預報盆地中部有中到大雨，局部暴雨；隨著時次臨近，EC模式24 h大雨帶較48 h繼續向東調整，擴展至整個盆地中部，盆地西南部暴雨中心明顯向東移動，內江、資陽西部都在50 mm預報值以內。總體而言，72～24 h降水落區向東調整，有一定指示意義，模式大暴雨落區與實況100 mm降水范圍相當，但是經度位置明顯偏西1°～2°。

圖1 EC模式不同時次對2018-07-02T20：00—2018-07-03T20：00降水預報

2.2 3 h降水對比檢驗

將實況與1日20:00起報模式的3 h降水對比分析，2日23:00(預報時效的27 h，依次類推)，隨著中低層偏南風加強，盆地南部、中部發生強降水，中部出現了100 mm以上的短時暴雨，與西南低渦位置吻合，EC模式降水中心較實況偏西偏南，強度顯著偏弱；3日02:00，隨著西南渦的發展以及穩定少動，盆地中部降水達到最強，中心強度達到144 mm，70 mm以上強降水范圍明顯增加，但此時模式降水呈東北—西南走向位于盆地西部，對盆地中部降水完全漏報；3日05:00，隨著低空急流持續輸送，雨帶進一步擴大，盆地南部-中部形成20～70 mm帶狀雨區，此時暴雨區仍位于盆地中部，EC模式預報盆地西部降水增強，中雨量級降水預報較為準確，但空報50 mm強降雨，盆地中部預報值顯著小于實況；3日08:00，雨帶跟隨低渦北移，盆地中部降水有所減弱，但在遂寧區域仍有50 mm以上強降雨，EC在盆地西部空報了兩個大值中心，對盆地中部預報了3～10 mm的降水，因為系統的偏差，強度偏弱；11:00—20:00，低空急流撤退，低渦逐漸減弱，大雨離開盆中地區，EC模式降水仍主要控制偏西地區。通過對8個時次的3 h降水分析，EC模式降水落區偏西，強度偏弱，最強降水預報值有滯后性，可預報性差。

2.3 形勢可預報性

針對2日20:00實況風場，EC模式利用00 h(2日20:00起報)、24 h(1日20:00起報)、48 h(6月30日20:00起報)、 (6月29日20:00起報)4個不同時次的預報場與之進行對比：500 hPa高空，實況上副高588線略有東退，在高空低槽緩慢東移至盆地東部邊緣，此時武都站為東北風，盆地中部處于強盛西南氣流之中；模式00 h預報，高空槽控制川西高原東部，武都站風向與實況完全相反，呈現東南風，模式低槽較實況場位置明顯偏西偏北，500 hPa模式00 h預報就存在較大誤差，可預報性較差。72 h預報的低槽位于川西高原北部，隨著時效臨近，24 h，48 h預報低槽位置向東調整，總體來說，以影響盆地西部為主。700 hPa風場上，實況西南渦生成于盆地南部，低渦東北向移動，同時低渦東南象限偏南風加強達到急流，西北象限偏北風增強，加上降水正反饋共同作用，低渦一邊移動一邊發展，在地形作用下，在盆地中部移動緩慢。00 h預報與實況較為一致，預報出了盆地東部有偏南風增強以及低渦系統。72 h，48 h預報盆地西北部存在切變輻合中心以及低渦位于盆地西南部，強度較弱，與實況相比低渦明顯偏西偏南，強度偏弱，也沒有預報出低渦的移動，24 h預報偏北氣流進入盆地西部，但未能預報出中尺度急流以及西南低渦發展，盆地中部以弱的偏南風為主，輻合區仍位于盆西地區，但位置較前面兩個時次向東向南調整。根據預報時次的臨近，模式不斷將低渦切變系統向東調整，但低渦系統預報不確定因素較大。

2.4 動力條件可預報性

垂直上升運動將水平輸送來的水汽向上輸送，同時使空氣絕熱冷卻達到飽和，進而凝結成水滴降落，上升速度越大，降水量越大。分析EC模式在盆地中部的代表站的時間序列圖，2日20:00—3日08:00，遂寧、內江整層為強烈上升運動，中心位于350 hPa附近，中心強度絕對值達到24～28×10-1m/s，模式顯示在強降水發生階段，遂寧、內江中低層相對濕度在70%～80%，遂寧站在925～800 hPa 高度存在弱垂直上升運動，最大上升速度絕對值為8×10-1m/s，700～400 hPa垂直運動不明顯，內江站整層無明顯上升運動，800～900 hPa甚至為弱下沉運動，3日08:00—20:00，模式在遂寧、內江中低層上升速度絕對值達8～14×10-1m/s，滯后特點顯著。從垂直運動診斷對比來看，EC模式垂直運動與3 h模式降水一致，呈現滯后性，同時上升運動垂直伸展高度明顯偏低，強度偏弱，可預報性較差。

2.5 水汽條件可預報性

比濕常用于表征大氣中的水汽含量，被廣泛應用于暴雨水汽條件研究和日常預報業務中[7]。2日20:00，盆地西北部降水趨于減弱，850 hPa比濕下降至14 g/kg，而四川盆地東南部、中東部地區由于偏南風的增強，源源不斷的水汽輸送，使大氣比濕顯著增強至16 g/kg。比較EC模式1日20:00起報的比濕場，模式對盆地西北部比濕預報準確，同時盆地中東部高比濕區與實況一致，比濕達到17 g/kg，根據經驗預報，已達到四川盆地暴雨標準。比濕場很好地反映了東高西低的特點，有利于將暴雨區向東調整，對預警預報有重要參考。

2.6 熱力條件可預報性

2日20:00，盆地西部大氣環境場轉為穩定層結，利用盆地中部代表站(沙坪壩)的實況與模式資料分析，溫度層結曲線、狀態曲線、露點曲線垂直分布較為相似，對流有效位能(CAPE)均呈狹長型，都大于1100 J/kg，利于上升氣流維持，925 hPa附近有一定高度逆溫層，K指數分別為44，40，大氣高能、層結不穩定。從垂直濕層分析，實況上850～700 hPa屬于飽和層，地面露點溫度為24 ℃，是發生強降水有利條件，EC模式也表現了以上的濕度環境，其露點溫度達25.9 ℃，有助于預報短時暴雨，由探空資料計算大氣可降水量(PW)為6.32 cm，模式大氣可降水量達到7.07 cm，模式預報體現出了大氣高濕的特性。從風場的對比來看，0～6 km沙坪壩主要受暖平流影響，400～500 hPa為高空槽前強盛西南風控制，EC模式風速明顯偏小，0～6 km沒有明顯溫度平流，400～500 hPa只預報出了4 m/s西南風。

3 結束語

1)模式預報24 h暴雨落區偏西，但隨著預報時效臨近，降水落區向東調整，模式大暴雨落區與實況100 mm降水范圍相當，經度位置明顯偏西1°～2°。分析3 h降水對比得出，所有時次降水落區偏西，強度偏弱，最大降水預報值滯后3～6 h，可預報性差。

2)EC模式能預報出高空槽、低渦切變線等天氣尺度系統，但位置有明顯偏差，強度偏弱，未能預報出此次過程的中尺度急流，對盆地中部來說，動力條件預報偏弱，輻合位置偏西。

3)EC模式垂直運動與3 h模式降水一致，呈現滯后性，上升運動垂直伸展高度明顯偏低，強度偏弱，不利于深厚對流發生，對于暴雨和大暴雨的可預報性較差。

4)模式比濕場很好地反映了東高西低的特點，盆地中東部高比濕區與實況一致，有利于將暴雨區向東調整，同時對高能、高濕、層結不穩定的環境場有較好的預報能力，但對中低層偏南風預報偏弱、溫度平流預報不明顯。