2020 年夏季一次致災(zāi)強(qiáng)降雨的模式檢驗(yàn)

劉澤恩，曹 蕾

（1.通河縣氣象局，黑龍江哈爾濱 150900；2.哈爾濱市氣象臺(tái)，黑龍江哈爾濱 150028）

1 引言

夏季強(qiáng)降雨頻發(fā)，短時(shí)強(qiáng)降水因其局地性強(qiáng)并常伴隨發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣，成為夏季預(yù)報(bào)的關(guān)注重點(diǎn)。由于短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的雨量，易造成城市內(nèi)澇、農(nóng)田積水等現(xiàn)象，對(duì)山區(qū)更易引發(fā)山洪、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖方面有著極大的影響，甚至危及群眾的生命安全。2020 年6 月20-21 日哈爾濱北部縣（市）出現(xiàn)一次伴有短時(shí)強(qiáng)降水的暴雨過程。6 月下旬是農(nóng)作物的生長期，此次強(qiáng)降雨對(duì)作物的成熟及產(chǎn)量都有較大的影響。因此，提高強(qiáng)降雨天氣過程的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，精準(zhǔn)定位暴雨落區(qū)、確定降雨量級(jí)，在最大程度上保護(hù)人們?nèi)罕姷纳⒇?cái)產(chǎn)安全是夏季防災(zāi)減災(zāi)工作的重中之重。隨著氣象現(xiàn)代化水平提升，智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)取得明顯成效，各模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品不斷完善為預(yù)報(bào)員提供更多的輔助，特別是對(duì)于穩(wěn)定性降水系統(tǒng)的預(yù)測可信度高，但對(duì)于局地性強(qiáng)、量級(jí)大的降雨預(yù)報(bào)穩(wěn)定性仍有欠缺。因此本文選取EC 模式24 h 間隔降水預(yù)報(bào)和Grapes 全球模式24 h 間隔降水預(yù)報(bào)進(jìn)行預(yù)報(bào)效果檢驗(yàn)，尋找出最適合本區(qū)域的數(shù)值預(yù)報(bào)模式，以便為預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)人員提供參考，提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，提升氣象服務(wù)能力，做好氣象防災(zāi)減災(zāi)工作，保障生命安全。

2 天氣實(shí)況及對(duì)農(nóng)業(yè)的影響

受強(qiáng)降水天氣影響，2020 年6 月20-21 日，哈爾濱市通河縣遭強(qiáng)降水天氣，其中通河縣濃河鎮(zhèn)累計(jì)雨量達(dá)95.5 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)54.6 mm。這次強(qiáng)降水天氣致使部分水稻、玉米、大豆等作物嚴(yán)重受損，給農(nóng)民生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響。累計(jì)受災(zāi)面積達(dá)60539.1 hm2，成災(zāi)面積19354.5 hm2，絕收面積4858 hm2，損失糧食24706噸，造成直接經(jīng)濟(jì)損失6557.1 萬元。

3 環(huán)流背景

6 月20-21 日哈爾濱北部出現(xiàn)強(qiáng)降水，500 hPa 環(huán)流形勢(shì)場在中高緯地區(qū)表現(xiàn)為多槽脊，降水開始前24 h，有兩個(gè)弱的高空冷渦分別位于黑龍江的西北和東北方向，隨著系統(tǒng)發(fā)展，兩個(gè)低渦合并加強(qiáng)。由于500 hPa存在暖脊，使得冷渦中心始終影響黑龍江北部地區(qū)。20日20 時(shí)，渦后冷空氣勢(shì)力加強(qiáng)，脊線東移，渦底部有較強(qiáng)的風(fēng)速輻合。在黑龍江西南部齊齊哈爾到哈爾濱一帶存在高空急流，急流軸出口區(qū)左側(cè)位于哈爾濱東北部，為強(qiáng)降水出現(xiàn)提供動(dòng)力條件。這條大風(fēng)速帶在降水過程中始終維持，大風(fēng)速軸位置出現(xiàn)南北跳動(dòng)，在21 日20時(shí)加強(qiáng)并南移，急流出口區(qū)左側(cè)的輻合區(qū)再次移動(dòng)到哈爾濱東北的通河、依蘭附近。

對(duì)比低層環(huán)流形勢(shì)，從850 hPa 高度場發(fā)現(xiàn)，20 日08 時(shí)，有一個(gè)強(qiáng)暖中心位于內(nèi)蒙古西部，低渦中心也位于內(nèi)蒙古，暖中心隨系統(tǒng)發(fā)展緩慢東移，20 日20 時(shí)開始，暖脊從中心延伸至黑龍江南部，呈東西向，配合渦前西南氣流，為降水提供暖濕空氣。此時(shí)對(duì)于500 hPa 上有渦后冷空氣的輸送，形成了“上冷下暖”的溫度層結(jié)。

4 實(shí)況及多模式預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

此次降雨過程檢驗(yàn)主要選取大雨及以上量級(jí)的強(qiáng)降水，從強(qiáng)降水落區(qū)、降水中心位置、雨帶分布等方面進(jìn)行檢驗(yàn)分析。

4.1 降雨實(shí)況

降水實(shí)況顯示，20 日20 時(shí)-21 日20 時(shí)，強(qiáng)降水中心集中在哈爾濱北部，木蘭、通河、方正受強(qiáng)降雨影響最大。降水量最大的站點(diǎn)為通河縣濃河鎮(zhèn)，24 h 降雨量達(dá)95.5 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)54.6 mm。

4.2 EC 模式24 h 間隔降水預(yù)報(bào)

分別選取降水開始前24 h、72 h、120 h 起報(bào)的歐洲預(yù)報(bào)場做出比較(圖1)。

降水開始前120 h，即15 日20 時(shí)起報(bào)的降水預(yù)報(bào)，強(qiáng)降雨落區(qū)位于吉林、黑龍江兩省交界處，強(qiáng)中心位于吉林中部，雨帶呈東西向分布，降雨量以大雨為主，預(yù)測哈爾濱地區(qū)降水較弱。整體與實(shí)況偏差較大。降水前72 h 的預(yù)報(bào)場降雨范圍北收減小，強(qiáng)降雨落區(qū)向東調(diào)整，降水中心位于牡丹江南部，對(duì)降水量級(jí)預(yù)測調(diào)小以中到大雨為主，同時(shí)對(duì)大興安嶺地區(qū)的降水開始做出預(yù)測。對(duì)哈爾濱地區(qū)的降水預(yù)報(bào)顯示出東北部縣、（市）有大雨以上量級(jí)的強(qiáng)降雨。降水開始前24 h 的預(yù)報(bào)場對(duì)強(qiáng)降雨落區(qū)再次向東向北調(diào)整，降雨范圍擴(kuò)大至黑龍江大部分地區(qū)，南北兩個(gè)雨帶相連。強(qiáng)降水中心東調(diào)至雞西，對(duì)哈爾濱地區(qū)的降水預(yù)測顯示在通河、依蘭附近可能出現(xiàn)大雨，與實(shí)況接近。

結(jié)合實(shí)況，在此次降水中，EC 預(yù)報(bào)場的降水量預(yù)報(bào)穩(wěn)定性稍差，但在臨近的預(yù)報(bào)時(shí)次對(duì)強(qiáng)降雨落區(qū)的預(yù)報(bào)可信度高，強(qiáng)中心的位置較為準(zhǔn)確，雨帶分布趨勢(shì)與實(shí)況接近，以哈爾濱地區(qū)為例對(duì)大雨以上量級(jí)的強(qiáng)降水進(jìn)行檢驗(yàn)，落區(qū)一致、量級(jí)偏小。

4.3 Grapes 全球模式24 h 間隔降水預(yù)報(bào)

Grapes 模式在降水開始前120 h 的預(yù)報(bào)場，顯示黑龍江大部分地區(qū)無降水，雨帶呈東北-西南向，強(qiáng)降水中心雨量為中雨，各方面表現(xiàn)均與實(shí)況差異大。降水前72 h 的預(yù)報(bào)場做出較大調(diào)整，黑龍江地區(qū)有兩個(gè)強(qiáng)降水中心，分別位于大興安嶺北部、牡丹江東南部，兩個(gè)雨帶有相連趨勢(shì)，南部雨帶呈東西向分布，強(qiáng)中心雨量可達(dá)中到大雨，逐漸接近實(shí)況，但對(duì)哈爾濱地區(qū)的預(yù)報(bào)仍有較大偏差，預(yù)報(bào)場顯示降水量大值區(qū)位于東北部縣、（市），但對(duì)量級(jí)的預(yù)測為中雨。降水前24 h 預(yù)報(bào)場顯示黑龍江中東部地區(qū)均有降水，強(qiáng)降水中心呈南北向分布，中心強(qiáng)度為中到大雨。對(duì)哈爾濱地區(qū)降水預(yù)報(bào)維持偏小，調(diào)整后無法體現(xiàn)強(qiáng)降水量分布的南北差異（圖2）。

綜上，在此次降水過程中Grapes 全球模式的降水量預(yù)報(bào)可信度較差，未能預(yù)測出強(qiáng)降水落區(qū)，對(duì)大雨以上量級(jí)的強(qiáng)降水預(yù)報(bào)能力較弱，整體雨量預(yù)測偏小。

圖2 2020 年6 月(a)15 日、(b)17 日、(c)19 日起報(bào)的Grapes 全球模式24 h 間隔降水預(yù)報(bào)

5 結(jié)論

（1）此次強(qiáng)降水發(fā)生在高層強(qiáng)干冷空氣侵入與低層暖濕氣流交匯處，降雨過程中高空急流始終維持，提供較好的風(fēng)速輻合。短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的階段，哈爾濱北部的木蘭、通河處于急流軸出口區(qū)左側(cè)，對(duì)降雨發(fā)生有利。

（2）EC 模式的降雨預(yù)報(bào)產(chǎn)品在這次降水過程中表現(xiàn)優(yōu)于Grapes，隨起報(bào)時(shí)間臨近，對(duì)強(qiáng)降雨落區(qū)、雨帶分布預(yù)測可信度高，強(qiáng)降雨中心的位置預(yù)測準(zhǔn)確，雨帶分布趨勢(shì)與實(shí)況接近。

（3）Grapes 全球模式穩(wěn)定性差，對(duì)降水量預(yù)報(bào)可信度較差，對(duì)大雨以上量級(jí)的強(qiáng)降水預(yù)報(bào)能力較弱，在此次過程中降雨量級(jí)整體偏小，強(qiáng)降雨落區(qū)與實(shí)況有較大偏差。