2021年6月3-4日廣西強降雨成因及模式預報性能分析

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)。

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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。