焦作汛期首場暴雨漏報(bào)原因分析

肖杰

（河南省焦作市氣象局，河南 焦作 454003）

1 天氣實(shí)況

2011年7月2日夜里到3日，焦作出現(xiàn)汛期以來首場區(qū)域性暴雨。強(qiáng)降水主要集中2日夜里，各縣市觀測站12小時(shí)降水量（2日20時(shí)～3日08時(shí)，單位：mm）：焦作95.6、修武61.9、武陟39.6、沁陽98.0、博愛75.0、孟州45.2、溫縣20.1。鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨量站上有5個(gè)降水量超100mm，最大降水量為沁陽柏鄉(xiāng)120.8mm。據(jù)民政局統(tǒng)計(jì)：房屋倒塌240間，損壞370間，受災(zāi)18334人，經(jīng)濟(jì)損失437.35萬，農(nóng)作物受災(zāi)997公頃。市氣象臺(tái)于2日下午對外發(fā)布24小時(shí)預(yù)報(bào)：今天夜里到明天白天多云間陰天，有中陣雨，局部大到暴雨。預(yù)報(bào)比實(shí)況偏小2個(gè)量級，焦作首場區(qū)域性暴雨漏報(bào)。為做好預(yù)報(bào)工作減輕災(zāi)害，有必要對這類天氣過程進(jìn)行分析總結(jié)。

2 環(huán)流形勢和影響系統(tǒng)分析

2.1 環(huán)流形勢分析

2日8時(shí)500hpa高空圖上，中高緯度為兩槽一脊型。高壓脊位于東經(jīng)110°附近，從河套北部伸向中西伯利亞地區(qū)。兩個(gè)低槽分別位于東經(jīng)80°和130°附近。內(nèi)蒙東北部有一低渦，低渦槽伸向華北地區(qū)。另外有幾個(gè)短波槽分別位于我國新疆地區(qū)、青海西部、甘肅西南部到四川和內(nèi)蒙東部。副熱帶高壓位于長江以南地區(qū)。河南北部處在槽前和584線之間強(qiáng)盛的西南暖濕氣流中，這是一次副高邊緣的降水。短期內(nèi)低槽攜帶冷空氣東移影響焦作，副高略有南退，焦作出現(xiàn)區(qū)域性暴雨。

圖1 2日08時(shí)500hpa環(huán)流形勢和高低層配置

2.2 高空影響系統(tǒng)分析

2日08時(shí)500hpa高空圖上，588線位于長江下游以南，584線控制河南南部，低槽位于甘肅西南部到四川。在低槽和584線之間，有一個(gè)西南風(fēng)最大風(fēng)速帶，將水汽源源不斷地向焦作輸送。內(nèi)蒙東北部有一低渦，有冷平流影響華北地區(qū)。700hpa圖上，北緯36°線以南大部分地區(qū)受12°暖中心控制，850hpa焦作受22°線暖區(qū)控制。同時(shí)，700和850hpa鄭州站溫度露點(diǎn)差分別為2和4，處于飽和區(qū)中。前期的高溫高濕為暴雨的產(chǎn)生提供充分的能量和水汽條件。另外，從云南東部伸向河南南陽有一西南急流，焦作上空有風(fēng)速的輻合，850hpa西南急流較700hpa略微偏東，水汽通道暢通，向暴雨源源不斷不送水汽。河套西部有一304線閉合低渦，切邊線位于山西到北京一線。

2日20時(shí)500hpa圖上，低槽東移至西安-成都一線，且有所減弱。而584線并沒有減弱南退，位置較上一時(shí)次基本無變化。說明副高比較強(qiáng)盛，而低槽是減弱收縮東移。但是700hpa高空圖上，304低渦較上一時(shí)次范圍和強(qiáng)度有所減小，原先位于山西到北京一線的切變線此時(shí)西段位置變化不大，東段明顯南壓至焦作上空。鄭州到邢臺(tái)為西南風(fēng)到東南風(fēng)的切變。輻合上升運(yùn)動(dòng)使焦作降水加強(qiáng)，有利于暴雨的產(chǎn)生。

3日08時(shí)500hpa圖上，低槽收縮東移河北南部-我市東北部一帶，584線東段略有南壓。但580線西段迅速發(fā)展為一高壓脊，和貝加爾部南部高壓脊連成一片。3日白天焦作將受高壓脊前西西北氣流控制，降水逐漸停止。

2.3 地面影響系統(tǒng)分析

2日14時(shí)地面圖上，從四川伸向我省有一暖倒槽發(fā)展，降水前夕焦作受暖低壓控制，氣溫較高，全市氣溫在32～35°之間，高溫高濕有一定的不穩(wěn)定能量，此時(shí)冷空氣前鋒已經(jīng)移至華北北部。2日20時(shí)，冷鋒繼續(xù)南壓至山西一帶，暖倒槽有所減弱。3日02時(shí)，冷鋒已過焦作。因此冷鋒在2日20時(shí)到3日02時(shí)這段時(shí)間內(nèi)過境，冷暖空氣在焦作上空交匯使大氣斜壓性加大，觸發(fā)了暴雨的產(chǎn)生。3日08時(shí)，此時(shí)冷空氣前鋒已經(jīng)到達(dá)河南中部，焦作白天降水減弱。

3 對數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)

業(yè)務(wù)中對數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品過分依賴已經(jīng)成為當(dāng)前預(yù)報(bào)的一個(gè)嚴(yán)重問題，因此有必要對其檢驗(yàn)。本次過程通過對ECMWF進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對500hpa的環(huán)流形勢預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確，與實(shí)況基本吻合。2日20時(shí)，低槽東移至西安-成都一線，且有所減弱。而584線并沒有減弱南退，位置較上一時(shí)次基本無變化。3日08時(shí)，低槽收縮東移河北南部-我市東北部一帶，584線東段略有南壓。但580線西段迅速發(fā)展為一高壓脊，和貝加爾部南部高壓脊連成一片。3日白天焦作將受高壓脊前西西北氣流控制。但ECMWF對700hpa的風(fēng)場預(yù)報(bào)并不是很好，2日08時(shí)700hpa，甘肅附近有一人字形切變線，東段伸向陜北、山西到河北一帶。EC 1日20時(shí)預(yù)報(bào)2日20時(shí)700hpa切變線略有東擴(kuò)，但東段穩(wěn)定維持在陜西-山西-河北一帶。而實(shí)況切變線東段明顯南壓到我市上空，因此造成預(yù)報(bào)比實(shí)況量級偏小，區(qū)域性暴雨漏報(bào)。從以往經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，ECMWF對700hpa的風(fēng)場預(yù)報(bào)和實(shí)況有些差異，而且經(jīng)常出現(xiàn)ECMWF預(yù)報(bào)的風(fēng)場風(fēng)速與實(shí)況風(fēng)速偏弱的狀況。

4 熱力和動(dòng)力條件分析

4.1 熱力不穩(wěn)定條件分析

假相當(dāng)位溫是表征大氣溫度、濕度等狀況的綜合特征量。因此對于此次暴雨，分析假相當(dāng)位溫可更好了解其環(huán)境條件。2日08時(shí)850hpa假相當(dāng)位溫圖上，四川伸向河南北部為假相當(dāng)位溫高值區(qū)。2日20時(shí)假相當(dāng)位溫高值區(qū)較上一時(shí)次有所加強(qiáng)且范圍擴(kuò)發(fā)，整個(gè)河南省處在高值區(qū)，且等值線較為密集，表明該區(qū)存在明顯的能量鋒區(qū)，而暴雨的發(fā)生與能量鋒區(qū)有密切關(guān)系。同時(shí)，從2日08時(shí)探空圖上也可以看到，600hpa以下水汽含量很大接近飽和，往上水汽含量逐漸減小，在500hpa以上，水汽含量急劇減小，有一個(gè)明顯的干層，這種上干下濕的層結(jié)有一定的不穩(wěn)定能量。同時(shí)鄭州站K指數(shù)為41，沙氏指數(shù)-1.82。但是對流對流有效位能較小209.8，且小于對流抑制404.4。2日20時(shí)，對流有效位能雖然大于對流抑制，但是依然較小，只有16.5。因此此次過程雖然有雷電，但并不是非常強(qiáng)的強(qiáng)對流天氣。而且雨勢也相對均勻。

4.2 動(dòng)力條件分析

4.2.1 散度場分析

分析35.23N線上的散度場，可以看出，2日08時(shí)，焦作在低層大約830hpa以下處在弱的輻散場中，830hpa以上到550hpa焦作處在輻合上升區(qū)中，中心最大值-10×10-5s-1，550hpa以上受強(qiáng)輻散中心控制，中心最大值25×10-5s-1。同時(shí)在上游地區(qū)，100E到110E附近呈現(xiàn)出底層明顯的強(qiáng)輻合高層強(qiáng)輻散結(jié)構(gòu)。2日20時(shí)，可以看出上游強(qiáng)輻合輻散大值區(qū)東移控制焦作。焦作低層由原先的弱輻散區(qū)變成強(qiáng)輻合區(qū)中，中心最大值-20×10-5s-1，高層有兩個(gè)強(qiáng)輻散中心。因此整層配置低層強(qiáng)輻合高層強(qiáng)輻散，由于抽氣作用，有明顯的上升運(yùn)動(dòng)，從而有利于降水的加強(qiáng)，因此可以預(yù)報(bào)2日夜里降水將加強(qiáng)。3日08時(shí)。可以看出低層強(qiáng)輻合輻散區(qū)明顯下傳，而且梯度加大。3日白天隨著大值區(qū)的東移，焦作降水將逐漸停止。

4.2.2 垂直速度場分析

分析35.23N線上的垂直速度場，看出，2日08時(shí)，降水開始前，95E到120E上空是大片上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，且在500hpa附近強(qiáng)度達(dá)到最大，中心最大值值為-25m/s，焦作為-20m/s。2日20時(shí)，上一時(shí)次大片上升運(yùn)動(dòng)區(qū)分裂成三個(gè)強(qiáng)中心，分別位于98E、110E、125E附近。焦作處于強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)中，降水加強(qiáng)。同時(shí)上游98E附近的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)也將繼續(xù)東移影響焦作。3日08時(shí)，焦作上空還存在上升，但強(qiáng)度減弱，且上游95E到105E上空基本處在下沉區(qū)，且下沉區(qū)繼續(xù)東移控制焦作，焦作3日白天降水漸結(jié)束。

5 多普勒天氣雷達(dá)反射率因子分析

19：02，晉城南部有一小塊對流回波南壓影響焦作，回波中心強(qiáng)度最大值達(dá)到55dbz。焦作北部出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣，風(fēng)速較大，自動(dòng)站上有不少站點(diǎn)極大風(fēng)速在12m/s以上。20：46分回波已經(jīng)東移出我市。這塊回波對焦作的影響時(shí)間較短，而且影響范圍也小，只影響焦作北部地區(qū)。此后焦作降水有一個(gè)短暫的間歇。23：06，山西南部到我省北部有一個(gè)東西向的強(qiáng)回波帶，未來回波繼續(xù)東南壓影響焦作，焦作新一輪降水開始。此后雖然回波強(qiáng)度南壓中有所減弱，但由于不斷有回波生成發(fā)展，大片回波區(qū)連綿不斷地東移控制焦作上空，降水持續(xù)時(shí)間長（從2日23：06分到3日7：17分，持續(xù)8個(gè)小時(shí)），“列車效應(yīng)”有利于焦作出現(xiàn)區(qū)域性暴雨。3日白天，回波區(qū)大大減弱且東移出焦作，焦作降水逐漸停止。

6 結(jié)語

1、暴雨主要原因是西風(fēng)槽東移，副高略有南退，700hpa切變線明顯南壓將雨帶南壓至焦作。700hpa和850hpa分別有一只西南急流，向我市輸送大量水汽，有利暴雨產(chǎn)生。

2、ECMWF雖對500hpa環(huán)流形勢預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，但對700hpa風(fēng)場預(yù)報(bào)并不好。實(shí)際對實(shí)況分析不徹底，過于依賴數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

3、T639的在這次預(yù)報(bào)中有參考價(jià)值。如T639在1日20時(shí)預(yù)報(bào)垂直速度大值區(qū)在2日夜里明顯南壓逐漸控制我市，和實(shí)況吻合。實(shí)際上強(qiáng)降水在2日夜里而不是3日白天。但是各產(chǎn)品都把強(qiáng)降水報(bào)在了3日白天。這是本次T639的優(yōu)越所在。

4、前期的高溫高濕為暴雨產(chǎn)生提供較大能量。低層強(qiáng)輻合高層強(qiáng)輻散的散度場配置，增強(qiáng)大氣抽氣作用，導(dǎo)致暴雨區(qū)上空較強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)，從而有利于降水的加強(qiáng)，為暴雨的產(chǎn)生提供動(dòng)力條件。垂直速度場上焦作處于強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)中。

5、雷達(dá)回波上“列車效應(yīng)”使降水持續(xù)時(shí)間長，有利于焦作出現(xiàn)區(qū)域性暴雨。