2022 年9 月16 日石林、羅平、江城局地短時(shí)強(qiáng)降雨分析

張婧琦

石林彝族自治縣氣象局，云南石林 652200

1 實(shí)況特征、災(zāi)情和社會(huì)影響

1.1 石林、羅平、江城的地理位置、地貌及當(dāng)日降水情況

石林彝族自治縣位于云南省昆明市，屬喀斯特地貌，境內(nèi)地勢(shì)東高西低。圖1是2022年9月16日09:00～11:00的石林縣、羅平縣、江城縣的降水分布和最高降水量站點(diǎn)降水時(shí)序圖。由圖1可知，降水落區(qū)集中，只出現(xiàn)在北小村附近，石林街道的區(qū)域站降雨量普遍在20 mm左右，只有北小村的降水高出周圍站點(diǎn)40 mm，有明顯的局地邊界輪廓。

圖1 石林、羅平、江城9月16日09:00～11:00降水情況

圖2反映了石林縣10:00～11:00降水量最大的前10個(gè)站點(diǎn)09:00～12:00的降水情況，能明顯看出前3名的降水普遍在20 mm以上，降水折線有明顯的、尖銳的最高點(diǎn)[1]。

圖2 石林、羅平、江城最大值降水時(shí)前10名降水站點(diǎn)對(duì)比

羅平縣位于云南省曲靖市，地勢(shì)西北高、東南低。由圖1可知，09:00～11:00的羅平縣降水集中在栗樹坡、多依、老寨、舊屋基，普遍降水都在60 mm以上，其中，栗樹坡87.7 mm為全縣最高。從圖2折線圖看，栗樹坡、多依、長(zhǎng)底、舊屋基4個(gè)站點(diǎn)的降水呈現(xiàn)明顯的突增突降變化。

江城哈尼族彝族自治縣位于云南省南部普洱市，地處橫斷山脈，地形起伏大，切割深，地勢(shì)呈西北高東南低[2]。江城縣1 h降雨量最大值出現(xiàn)在10:00的板河村。板河村09:00～11:00累計(jì)降雨量達(dá)117.5 mm，為江城縣最大值，也是當(dāng)時(shí)云南省累計(jì)降水量最大值，排名第一。

石林、羅平、江城三縣的短時(shí)強(qiáng)降雨都呈現(xiàn)出突增突降變化，局部分界明顯，強(qiáng)降水中心雨量極高。

1.2 災(zāi)情和社會(huì)影響

北小村、臺(tái)創(chuàng)園均采用現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)大棚種植技術(shù)[4]，處于疏松多孔的喀斯特地貌，沒有積水積澇[5]，無重大災(zāi)情。

羅平縣受災(zāi)人數(shù)3 212人，農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積127.86 hm2，經(jīng)濟(jì)損失133.91萬元，主要受災(zāi)作物為玉米和水稻。

江城縣2 188人受災(zāi)，農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積172.93 hm2，經(jīng)濟(jì)損失445.09萬元，主要受災(zāi)作物為玉米和水稻。

2 預(yù)報(bào)檢驗(yàn)和預(yù)報(bào)難點(diǎn)

從客觀參考的量級(jí)上看，智能平臺(tái)給出的預(yù)測(cè)降水量級(jí)只有20 mm，若剔除個(gè)別點(diǎn)看剩余的點(diǎn)，完全符合預(yù)報(bào)結(jié)果。說明智能預(yù)警平臺(tái)在大尺度到縣域級(jí)別預(yù)報(bào)能力是優(yōu)秀、準(zhǔn)確的。此次降雨集中在1 h內(nèi)1個(gè)站點(diǎn)附近，具有很強(qiáng)的局地破壞性，發(fā)展快速且與其他一般降水沒有明顯區(qū)分特征，這給業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)帶來了很大的困難。

從降水級(jí)別上看，屬于暴雨橙色級(jí)別了[6]，根據(jù)要求，橙色及以上級(jí)別的預(yù)警要向縣市級(jí)領(lǐng)導(dǎo)報(bào)備，但顯然10 min不能完成整個(gè)報(bào)備流程。

3 強(qiáng)降雨成因及預(yù)報(bào)偏差分析

3.1 中小尺度系統(tǒng)精細(xì)化發(fā)展演變

3.1.1 三地結(jié)合分析三地雖然均位于云南省，但直線距離相差100～360 km，并不是同一塊云團(tuán)造成三地同時(shí)、同樣的降水，而是三地的云團(tuán)性質(zhì)高度相似，下墊面性質(zhì)也高度相似。三地都出現(xiàn)了發(fā)展速度快、邊界清晰明顯的強(qiáng)降水，互相結(jié)合對(duì)比分析，更容易找出降水發(fā)展的必然性和規(guī)律性。

在降水時(shí)，從智能平臺(tái)上觀察，發(fā)現(xiàn)三地雷達(dá)中心回波的剖面均出現(xiàn)了明顯的“核”，類似冰雹云的結(jié)構(gòu)[7](圖3)?！昂诵摹睆?qiáng)度均超過55 dBz，中心距地高度4～5.5 km，核心的投影半徑不超過1 km?！昂诵摹蔽恢门c降水最強(qiáng)的站點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，時(shí)間上也符合。可以認(rèn)為是此“核心”結(jié)構(gòu)造成的局地短時(shí)強(qiáng)降雨。雖然雷達(dá)剖面圖能很好地判斷降水對(duì)應(yīng)關(guān)系，但智能平臺(tái)上雷達(dá)剖面產(chǎn)品延遲時(shí)間達(dá)18 min，不滿足業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的需求。

圖3 北小村、栗樹坡村、板河村雷達(dá)剖面出現(xiàn)核心

3.1.2 石林的回波移動(dòng)路徑上的地形分析從回波的移動(dòng)方向來看，回波最初是從小河村方向向東南方向移動(dòng)，遇到了北小村附近的山脈抵擋，逐漸向前進(jìn)方向的兩邊推開，回波主體向東北方向的陸良移動(dòng)，少量回波向西南方向打散攤平，移動(dòng)路徑如圖4所示。

圖4 石林地形和云團(tuán)移動(dòng)路徑

從地形高程圖不難看出，石林整體為東高西低的形勢(shì)，北小村位于一個(gè)高度階梯的過渡帶上，回波從石林小河村方向向北小村移動(dòng)跨越了一個(gè)高度差約為70 m的階梯，向陸良方向移動(dòng)的高度差近50 m，而2條路徑上最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的直接距離只有5 km左右。

3.1.3 羅平的回波移動(dòng)路徑上的地形分析結(jié)合組合反射率和速度圖發(fā)現(xiàn)，羅平降水的云團(tuán)從南部而來向北部移動(dòng)，遇到山脈阻擋，緩慢地向西北移動(dòng)尋找突破方向(圖5)。羅平的地勢(shì)北高南低，高差約1 000 m。從降水落點(diǎn)來看，強(qiáng)降水主要集中在栗樹坡村—舊屋基—安木勒一帶，這是從南向北跨越1 250 m海拔的一個(gè)階梯，降水集中在山脈一側(cè)，山脈后基本無降水。

圖5 羅平地形和云團(tuán)移動(dòng)路徑

3.1.4 江城回波移動(dòng)路徑上的地形分析結(jié)合江城的地形分析可見，江城縣有2條西北—東南向的山脈，中間為一河谷地帶，中部南部，東南角地勢(shì)偏低。根據(jù)速度圖和組合反射率圖分析的移動(dòng)方向來看，江城的降雨云團(tuán)應(yīng)從地勢(shì)較低的南部進(jìn)入，“卡入”河谷后被山脈阻擋，向山脈兩側(cè)推開尋找較低的地方翻越，但整個(gè)山脈長(zhǎng)而連綿，最后從板河村附近的山谷向北翻越山峰(圖6)。

圖6 江城地形和云團(tuán)移動(dòng)路徑

石林、羅平和江城短時(shí)強(qiáng)降雨的特點(diǎn)如下：一是降水位置均出現(xiàn)在翻越坡度過大的山脈前，山脈背后降水稀少；二是暴發(fā)性降水前回波持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，降水后迅速消散。

3.3 關(guān)鍵物理量診斷分析

預(yù)測(cè)此類降水的關(guān)鍵點(diǎn)在于速度和地形。坡度、速度絕對(duì)值和降水值的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。從表1可以看出，降水值與坡度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系更強(qiáng)。

表1 三縣降水量最大站點(diǎn)的坡度、速度、降水量

3.4 強(qiáng)降水預(yù)報(bào)偏差成因

此次短強(qiáng)降水速度快、暴發(fā)性強(qiáng)，智能預(yù)報(bào)平臺(tái)難以捕捉。報(bào)警閾值沒有對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)因地制宜地進(jìn)行差異化訂正，沒有考慮地形坡度對(duì)降水的影響[7]。

4 結(jié)論

速度和地形對(duì)此類強(qiáng)降水的關(guān)系可以總結(jié)為速度值越大，降水越強(qiáng)；坡度越大，降水越強(qiáng)。在實(shí)際業(yè)務(wù)中，要注意以下幾點(diǎn)。

第一，快速預(yù)報(bào)。業(yè)務(wù)值班中要時(shí)常注意看“云團(tuán)移動(dòng)路徑上有沒有坡度大的山體”和“云團(tuán)撞向山體的速度大不大”；還要準(zhǔn)備好預(yù)發(fā)布的文件材料，不要在文字內(nèi)容等一般性任務(wù)上浪費(fèi)時(shí)間。

第二，快速發(fā)布。針對(duì)發(fā)展快速級(jí)別高的過程，讓智能程序自動(dòng)檢測(cè)，在達(dá)到報(bào)警閾值時(shí)，優(yōu)先推送預(yù)警信號(hào)給對(duì)應(yīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的村委會(huì)村民；再由業(yè)務(wù)值班員報(bào)備審批后發(fā)布正式預(yù)警，此“自下而上”的預(yù)警流程更適合短臨過程的預(yù)警。

第三，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合三地的受災(zāi)情況來看，采用了現(xiàn)代化鋼架結(jié)構(gòu)大棚的臺(tái)創(chuàng)園地區(qū)受災(zāi)影響最小，可以嘗試在暴雨冰雹等災(zāi)害多發(fā)地區(qū)推廣半永久性鋼架大棚的建設(shè)或種植非夏季生長(zhǎng)的作物，使作物生長(zhǎng)周期避開災(zāi)害多發(fā)時(shí)間。