一次中尺度天氣過程的診斷分析及預報

潘婭婷

昆明市氣象臺，云南昆明 650034

0 引言

2011年汛期以來，昆山市降雨量明顯偏少，部分縣區(qū)出現(xiàn)旱情。主汛期結束后，9月15日～16日，江蘇省滇中地區(qū)出現(xiàn)了明顯的降雨過程，昆明、楚雄、玉溪相繼出現(xiàn)中到大雨或暴雨的天氣，昆山市12個站點中8個站點出現(xiàn)了中雨或大雨量級的降水，≥10mm有8站次，≥25mm有3站次，其中嵩明站接近暴雨量級，達49.8mm。該過程持續(xù)時間短，降水時段主要集中在15日-16日夜間，此次降水過程對緩解當?shù)睾登槠鸬搅酥匾饔谩?/p>

秋季是夏季環(huán)流逐漸向冬季環(huán)流轉變的時期，2011年秋季的降水分布具有極不均勻的特征[1]。那么造成這種降水分布特點的原因有哪些？直接影響系統(tǒng)是大尺度系統(tǒng)還是中小尺度系統(tǒng)，它的物理量場分布特征如何？本文通過對一次降水過程的診斷分析，初步分析其發(fā)生的原因以及各物理量場的變化，希望發(fā)現(xiàn)產生降水分布不均的直接或間接影響因素，為今后的類似天氣預報提供有效參考。

1 資料

利用MICAPS資料及本場小圖報降水資料，以及NCEP一天4次的再分析資料（2.5°×2.5°）和歐洲中心、日本、T639數(shù)值產品資料，分析了9月15日夜間至16日上午昆山市出現(xiàn)的一次明顯降雨過程。

2 環(huán)流背景分析

15日8時500hpa高空圖上，中高緯為兩槽一脊型，在烏拉爾山附近有阻塞高壓形成，在貝加爾湖和巴爾喀什湖間存在一橫槽，并偏北東移，橫槽的移動有利于引導冷空氣南下。在低緯地區(qū)，西太平洋副熱帶高壓位置偏東，584線北抬至30°N以北，在廣西有一低值區(qū)存在，并停滯少動，江蘇省大部為偏南氣流控制，在川滇交界處存在一個弱輻合區(qū)，該輻合區(qū)維持時間較短。15日20時，500hpa上江蘇省逐漸轉為偏西或西偏北氣流影響，在川滇間的輻合區(qū)減弱略東移，中心在昭通附近。16日8時，500hpa上在滇中地區(qū)出現(xiàn)一個準南北向的輻合區(qū)，并逐漸減弱。15日20時700hpa上滇中以東氣流的偏南分量增大，在騰沖、臨滄與昆明、蒙自間出現(xiàn)弱切變，該切變一直維持到16日8時以后才逐漸減弱消失。

從中低層形勢圖的分析中可以得出，中層存在高空槽后引導的弱冷空氣入侵，低層有偏南暖濕空氣的輸送，二者成為該次過程的天氣尺度影響系統(tǒng)。

3 地面圖及衛(wèi)星云圖分析

3.1 地面圖風場分析

分析15日8時～16日8時云南小圖報中總云量及風向風速變化圖可以看出，15日8時～14時2個時次昆明轄區(qū)內12個站點的風向較亂，風速較小。到當天20時，昆山市大部縣區(qū)轉為西南風或南風，而尋甸和曲靖的馬龍則吹東北風，并在嵩明附近形成一個小輻合區(qū)，此種風場分布有利于水汽小范圍的輸送和輻合，但維持時間較短。其次，嵩明境內山地較多，地形的抬升作用也較明顯[2]，對該地出現(xiàn)短時強降水提供了較好的動力條件?？梢钥闯?，該過程以小范圍的輻合抬升運動為主，是中小尺度天氣系統(tǒng)為直接影響系統(tǒng)的一次過程。

3.2 衛(wèi)星云圖分析

15日在四川南部至遼東半島，存在一條東北西南走向的云帶，其中在四川南部與昆山市東川交界處，出現(xiàn)了較強的輻合云團，云團尺度在200km左右，該云團自北向東南偏東方向移動，并逐漸減弱。到15日夜間，隨著該切變云系的減弱東移，在江蘇省西南部形成一股水汽輸送帶，富含水汽的對流云團東移影響我區(qū)。從16日凌晨開始，在昆山市與楚雄州交界處逐漸形成新的準南北向輻合云帶，并逐漸東移影響昆山市。幾次輻合云帶的形成和移動，影響區(qū)域基本都維持在滇中地區(qū)，并且強度較強，最終導致昆山市轄區(qū)內8個縣區(qū)出現(xiàn)短時強降水天氣。

4 物理量場分析

4.1 渦度場、散度場、垂直速度場分析

分析14日20時～16日20時700hpa渦度場得出，在該時段內滇中地區(qū)都為正渦度區(qū)，而散度場在該層上既有正值區(qū)，又有負值區(qū)，與渦度場相比對降水落區(qū)的指示性較差。14日20時～16日8時700hpa上垂直速度都為負值，云南省大部出現(xiàn)較大范圍的上升區(qū)，尤其在15日8時到15日20時間，負速度值較大，在滇西南、滇南至滇中地區(qū)都為較大的負值區(qū)[3]，在滇中一帶最大垂直速度超過-20×0.01s-1。由此看出該次過程物理量高低層配置并不利于持續(xù)強降水的發(fā)生，但是一定范圍內的抬升運動對于低層水汽的輸送仍然是有利的，對產生短時強降水起到了直接促發(fā)作用。

4.2 比濕場分析

從14日20時至16日20時700hpa比濕場來看，這個時段云南省都有較高的比濕，尤其在滇西南至滇中一帶，比濕值較大。說明西南季風為該過程提供了較充沛的水汽，孟加拉灣成為該過程水汽的主要輸送源地。

5 數(shù)值預報模式產品預報場分析

隨著數(shù)值模式預報水平的逐年提高，多種數(shù)值預報產品已成為預報員在預報工作中的重要參考。其中，歐洲中心的數(shù)值預報產品在天氣尺度環(huán)流背景的分析方面具有較高的參考價值[4]，而日本對我國的降水預報及東南沿海的海浪預報等要素預報具有較強優(yōu)勢[5]，我國的T639降水預報，由于時間尺度較小，對短期預報具有較好的參考意義。通過對三種數(shù)值預報產品的分析對比，希望能從中發(fā)現(xiàn)一種分析中小尺度天氣系統(tǒng)方面具有優(yōu)勢的預報產品。

5.1 歐洲中心中低層預報風場分析

12日20時起報預報14日20時～15日20時500hpa形勢場，四川南部與東川、昭通交界處有弱輻合生成，到16日逐漸減弱消失。13日20時起報預報14日20時500hpa形勢場，滇中以西存在南北向的風向切變，而15日20時昆山市北部、西部有風向切變出現(xiàn)。14日20時起報預報15日20時500hpa形勢場，昆山市北部出現(xiàn)弱的風速切變。從低層700hpa風場預報來看，12日20時起報14日20時，昆山市北部有弱切變生成，15日20時在滇中以西出現(xiàn)切變。13日20時起報14日20時，江蘇省為高壓外圍的偏南氣流影響，15日20時在滇中以西仍有切變存在。14日20時起報預報15日20時滇中以西有弱風向切變生成，14日、15日的高低層形勢預報與實況基本吻合，但在形勢圖上表現(xiàn)較弱。

由上面可以得出，歐洲中心在中短期形勢預報場中對中尺度系統(tǒng)的預報具有較好的參考價值，但是在系統(tǒng)的演變和對降水落區(qū)預報的指導作用方面仍存在局限，需要通過對其它資料的分析來進行彌補。

5.2 日本和T639降水預報對比分析

通過分析日本和T639兩種模式預報產品在12日20時～14日20時不同起報時段對15日～16日兩天降水的預報，可以看出兩種模式只有日本降水模式在12日20時和13日20時起報預報15日、16日在昆明格點有20mm以上的降水，其它起報時段預報為10mm以下的降水。由此看出對這次降水過程，日本降水預報比T639降水預報效果更好，尤其是72小時預報及中期（4天～7天）預報結果更為準確，具有較好的參考價值。

6 結論

1）該次過程天氣尺度系統(tǒng)影響較弱，主要以中小尺度系統(tǒng)影響為主；2）該次過程的物理量高低層配置不利于持續(xù)性強降水的產生，物理量對降水落區(qū)及強度的指示作用較弱；3）數(shù)值預報產品對于中小尺度系統(tǒng)的預報存在局限性，尤其在系統(tǒng)的演變以及對降水落區(qū)預報的指導作用方面仍存在局限性，需要通過對其它資料的分析來進行彌補；4）中小尺度系統(tǒng)影響產生的天氣過程，短期預報對降水落區(qū)及降水量級方面較難準確預報，但可以通過分析實況資料等手段，在短時臨近預報中進行修正和彌補。

[1]秦劍，琚建華，解明恩，等著.低緯高原天氣氣候氣象出版社[M].1997：25-30.

[2]朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等著.天氣學原理與方法氣象出版社[M].4版，2007，7：110-115.

[3]姚文清，徐祥德.一次特大暴雨形成中天氣尺度和次天氣尺度系統(tǒng)的作用[J].應用氣象學報，2003，6，14，3：287-298.

[4]周文志，薛榮康.數(shù)值預報產品在桂林暴雨預報中的應用研究[J].廣西氣象，2004，3，25，1：1-3.

[5]徐文正，王善芳，崔建云.天氣在線降水預報與日本傳真圖的對比檢驗[J].山東氣象，2005，3，25，1：20-21.