一次大暴雨過程預報失誤的原因及數值產品檢驗訂正

李亞琴，蘇小玲，藍柳茹

廣西柳州市氣象局，廣西柳州 545001

近年來，大量的氣象工作者通常能夠在暴雨發生后，通過各種實況觀測和對數值產品模擬等進行分析，發現暴雨發生發展機制，找出數值產品存在的問題，以及類似降雨過程中需要對數值預報各類產品的定性調整[1-10]。但是，對預報員來說，一般在15 h前根據前一天20:00和當天08:00起報的數值產品，以及高空、地面、雷達、衛星等實時觀測資料，進行未來3 d的預報，但當數值預報產品出現明顯偏差時，應通過各種實時觀測資料，及時、準確地調整數值產品，并訂正預報和服務，針對這一類的預報分析相對較少，且每個地方都各不相同，因此，對本地的強降雨過程從預報服務出發進行實時分析十分有必要。通過2020年一次暴雨過程，數值預報產品出現明顯偏差后，如何通過實時的觀測資料進行預報服務訂正進行了分析。

1 暴雨落區和天氣背景

2020年6月23—24日柳州自北向南出現了大到暴雨，局部大暴雨過程，從逐12 h的降雨分布分析，23日20:00—24日08:00，強降雨出現在融水縣三防鎮至三江南部的老堡一帶，呈東北—西南走向（圖1a），到24日08:00～20:00，強降雨區迅速南壓至柳江、柳州、鹿寨一帶，大暴雨落區主要集中在偏東的鹿寨地 區（圖1b）；24日20:00—25日08:00，強降雨維持且略有北抬，集中在柳城至柳江一帶，大暴雨落區出現在柳城至柳州市區的北部，最大12 h降雨達到222.6 mm，出現在融安的潭頭村；25日08:00～20:00，雨區明顯東移，強降雨出現在鹿寨東部地區，之后降雨過程結束。

圖1 2020年6月23日20:00—24日20:00柳州逐12 h降雨實況圖

2020年6月23日08:00（圖2a），500 hPa的環流形勢為“兩槽一脊”型，高原一帶有低槽不斷分裂短波槽東移，在黔桂交界一帶東移北收，桂北位于短波槽前，副熱帶高壓（后簡稱副高）呈東西向，控制華南沿海，588線位于桂中一帶，桂北為副高北側的西南氣流控制。700、850 hPa切變線位于貴州中部一帶，桂北位于風速14～16 m/s的西南急流軸左側的氣旋性輻合區中；925 hPa南北風切變線位于黔桂交界一帶，其南側的偏南風風速達10～12 m/s，桂北處于風向、風速的輻合區。

從地面來看（圖2b），弱冷空氣在貴州南部一帶，此時主要降雨位于貴州南部，桂北以陣雨天氣為主。23日20:00—24日08:00，500 hPa高原槽明顯加深東移南壓，桂西北逐漸轉為槽后的偏西北氣流，槽底達到桂中一帶，桂東北一帶處于槽前的輻合上升區；700、850 hPa夜間偏南風急流有所加強，切變線維持在貴州中部一帶，桂北仍處于切變線南側及西南急流軸的左側，925 hPa的輻合線仍位于黔桂交界一帶，隨著23日夜間850 hPa低空西南急流加強，與925 hPa超低空南風急流在桂北交匯，不僅為暴雨區提供了充足的水汽，還有利于暴雨區不穩定層結的建立和維持。

圖2 2020年6月23日08:00 500 hPa（a）、14:00（b）地面圖

地面有弱冷空氣從黔東南與河池交界一帶擴散進入廣西，隨著冷空氣的侵入抬升觸發了對流的發生，因此，在柳州的融水、融安及三江縣一帶出現了大暴雨，最大12 h降雨在安太鄉小桑村，達172.9 mm。6月24日08:00～20:00，500 hPa高原槽東移過程中受到東側的副高的阻擋，在廣西中東部一帶維持減弱。850、925 hPa切變線逐漸南壓進入桂北，地面中尺度輻合線從融水一帶緩慢南壓至柳州中南部一帶，主要強降雨區也明顯南壓至柳城南部—鹿寨一帶，大部地區出現了大雨到暴雨，最大12 h降雨出現在鹿寨江口鄉，達193.7 mm。

2 數值產品檢驗及實況訂正

2.1 數值預報檢驗

從廣西區臺72～24 h對6月23日20:00—24日20:00的12 h預報產品分析，21日 預 報23日20:00—24日08:00，主要降雨出現在桂北一帶，對于柳州而言，主要集中在柳州的北部三線，到24日08:00～20:00，強降雨區范圍有所擴大，但大暴雨的落區主要集中在北部三縣；22日的降雨預報23日20:00—24日08:00，降雨的范圍和強度明顯減小，暴雨區僅為柳州市融水西北部的部分鄉鎮，到24日08:00～20:00，強降雨區集中在柳州柳城縣以北的大部分地區；23日起報的產品，強降雨落區仍集中在柳州北部三縣。

省、市兩級預報員基于數值產品的形勢預報，均認為24日20:00以前，強降雨主要位于黔桂交界一帶的桂北地區；從實況可以看出，23日20:00—24日08:00強降雨區位于桂北，至24日白天，雨區明顯南壓至桂中，預報員對降雨落區的預報明顯偏晚，系統比預計南下偏早12 h，導致預報服務十分被動。對此，分析出現此問題的原因，探究如何運用當下的實時數據對數值預報進行訂正。分析此次歐洲中心的形勢預報產品：從前面的預報產品可知，越臨近，預報員對降雨落區和強度的預報偏差反而越大，因此，主要分析24 h預報。

23日15:00以前，預報員能參考的主要為22日20:00、23日08:00的起報場，從歐洲中心22日20:00報場可以看出（圖3a），23日20:00—24日08:00 500 hPa高原有低槽逐漸東移，槽底影響黔桂交界一帶，而700、850 hPa為槽前的西南急流，且850 hPa低空急流的強度有所加強。925 hPa的偏南風超低空急流也是逐漸加強北伸的，桂北地區的風速輻合加強；Ec預報地面輻合線位于貴州的中部附近（圖3b），貴州南部為一致的偏南氣流，輻合線并未進入廣西，通過與實況對比：高層500 hPa南支槽預報位置偏西、中低層的西南氣流預報偏強，切變線位置偏北、地面冷空氣位置預報偏北，因此，將南支槽的位置往東往南調整，地面輻合線位置也向南調整之后，在23日夜間黔桂交界一帶具備對流觸發潛勢，因此，強降雨可以預報在桂北一帶，且因為槽主要由滇黔桂一帶東移，強降雨預報在百色至柳州北部一帶，預報與實況基本吻合，有很大的參考價值。

圖3 歐洲中心2020年6月22日20:00起報的23日20:00預報與實況對比圖（紅色實況、黑色預報）（a），以及14:00 1 000 hPa風場預報圖（b）

到24日08:00～20:00，500、700 hPa低槽緩慢加深東移，850、925 hPa切變線位置從貴州中部南壓到南部并未進入廣西，且從23日08:00起報場來看，低層的西南氣流在24日白天有所加強，同時結合各物理量場和降雨預報綜合分析，預報員仍將24日08:00～20:00段的強降雨落區預報在桂北，南壓趨勢不明顯，綜合分析Ec預報為24日白天低槽略有東移，到24日20:00槽底的位置已到百色河池一帶，在結合前面訂正情況，24日白天可以考慮系統南壓，強降雨區可能出現在柳州的中南部一帶。

2.2 實況資料的訂正預報

2.2.1 天氣形勢分析 下面對24日08:00以前的高空觀、地面、雷達、衛星等實時觀測資料進行分析，再次進行訂正預報。從23日20:00中分析圖（4a）可以看到，高原槽已東移至河池附近，南支槽強度加強，位置比預報場偏南，桂西北的百色一帶轉為偏西北氣流，桂中以北地區均處于槽前輻合上升區，強降雨的落區可能比預計要偏南；850 hPa實況切變線出現在貴州中部，同時在桂西出現低渦，西南風風速8～10 m/s，而預報場則為西南風加強為急流，切變線位置基本維持。因此，低層除強度偏強外，輻合位置未出現明顯偏差，桂北一帶均為西南氣流前端風速輻合區，有利于強降水的發生。925 hPa在湘黔中南部一帶，桂東北處于輻合線南側偏南風風速的輻合區，地面輻合線已經進入桂北。因此，根據實況與預報場的對比發現南支槽比預報強，而較強的低槽東移過程中更有利于上升運動的加強，同時低層切變線南側的偏南氣流比預報場弱，利于低層輻合線南下，因此，可以考慮將23日下午預報的強降雨影響時段提前，且強降雨落區擴大。

從23日20:00的探空空間剖面圖（圖4b）可知，受貴陽以南500 hPa為槽前的西南氣流影響，貴陽近地層已轉為偏北風，其余各站為偏南風，23日20:00，貴陽—百色—河池一帶500 hPa已轉為西北風，低槽已東移至河池一帶。近地面08:00，僅貴陽為偏北風，20:00百色至桂林一帶轉為偏北風，近地面有淺薄冷空氣擴散進入桂北，因此，近地層的輻合線很可能抬升觸發23日夜間的對流，同時高層槽前的正渦度平流加強了大尺度對流上升運動。從23日20:00桂林站T-logP圖來看（圖略），CAPE值為2 476 J/kg，K=39.6 ℃，SI=-2.71 ℃，且濕層的厚度到700 hPa高度，因此，強的不穩能量、強的不穩定層結、深厚的濕層，在近地層的輻合線觸發下，產生短時強降雨的可能性非常大，與前面訂正結果基本吻合。

圖4 2020年6月23日20:00中分析圖（a）和空間剖面圖（b）

從物理量預報場分析（圖5a～圖5c），23日20:00桂中一帶cape值達1 500 J/kg以上，850 hPa上升速度達60×10-2Pa/s，桂北有18 g/kg的比濕中心；EC預報上升運動、不穩定能量及水汽條件桂北均位于梯度大值區中，有抬升觸發機制就可能出現強降雨。從Ec降雨預報可知（圖5d），24 h主要降雨落區在桂北附近為20～30 mm；從12 h的降雨預報來看，22日20:00起報的2個時段較強降雨均集中出現在桂北，白天未出現明顯南壓，但23日08:00起報場分析，24日白天，強降雨中心在柳城附近，較之前有所南壓，且中心強度為30 mm以上，值得參考。

圖5 2020 年6 月22 日20:00起報的23日20:00 cape值（a）、vvel（b）、rain24 h預報圖（c）以及23日08:00起報的24日08:00～20:00 12 h降雨預報圖（d）

2.2.2 云圖分析 23日08:00～15:00，低槽云系集中在黔桂交界（圖6a）,桂北有發展旺盛的孤立對流云，從地面逐小時實況降雨分析，主要降雨區在貴州南部，桂北的強對流云團未出現明顯降雨；16:00～20:00以前，桂北一直為偏南氣流，弱北風在貴州南部，到20:00桂北對流云系減弱，但貴州西南部的對流云圖開始發展，到24日夜間（圖6b）逐漸加強為MCS，到22:00桂北逐漸有對流云圖生成并加強東移，其西側又不斷有新對流云生成，具有明顯的后向傳播性，到24日01:00（圖略）。桂北對流云系與貴州西南部MCS合并，形成新的切變線云系。值得注意的是，從百色至河池的中南部已經開始有對流云生成發展，同時據地面1 h風場觀測可知，桂西北的百色至河池一帶的北部地區逐漸轉為弱偏北風，且貴州南部一帶的偏北風加強，綜合分析此時地面輻合線已經進入廣西，從1 h降雨資料來看，桂北一帶開始出現較強的降雨，強對流云團與地面降雨位置對應較好。

圖6 2020年6月23日17:00云圖（a）和24日00:00云圖（b）

3 結論

通過對2020年6月24日暴雨過程分析發現：

（1）ec數值預報對500 hPa的高原槽預報較弱，尤其是副高較強時，偏弱明顯，由于高原槽預報偏弱，導致低槽東移對低層系統的引導作用被低估，導致系統是否南下、且南下時間出現偏差，通過實況對比能較好地進行修訂，尤其是桂西北百色站風向，對南支槽的東移有較好的指導作用。

（2）低層的偏南氣流比實況預報偏強4～8 m/s，是導致系統南下預報比實況偏晚的主要原因。通過降雨個例分析發現，強降雨出現在低層切變線南側50～100 km，低層偏南氣流主要為暴雨發生提供水汽和不穩定能量，切變線是否進入桂北對廣西中北部地區出現強降雨影響不明顯。同時，可通過實況觀測及時調整，高低空的耦合對暴雨的產生位置也很關鍵。

（3）降水落區與近低層輻合線位置更為接近，在選擇參考時，可側重考慮近地層的風速和風向的輻合區。一般通過逐小時的降雨和風場分析，能更好地判斷其位置，在其前側更容易激發新對流，其北側偏北風的變化也需仔細分析，對系統的南下與否非常重要。

（4）衛星資料的在短臨預報中非常重要，在系統東移過程中，其前側不斷激發新對流云，因此系統前側的對流云的出現可能預示著系統未來移動方向。