趙林 歐曄 潘田鳳
摘要:利用常規(guī)天氣資料和柳州雷達產品,通過對2021年6月3-4日廣西強降雨天氣過程進行分析,得到此次強降雨天氣過程是由高空槽、低空切變線、地面冷鋒等系統(tǒng)共同作用下形成的,具有影響時間長,累計雨量大,局地強度強等特點,屬于較為典型的鋒面暴雨過程。數(shù)值模式預報產品對此次過程時間段預報較準確,但預報落區(qū)出現(xiàn)一定的偏差,在一定程度上考驗著預報員的主觀訂正能力。對2021年6月3-4日強降雨過程的天氣發(fā)生機理、數(shù)值預報模式表現(xiàn)情況進行總結分析,有助于今后提高對此類天氣的分析研判能力。
關鍵詞:廣西;強降雨;數(shù)值預報;性能
引言
對于華南地區(qū),暴雨已成為最為常見的一種災害性天氣,盡管目前已經(jīng)取得不少研究成果,對其氣候特點和天氣系統(tǒng)也進行了許多較為深入的分析,揭示出一些重要事實,弄清了一些科學問題,使人們對強降雨形成的物理機制有了一定的認識。然而,隨著近年來氣候發(fā)展變化,加上人為因素影響,強降水天氣的發(fā)生發(fā)展出現(xiàn)與以往過程不同的特點。因此在新的氣候背景下,有必要對近年來的強降水天氣再作進一步分析研究。本文通過對2021年6月的一次大范圍強降雨天氣入手,希望能從中分析出一些強降雨天氣發(fā)生時環(huán)流背景及數(shù)值預報模式性能特征,為今后預報此類天氣提供有價值的思路。
1天氣實況
受高空槽、切變線、冷空氣共同影響,6月3-4日,廣西出現(xiàn)強降雨并伴有短時雷暴大風等強對流天氣過程(圖1)。本次強降雨過程具有如下特點:一是強降雨區(qū)范圍廣。強降雨主要集中出現(xiàn)在桂中到桂南,分布在賀州、梧州、來賓、貴港、南寧、崇左等市。二是累計雨量大。據(jù)統(tǒng)計,6月3日08時至4日08時,賀州、梧州、貴港、南寧4市7個縣(區(qū))15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)累計雨量超過100毫米,最大雨量出現(xiàn)在平南思界128.5毫米。三是局地強度強。最大1小時雨量高達88.6毫米(貴港思界官塘)。
2 ?天氣形勢配置分析
2.1 500hPa與850hPa形勢特征
中高層天氣形勢上500hPa高度6月2日20時(圖2)東亞大陸中高緯呈兩槽一脊型,兩槽分別位于烏拉爾山和蒙古,高壓脊位于貝加爾湖一帶,西太副高勢力相對較強,副高脊線穩(wěn)定在18°N附近,588線一直控制在廣西中部附近,東北冷渦緩慢東移,引導華北冷槽加深東移,川西高原不斷分裂短波槽東移南下影響華南地區(qū),廣西中北部正好處在短波槽東移影響之下,850hPa(圖3)廣西大部為低空急流區(qū),廣西北部為低空急流左側,有利于中低層暖濕空氣輻合抬升,200hPa南亞高壓呈現(xiàn)出帶狀型分布(圖略),廣西上空位于南亞高壓分流輻散區(qū),高層的輻散流出形成強有力的抽吸作用,提供了有利的動力抬升條件。3日08時500hPa副高穩(wěn)定維持,東北冷渦繼續(xù)緩慢東移,華北冷槽加深東移,華北槽后西北氣流十分強盛,冷空氣開始大舉南下影響我國中東部地區(qū),南方500hPa上空氣流仍維持多波動態(tài)勢,四川盆地一帶有高原小槽發(fā)展東移,華南短波槽開始加深發(fā)展,850hPa廣西低空急流進一步加強,大部探空站風速達到12m/s以上,桂林站超過20m/s,露點溫度顯示水汽十分充足,溫度露點差上看水汽接近飽和。3日20時,500hPa副高略有南落,588線退到大陸海岸線附近,南海熱帶氣旋在南海東部海面上活動,大陸中高緯處仍然呈現(xiàn)出兩槽一脊型式,但環(huán)流緯向型逐漸向經(jīng)向型轉變,表明中高層環(huán)流發(fā)展已經(jīng)達到最盛時期,即將出現(xiàn)大的調整。南方地區(qū)高原槽和南支小槽發(fā)展也達到最盛時期,廣西中北部地區(qū)仍然處在副高邊緣控制之下,850hPa低空切變線明顯南壓,切變線從西部進入廣西,到達廣西北部一帶,廣西地區(qū)水汽條件進一步增強,溫度露點差都在4度以下。4日08時,東北冷渦引導華北槽迅速東移,槽后盛行強盛的偏西北氣流,廣西上空的南支小槽也明顯減弱,500hPa上空為偏西北氣流控制,副高明顯減弱,脊線南落到16°N以南,850hPa切變線南壓至沿海地區(qū)。在觸發(fā)條件出現(xiàn)后,低層和地面能量得到釋放,高空環(huán)流的調整使得500hPa有利的抬升運動條件不復存在,降雨明顯減弱,過程結束。
2.2 地面形勢特征
從2日20時開始,地面開始呈現(xiàn)西高東低形勢,地面低壓在四川西部一帶發(fā)展,暖低壓槽建立,并向云南東部到貴州一帶伸展,地面冷鋒前鋒到達河套地區(qū),此次冷空氣過程主要影響我國的東部地區(qū);3日08時,地面冷高壓中心位于川北,冷鋒前鋒到達湖南中部,廣西大部地區(qū)仍處在鋒前暖區(qū);3日20時,伴隨著冷高壓中心向南擴張,冷空氣主體大舉南下,地面冷鋒迅速南下進入廣西,前鋒壓到廣西中南部地區(qū),廣西地區(qū)斜壓性加強;4日08時,廣西受冷高壓控制。
2.3 中尺度特征分析
通過中尺度分析(圖略)發(fā)現(xiàn),從2日夜間開始,500hPa副高控制桂南,副高北面有小波動東移,配合700hPa小槽及850hPa切變線在桂西北一帶活動,我區(qū)大部受西南氣流影響,溫度脊從云南伸向桂西北,大部地區(qū)有強不穩(wěn)定能量,有一定干層。3日08時,500hPa副高控制桂南,副高北面有小波動影響桂北,850hPa、925hPa切變位于桂中,地面鋒面南壓到廣西中部,廣西中南部處于高溫高濕區(qū),濕層深厚,能量和水汽充足,桂南、桂東等地CAPE值變大,K指數(shù)、SI指數(shù)表明,強對流天氣有利于在桂中、桂南一帶發(fā)展。3日20時,鋒面和切變線繼續(xù)南下影響廣西中南部。4日08時,廣西為槽后西北氣流控制,850hPa和925hPa切變線已出海,低層為偏北氣流。廣西大部能量低,濕層厚,垂直風切弱,垂直溫差小,層結穩(wěn)定。
3 ?對流參數(shù)特征分析
3.1 溫度對數(shù)壓力圖特征
(圖5)資料顯示3日20時,廣西西南部(南寧作為代表站)濕層深厚,豐富的水汽層達300hPa高度,有利于強降水發(fā)生,其強對流特征不明顯,廣西東南部(梧州作為代表站)也具備較好的水汽條件,濕層厚度達到500hPa,且在400hPa高度附近存在干區(qū),總體上有利于一定強度的降水產生,且具備一定強對流發(fā)生的條件。
3.2 重要參量特征
(圖略)3日08時能量指標南寧站CAPE值達到1281.8,K指數(shù)38.4,SI指數(shù)-1.77,沙瓦特指數(shù)SWEAT達到342.3,對流抑制能量CIN為108.5,梧州站CAPE值62.1,K指數(shù)36.5,SI指數(shù)-1.09,沙瓦特指數(shù)SWEAT達到377.3,對流抑制能量CIN為0。但到了3日20時,廣西南部能量條件迅速增強,能量指標南寧站CAPE值達到2933.6,K指數(shù)46.5,SI指數(shù)-5.19,沙瓦特指數(shù)SWEAT 302,對流抑制能量CIN為42.4,梧州站CAPE值3799.4,K指數(shù)42.4,SI指數(shù)-5.02,沙瓦特指數(shù)SWEAT300,對流抑制能量CIN為41.4。
各項指標的變化表明,3日08時到20時,位于鋒前暖區(qū)的桂中到桂南一帶地區(qū)的能量得到明顯的補充和增強,層結不穩(wěn)定性極大的增加,從濕度條件上看,08時的南寧和梧州的濕層只存在于中低層2公里以下,到20時,南寧和梧州的濕層迅速增厚,特別是南寧的濕層厚度達到9公里高度,具備明顯的強降雨特征,因此在鋒面到達桂中和桂南之前,廣西中南部的水汽和能量條件得到了明顯的改善,出現(xiàn)了明顯的躍升,為廣西中部和南部的強降水發(fā)生提供了有利的水汽和能量條件。
4、云圖分析
3日14時廣西大部云量較少,但湖南到廣西東北部一帶降雨云團開始發(fā)展;3日16時,在湖南發(fā)展的強降雨云系尾部向廣西北部擴展延伸,廣西中部也出現(xiàn)多個孤立對流云團開始發(fā)展加強;3日下午強降雨云團迅速發(fā)展,面積范圍明顯擴大形成大片的降雨云系,到了3日20時,強降雨云系幾乎覆蓋整個廣西,并且不斷有新生云團生成發(fā)展代替逐漸消散的云團,使得強降雨云系在廣西上空長時間維持,4日06時以后,整個強降雨云系才逐漸南壓沿海,迅速減弱消失。
5 ?雷達回波分析
雷達回波主要發(fā)展時段是在3日下午到夜間,從回波形態(tài)上看,3日下午15時到18時,桂西北的回波伴隨著鋒面南下而發(fā)展,在桂中暖區(qū)一帶也有較強回波發(fā)展,雖然雷達回波比較分散,但局地性強,出現(xiàn)局地較強回波造成強的降水效率,3日20時開始,回波的組織性明顯加強,回波呈現(xiàn)出東北-西南走向的回波形態(tài),明顯屬于鋒面造成的降水回波,并且與鋒面配合得很好。3日23時回波繼續(xù)向南移動,影響廣西南部地區(qū)。
6 ?數(shù)值預報產品預報性能分析
圖8 ?6月2日08時起報的各家數(shù)值預報模式3日08時到4日08時2雨量預報對比圖(左上:歐洲中心 ?中上:GRAPES_3KM ?右上:GRAPES_GFS 左下:GRAPES_MESO 中下:華南區(qū)域模式-HR 右下:華南區(qū)域模式-LR)
結合3日08時到4日08時廣西雨量統(tǒng)計圖不難看出,這次鋒面暴雨過程顯然歐洲中心和華南區(qū)域模式-HR表現(xiàn)明顯優(yōu)于其他數(shù)值預報模式產品,雖然其他數(shù)值預報模式產品大部分也報出了一次降雨過程,但在降級和落區(qū)上明顯與實況相差較遠,尤其是華南區(qū)域數(shù)值預報模式-HR預報落區(qū)更為準確,強降雨的量級、暴雨區(qū)的落區(qū)與實況更為接近。
7 ?結論
(1)此次2021年6月份影響廣西的強降雨天氣過程,具有降雨范圍廣,累計雨量大,局地強度強等特點,屬于較為典型的鋒面暴雨過程。
(2)此次強降雨天氣主要由高空槽、低空切變和地面鋒面共同作用所導致,具有鋒面暴雨發(fā)生的典型背景特征:華北槽加深東移,引導華南短波槽、切變線南下,配合地面鋒面南下。加上廣西高溫高濕,具備較好的能量條件,且廣西中部到南部深厚的濕層,是形成強降雨的重要成因。
(3)對此次過程各家數(shù)值預報模式進行性能評估,發(fā)現(xiàn)歐洲中心和華南區(qū)域模式表現(xiàn)較好,能較準確把握降雨量級和暴雨落區(qū)。
參考文獻:
[1]羅建英,廖勝石,黃歸蘭等.2004年7月廣西汛期暴雨過程水汽特征[J].氣象,2009,35(8):61~69.
[2]韋春霞.2005年6月廣西降水分布和大氣環(huán)流分析[J].貴州氣象,2006,30(增刊),27~28.
[3]歐徽寧,黃遠盼,周渭等.2017年6月一次連續(xù)暴雨不同階段對比分析[J].氣象研究與應用,2017,38(3),49~52,60.
作者簡介:趙林(1985—),男,漢族,學歷學位:學士本科,職稱:高級工程師,單位:來賓市氣象局,研究方向:天氣預報。