湘東南一次預報失敗的暖區暴雨個例分析

周宜卿，鐘麗華，周長青

1.湖南省郴州市氣象臺，湖南郴州 423000；2.湖南省氣象臺，湖南長沙 410007

暖區暴雨的局地性和強對流性容易引發災害，給人民的生命財產帶來嚴重威脅，且暖區暴雨預報難掌握。暖區暴雨與西風帶暴雨在動力、熱力條件和不穩定機制、水汽輸送、中尺度環境等方面存在一定差異，這可能是造成暖區暴雨難以預報的原因之一[1]。由于暖區暴雨的觸發機制不明顯，因此數值模式沒有較好的捕捉能力，導致業務預報中常常出現誤報和漏報現象[2]。目前，很多與暖區暴雨相關的研究都是華南暖區暴雨。湘東南地區地處南嶺山脈北側，地形地貌復雜，在鋒面南側，受南嶺地形對西南氣流的影響，經常出現一些暖區暴雨[3]。鑒于暖區暴雨預報的諸多困難，以及氣象預報業務對暖區暴雨的預報需求，研究湘東南暖區暴雨的天氣學特征、觸發機制以及模式預報的誤差和可參考性，對訂正預報有著十分重要的意義。對2020年一次預報失敗的暖區暴雨個例進行分析，總結預報失敗的原因，以期為湘東南今后類似暖區暴雨的預報提供參考。

1 降水實況

2020年6月24—26日，湘東南地區出現了一次大到暴雨、局地大暴雨降水天氣過程，此次過程降水時間較長、范圍廣、強度較強。在湖南的降水可分為2個雨帶，其中位于湘東南地區的較強降水是暖區降水。2020年6月25日（圖1）為此次過程的最強時段，在湘東南南部郴州汝城、宜章出現了較大范圍的暴雨，共有5個站的降雨量超過了100 mm，最大降雨量達到了119.4 mm，最大小時雨強為53.3 mm。

圖1 2020年6月25日降水量分布

暖區暴雨的定義中要求暴雨距離鋒區200 km以上且處于暖空氣一側的偏南氣流中，不受臺風等熱帶系統控制，將850 hPa假相當位溫的密集帶作為鋒區指示[4]。從其剖面圖上看（圖2），湘東南部地區在鋒區200 km外，且從θse的垂直分布情況來看，屬于影響系統為切變線的暖區暴雨。

圖2 6月25日20:00假相當位溫沿113°E附近剖面

2 天氣形勢和環境條件

2.1 天氣形勢分析

副高588線位于湘南偏南一帶附近，2020年6月24日在四川西部的下滑槽與南支槽結合，受副高的阻擋，低槽移速變慢，在南北兩支低槽共同作用下，副高開始撤退，有利于低槽加深東移，副高邊緣西南氣流有利于水汽和能量的輸送。低槽的加深、南北兩槽結合、副高邊緣良好的熱力水汽條件以及副高阻擋低槽移速減慢，都利于強降水的產生和維持。700 hPa湘東南位于切變南側急流軸北側，有風速輻合，急流軸最大風速達到22 m·s-1。850 hPa上有一低渦位于華東一帶，切變呈東北西南向從低渦中心附近一直延伸到湘西、貴州南部，低渦向東北方向移動，影響湖南的切變在23—24日主要位于湘北、湘西一帶，25日切變以冷式切變的形式南壓到湘中，隨后轉變成暖式切變又北抬，且切變南側的風速在25日由6 m·s-1增強到14 m·s-1，湘南位于切變南側西南急流區內。

24—26日，湖南位于低壓前、入海高壓的底后部，無明顯冷空氣影響。24日20:00，廣西西北部至邵陽東部有明顯的地面輻合線，南北溫差達4～5 ℃。地面輻合線在24日晚至26日有明顯的東移南壓趨勢，自西向東影響湘東南地區，地面輻合線對降水起到了觸發作用。

24日20:00（圖3a），湘東南在切變南側700 hPa急流軸北側，850 hPa暖脊位于湘東南地區，郴州探空站CAPE值為1 903 J·kg-1，K指數為37.6 ℃，郴州北部到永州中南部有一地面輻合線，利于觸發中尺度對流系統。

25日08:00（圖3b），湘東南位于500 hPa槽前，中低層切變南側和急流軸北側，200 hPa分流區中，有利于上升運動的加強，地面輻合線位于郴州一帶，對降水和對流起到觸發作用。整個湘東南處于850 hpa顯著濕區。探空圖顯示，除了500 hPa附近有淺薄較干層次，整層都較濕，雖然CAPE值下降，但K指數仍然為37.6 ℃，且有一暖脊位于湘東南一帶，西南急流帶來水汽和不穩定能量。到20:00（圖3c），500 hPa槽線東移南壓，正好呈東北西南向，位于郴州上空，湘東南主要還是位于切變南側，地面輻合線移到湖南、廣東和江西交界附近，200 hPa分流區也向東南方向移動，從850 hPa和700 hPa的溫度露點差分布情況來看，湘東南東部有干空氣侵入，利于觸發對流。

26日08:00（圖3d），在汝城附近仍有地面輻合線存在，且500 hPa上有小波動影響郴州地區，925 hPa上廣東到湖南東南側風速達到急流標準，在汝城附近有風速輻合。

圖3 （a）24日20:00、（b）25日08:00、（c）25日20:00、（d）26日08:00天氣形勢

綜上所述，在湘南地區有2個暴雨帶，其中衡陽一帶的降水主要是由于切變線引起，而在湘東南，特別是郴州東南部，是在暖區西南氣流內產生的降水，高溫高濕的環境，配合500 hPa低槽影響、地面輻合線的觸發作用，以及高層分流輻散作用、中層的干空氣侵入，超低空風速輻合，是造成該地區暖區強降水的幾個主要原因。

2.2 環境場物理量條件

在湘東南地區降水發生前，有一條從熱帶洋面經廣西境內到達長江中下游地區的水汽通量大值帶（圖略），湘東南主要受強盛的西南急流影響，這為強降水的發生建立了有利的水汽通道。25日07:00，在廣西境內有超過320 kg·hPa-2·m-1·s-1的水汽通量大值中心存在，湘東南郴州中部位于其下游地區，西南水汽輸送在郴州中部形成了水汽的強輻合中心，且水汽通量散度中心值達到了-60 kg·hPa-1·m-2·s-1，此時小時雨強為31.2 mm。到25日白天，郴州境內水汽輸送強度進一步增強，水汽通量最大為230 kg·hPa-1·m-2·s-1，且水汽輻合區的范圍有所增大，郴州大部分地區的水汽通量散度都達到了-60 kg·hPa-1·m-2·s-1，與郴州中部、南部、東部強降水落區有很好的對應關系。

沿著25.8°N作散度場垂直剖面圖（圖略），在強降水發生前，湘東南東南部上空從底層到高空輻散、輻合交替出現，25日07:00，湘東南西部地區開始出現底層輻合、中高空輻散的區域，700 hPa以下均為輻合，輻合中心位于950 hPa附近，最大散度值為-4×10-5s-1，與強降水時段相對應。此后該區域向東移動，并向高層發展。11：00開始，中低層的輻合和高層的輻散逐漸增強，最強出現在14:00，中低層900～600 hPa輻合和高層600 hPa以上輻散最大散度分別為-10×10-5s-1和15×10-5s-1，與郴州中部強降水時段相對應。隨后，低層輻合有所減弱，小時雨強隨之減小。

從假相當位溫的垂直分布情況可知（圖略），在本次過程發生之前，湘東南上空低層為假相當位溫的大值區，900～600 hPa為條件不穩定層結。強降水發生之前，湘東南地區K指數約40 ℃，說明湘東南地區大氣層結十分不穩定，25日05:00，在郴州中北部到東部一帶，有K指數大值區，大值區隨后東移減小，11:00，湘東南西南部又開始出現了K指數大于40 ℃的區域，且向東擴展，對較強降水有一定的指示作用，此后在K指數大值區和其南部等值線密集區都產生了較強降水過程。

3 主客觀預報誤差及可預報性探

從湖南省市兩級氣象臺預報結論來看，此次湘東南強降水過程的預報偏差主要有3個特點：一是在降水量級方面，調整較大，量級偏小，在21日預報中有次大到暴雨、單點大暴雨的降水天氣過程，但是隨后量級越調越小，二是在降水落區方面，偏差較大，預報北部大于南部，但實際上在湘東南部有成片暴雨區，三是對26日降水減弱的趨勢預計過于樂觀。

EC模式的降水預報（圖4）調整較大，20日20:00起報，大雨落區在湘南，暴雨落區在湘東南西南部，21日20:00，整體量級調大，落區向北調整到湘中偏南一帶，22—23日連續把大到暴雨落區向西調整，在湘東南地區預報了小到中雨量級的降水，最臨近的時次又將湘南的降水量預報到與20日類似。總體來說，21—23日的降水落區預報效果最差，而最后1個時次與實況稍微接近些，但該時刻的時效性較差。

圖4 （a）25日雨量實況和EC；（b）21日20:00；（c）24日20:00 24 h降水量預報

華東中尺度模式（圖5）從23日開始一直預報強降水落區在湘東南附近，但幾個時次稍有調整，且整個量級偏大，這對本次降水落區的訂正來說有一定的參考意義。對于26日的降水預報，華東模式依然預報湘東南南部地區有大到暴雨、局地有大暴雨的降水過程，在落區上有一定的指導意義，但量級偏大很多。綜合來看，華東區域的降水落區預報趨勢可以作為參考依據，尤其對于暖區降水、急流附近降水有較好的指示作用，但量級往往偏大，這就會導致存在空報較多的現象。

圖5 華東中尺度模式23日08:00 24 h降水量預報

綜上，主觀預報主要考慮降水發生在切變線附近，而實況較強降水位于切變線南側和急流軸北側之間、急流出口處或超低空氣流輻合處和地面輻合線附近。主觀預報基本上按照EC預報調整落區和量級，從而導致預報不穩定，落區偏差較大，但模式檢驗結果顯示，本次暖區強降水可根據華東中尺度模式預報調整落區，并調小量級。

4 結束語

（1）本次湘東南地區的暖區降水是切變線附近的暖區暴雨。

（2）湘東南受500 hPa低槽影響，且位于中低層切變南側、急流軸北側，地面輻合線起到了觸發作用，高層分流輻散作用和中層的干空氣侵入，超低空風速輻合，是造成本次強降水的幾個主要原因，其中高空槽過境、近地層輻合以及高空輻散對暖區強降水的作用值得關注。

（3）在本次過程中，水汽主要來源于中低層西南急流，邊界層抬升作用明顯，高空輻散對降水增幅作用大，K指數大值區和等值線密集區與強降水區域對應關系較好。

（4）華東中尺度模式對本次暖區降水的強降水落區把握較好，但量級偏大，今后對湘東南的暖區暴雨落區可參考華東中尺度模式訂正EC模式，并適當調小其量級。