T639在畢節(jié)2010年5月5日強對流天氣中的釋用分析

胡永松，康學良，李德章，聶 祥，謝 明，吳 新

(貴州省畢節(jié)地區(qū)氣象局，貴州 畢節(jié) 551700)

T639在畢節(jié)2010年5月5日強對流天氣中的釋用分析

胡永松，康學良，李德章，聶 祥，謝 明，吳 新

(貴州省畢節(jié)地區(qū)氣象局，貴州 畢節(jié) 551700)

2010年5月5日傍晚到6日畢節(jié)地區(qū)出現(xiàn)了一次雷雨、冰雹、大風等強對流天氣過程，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨。該文利用T639數(shù)值預報產(chǎn)品對此次強對流天氣過程從環(huán)流形勢、物理量場等方面進行分析。結果表明：T639物理量場預報結果對預報畢節(jié)2010年5月5日強對流天氣有較好的指示意義，為此次強對流天氣過程提供了有力的預報依據(jù)。

T639;強對流預報;釋用分析;低渦切變

1 引言

隨著數(shù)值預報技術的快速發(fā)展，數(shù)值預報產(chǎn)品在天氣預報業(yè)務中得到越來越廣泛的應用，但由于各種數(shù)值預報模式受到模式初始場、邊界條件、物理過程、地形、植被以及模式本身的設計等諸多因素的影響，數(shù)值預報產(chǎn)品(尤其是對天氣要素的預報)無論出現(xiàn)時間、空間分布及要素量級大小都不可避免地存在一定的誤差。當今國內(nèi)全球模式已從T213發(fā)展到T639，其數(shù)值預報產(chǎn)品從內(nèi)容、時效、層次上不斷增多，已經(jīng)成為廣大預報員在日常天氣預報中的參考依據(jù)。但是目前T639數(shù)值模式運行也還不十分穩(wěn)定，數(shù)值預報初始場與實況場有時候不吻合，還存在一定的誤差。數(shù)值預報產(chǎn)品所預報的環(huán)流形勢、要素場在時效、移動、強弱等方面存在的預報誤差給天氣預報帶來一定的困難。因此，在應用各類數(shù)值預報產(chǎn)品時，應對模式產(chǎn)品進行解釋應用和檢驗。

本文利用 MICAPS3.0作為分析工具，選取T639數(shù)值預報產(chǎn)品對2010年5月5日傍晚到6日畢節(jié)地區(qū)的一次強對流天氣過程分別從環(huán)流形勢、影響系統(tǒng)、水汽條件、動力條件、能量條件等方面進行分析，以檢驗T639數(shù)值預報產(chǎn)品對此次強對流天氣過程的預報能力，為提高此類天氣過程的預報水平提供參考。

2 天氣過程分析

2.1 天氣實況及災情

2010年5月5日傍晚到6日，畢節(jié)地區(qū)出現(xiàn)了雷雨、冰雹、大風等強對流天氣過程，赫章媽姑、畢節(jié)城區(qū)、金銀山、對坡和大方的大道等地降雹。畢節(jié)地區(qū)有245個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雨，其中小雨78個，中雨28個，大雨27個，暴雨14個，最大降水量在黔西的中建，為85.2mm。此次暴雨、大風、冰雹天氣給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴重災害，赫章縣媽姑鎮(zhèn)一帶發(fā)生嚴重的洪澇災害，洪水漫過橋梁，326國道一段被沖毀，造成6人死亡，3人失蹤，數(shù)間房屋被洪水沖毀，折斷樹木、電線若干，給人民生命財產(chǎn)帶來巨大的損失。

2.2 天氣背景分析

2010年5月5日08時500hPa亞洲地區(qū)中高緯為兩脊一槽形勢，槽區(qū)位于貝加爾湖到內(nèi)蒙一帶，中低緯在四川中部有一小槽，高原上有小槽擾動不斷分離東移，高空槽與溫度槽相配合，副熱帶高壓西伸脊點在95°E，副高西北側的西南氣流把來自孟加拉灣的高能暖濕水汽不斷輸送至貴州上空;20時副高減弱東退，四川中部小槽東移影響貴州地區(qū)，畢節(jié)西部偏西南氣流加強，威寧本站風速達到18m/s。

5日08時700hPa圖上，切變線位于廣元—綿陽—巴塘一線，切變線北部有很明顯的冷舌，0℃溫度線已南壓到河套地區(qū)，切變線北部冷空氣入侵較明顯，因此切變線未來將加強發(fā)展，20時切變線南壓到資中—西昌一線，切變線南側有一西南風急流，急流軸中心最大風速達到16 m/s。

850hPa從5日08時到20時，畢節(jié)地區(qū)西北面一直維持一低渦切變，切變南側一直維持有6～8 m/s來自南海的偏南氣流。因此，中低層較強的西南暖濕氣流為強對流天氣的產(chǎn)生提供了一定的水汽條件。

地面圖上，4日08時起，畢節(jié)地區(qū)一直受熱低壓控制，5日17時位于河套—川北的冷鋒南下影響貴州省，熱低壓有所填塞，四川資中—仁壽—西昌北面有一地面輻合線生成，20時因川北冷空氣不斷南下，地面輻合線加強并南壓至畢節(jié)西部，6日08時地面輻合線壓至貴州省的南部一帶。

因此，副熱帶高壓東退、中低層切變、西南暖濕氣流及冷空氣的共同影響是造成此次強對流天氣的主要原因。

3 T639數(shù)值預報產(chǎn)品對此次強對流天氣過程的預報

T639數(shù)值預報產(chǎn)品近年在預報業(yè)務中已被廣泛應用，其物理量場的預報越來越趨于穩(wěn)定，成為短期預報業(yè)務中的主要參考依據(jù)。尤其是其要素預報全面，預報時次較多，預報產(chǎn)品時空分辨率高，能清晰地顯示形勢演變規(guī)律，較其它預報產(chǎn)品有其不可比擬的優(yōu)勢。T639數(shù)值預報對畢節(jié)2010年5月5日強對流過程的預報，各個要素場的配合較好，對畢節(jié)地區(qū)上層的強烈不穩(wěn)定反映也較好，本文以T639資料4日20時的實況為初始場，分析其對5日20時到6日凌晨的天氣形勢和要素預報情況，并將其與實況作對比分析。

3.1 T639環(huán)流形勢和500hPa實況場對比

以T639資料4日20時500hPa高度場為初始預報場，其24h預報與實況5日20時高度場非常接近(圖1)，尤其是在整個歐亞地區(qū)中高緯度，實況場與預報場幾乎重疊，中低緯度兩者均以緯向環(huán)流為主，高原上有一些小波動不斷分離東移影響畢節(jié)地區(qū)，但對副熱帶高壓588線位置的預報較實況位置略偏西。

圖1 T639 500hPa高度場24h預報場和實況場對比(圖中點線為預報場，實線為實況場)

3.2 T639中低層風場和中小尺度切變系統(tǒng)與實況對比

以4日20時T639資料700hPa和850hPa風場為初始場，其24h風場預報與實況場也非常接近(圖2)，都反映出貴州省受一致的偏南氣流影響，但實況的切變線位置比預報位置略偏北(5日20時700hPa和850hPa實況場圖略);但是考慮到畢節(jié)地區(qū)西高東低的地形，除東部和南部的金沙、黔西和織金海拔低于850hPa外，其余縣市海拔均高于850hPa，因此，此次過程影響畢節(jié)地區(qū)西部的天氣系統(tǒng)主要是700hPa切變線，而東部金沙出現(xiàn)的暴雨天氣與預報的850hPa切變線的位置預報較吻合。

圖2 5日20時700hPa、850hPa風場、切變線系統(tǒng)預報圖(圖中虛線為實況切變位置，實線為預報切變位置)

3.3 水汽輸送條件

從5日23時和6日02時相對濕度沿27°N的垂直剖面圖可以看出，5日23時，相對濕度大的區(qū)域主要集中在600hPa以下，相對濕度大值中心主要分布在畢節(jié)地區(qū)西部(104°E)，最大值達到94%，600hPa以上相對濕度較小;6日20時，相對濕度大值區(qū)東移至畢節(jié)地區(qū)東部，畢節(jié)地區(qū)降水逐漸減弱(圖略);水汽通量散度的高空分布與相對濕度分布大體一致，從5日23時水汽通量散度沿27°N的垂直剖面圖(圖3)可以看出，畢節(jié)地區(qū)西部上空有一大值中心為-56g·s-1·hPa-1·cm-1的水汽通量輻合中心，說明畢節(jié)地區(qū)有強的水汽通量輻合，為強降水的產(chǎn)生提供較為充沛的水汽條件;6日02時，水汽通量輻合大值中心減弱東移，畢節(jié)地區(qū)上空轉(zhuǎn)為+20g·s-1·hPa-1·cm-1的水汽通量輻散中心。此次過程T639對5日08時的相對濕度和水汽通量散度的預報與實況幾乎一致，只是數(shù)值略有差異，較準確地預報了此次過程的水汽條件，且水汽通量輻合中心與強降水中心有很好的對應關系。

圖3 2010年5日23時和6日02時水汽通量散度預報剖面圖 (單位：g·s-1·hPa-1·cm-1)

3.4 動力條件

分析渦度和散度圖(沿27°N)可知(圖4)，5日23時，104°E 600hPa以下有一散度輻合上升中心，中心值為-15×10-5·s-1，500hPa以上為一輻散下沉中心，中心值為15×10-5.s-1，低層輻合，高層輻散，大氣的抽吸作用明顯，有利于強對流和暴雨天氣發(fā)生;6日02時，600hPa以下輻合增強，輻合中心東移，畢節(jié)地區(qū)500hPa以上輻散也明顯增強;6日05時(圖略)，600hPa以下輻合減弱，500hPa以上的輻散進一步增強，對應畢節(jié)地區(qū)降水逐漸減弱。分析渦度和垂直速度圖也反映出600hPa以下有較強的輻合上升運動，500hPa以上有較強的的下沉運動;5日08時開始，700hPa以下也反映出畢節(jié)地區(qū)有較強的正渦度平流區(qū)，幾個物理量都反映出有較強的抬升力作用。

圖4 2010年05日23時和6日02時散度預報剖面圖 (單位：10-5·s-1)

3.5 能量條件

近年來，能量分析方法已廣泛用于強對流天氣的分析預報，它反映了大氣的熱力結構，假相當位溫和k指數(shù)就是反映大氣層結中能量的較好指標，在高溫高濕的不穩(wěn)定大氣層結條件下，在高能舌的北方只要有干冷空氣侵入，不穩(wěn)定能量鋒區(qū)將加強，加劇氣層的不穩(wěn)定性，上升運動發(fā)展，在有冷空氣入侵的觸發(fā)條件下，引起不穩(wěn)定能量釋放，非常利于強對流天氣發(fā)生［2］。此次過程T639能量預報和天氣實況很吻合。

3.5.1 假相當位溫分析 由假相當位溫(圖5)沿27°N的垂直剖面圖可看出，5日23時到6日02時，600hPa以下邊界層內(nèi)有等θse線發(fā)展，中心值位于畢節(jié)地區(qū)(105°E)上空，中心最大值達78.5℃，θse不斷向上發(fā)展形成一個上凸的高能舌區(qū)域，其北側能量鋒區(qū)較強，這與地面輻合線迅速鋒生時段吻合，且假相當位溫隨高度減少，說明氣層非常不穩(wěn)定，有利于上升運動發(fā)展;6日05時(圖略)，假相當位溫高值中心移到貴州省東部，等θse線由密集變稀疏，等θse梯度減小，能量鋒區(qū)消失，θse中心值減小，畢節(jié)地區(qū)上空大氣層結趨于穩(wěn)定，降水也基本結束?？梢姡舜芜^程中強對流天氣發(fā)生的時段和T639對假相當位溫預報不穩(wěn)定發(fā)展的時間是一致的，上升運動區(qū)域與地面冷鋒鋒區(qū)位置基本重疊，地面冷鋒迅速鋒生發(fā)展，造成熱低壓填塞，前期積累的大量高溫高濕的不穩(wěn)定能量在短時間釋放是造成這次短暫而劇烈的強對流天氣發(fā)生的原因。

圖5 2010年5日23時和6日02時假相當位溫預報剖面圖(單位：℃)

3.5.2 k指數(shù)變化分析 從k指數(shù)預報變化(圖6)可看出，5日17時前，k指數(shù)變化不斷增加，17時后，k指數(shù)緩慢下降，說明過程前期是不穩(wěn)定能量不斷存貯積累的過程，17時后，因冷空氣觸發(fā)引起前期積累的不穩(wěn)定能量釋放，強對流天氣開始發(fā)生。

圖6 5日08時—6日08時k指數(shù)預報變化圖 單位(℃)

3.6 降水量級及落區(qū)預報

分析總降水量24h預報可知，畢節(jié)地區(qū)以小雨為主，畢節(jié)地區(qū)東北部的遵義地區(qū)5日20時到6日20時累計降水有暴雨出現(xiàn)(累計降水分布圖略)，這與實況降水量的量級和落區(qū)略有差異，總體上T639對此次24h雨量預報偏小，而大降水量級落區(qū)預報偏東偏北，雨量預報在強對流天氣預報中難度較大，因為強對流天氣主要是由中小尺度系統(tǒng)引起，其突發(fā)性和局地性難以預測，加之畢節(jié)地區(qū)屬于典型的低緯度高海拔喀斯特地形，境內(nèi)溝壑縱橫，地形切割劇烈，降水分布受地形影響，時空分布極不均勻，因此T639對畢節(jié)地區(qū)雨量的預報參考有限。

4 小結

①副熱帶高壓東退、中低層切變以及冷空氣入侵是造成此次強對流天氣發(fā)生的主要原因。

②T639對700hPa切變線位置預報偏東偏北，對畢節(jié)地區(qū)此次強對流天氣的預報指示作用不明顯，但是T639中水汽、動力、能量條件等物理量的預報對此次天氣過程的發(fā)生有較好的指示作用。

③T639累計雨量預報在量級和落區(qū)方面與實況對比有一定的誤差，客觀雨量預報參考價值不大。

［1］ 唐延婧，金秀珍，吳曉萍.2008-08-15大暴雨天氣診斷分析及數(shù)值預報檢驗［J］.貴州氣象，2009，33：6-9.

［2］ 孫忠欣，侯淑梅.數(shù)值預報產(chǎn)品在山東“4·18”暴雨預報中的應用［J］. 安徽農(nóng)學通報(上半月刊)，2009，5：154-156.

［3］ 朱乾根，等.天氣學原理和方法［M］.北京：氣象出版社，1981.

P407

B

1003-6598(2011)02-0040-04

2010-06-22

胡永松(1981-)，男，助工，主要從事中短期天氣預報工作。