2020年6月5—9日暖區(qū)持續(xù)性強(qiáng)降水特點(diǎn)和預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

吳林，陳超，林青

（廣東省氣象臺(tái)，廣東廣州 510640）

強(qiáng)降水是廣東省主要的災(zāi)害性天氣之一，常常引起洪澇災(zāi)害［1］。氣象學(xué)者對(duì)廣東省強(qiáng)降水進(jìn)行了多方面的研究，池艷珍等［2］、黃忠等［3］、梁巧倩等［4］分別對(duì)前汛期和后汛期強(qiáng)降水形勢進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，前汛期降水以鋒面降水和夏季風(fēng)降水為主，并與南海夏季風(fēng)爆發(fā)相關(guān)，后汛期以季風(fēng)槽暴雨為主，并與中緯度西風(fēng)槽或ITCZ有直接聯(lián)系；蔡晶等［5］、賈建輝等［6］對(duì)2010—2017年的廣東強(qiáng)降水進(jìn)行了時(shí)空分布分析，發(fā)現(xiàn)廣東省存在3個(gè)短時(shí)強(qiáng)降水中心，以及以珠三角城市群為主的降水中心，沿海發(fā)生極端降水遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于內(nèi)陸地區(qū)，降水的日變化有雙峰型的特征；陳芳麗等［7］、李嬌嬌等［8］通過國家觀測站和區(qū)域觀測降水資料，對(duì)粵北和粵東的暴雨中心進(jìn)行了降水氣候特征分析，探討了廣東區(qū)域強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征，并發(fā)現(xiàn)強(qiáng)降水的年際變化呈增多趨勢；Rao等［9］和 Du等［10］從低空急流的機(jī)制出發(fā)，分析其和廣東強(qiáng)降水的相關(guān)性，并取得了一定的研究成果。

在強(qiáng)降水預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中，除了對(duì)汛期的降水和時(shí)空分布特征要有一定了解，還需做好前期天氣形勢和臨近強(qiáng)對(duì)流天氣潛勢分析，并運(yùn)用好天氣雷達(dá)、自動(dòng)站等實(shí)況監(jiān)測手段，對(duì)數(shù)值模式預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行合理訂正。本研究利用Micaps、廣東省天氣雷達(dá)拼圖資料和自動(dòng)站觀測資料，對(duì)2020年6月5—9日龍舟水期間持續(xù)大暴雨過程的降水特點(diǎn)、環(huán)流特征、環(huán)境條件以及雷達(dá)演變特點(diǎn)等進(jìn)行分析，并對(duì)各主要模式的預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，以了解該次強(qiáng)降水過程的天氣特征及模式對(duì)該過程預(yù)報(bào)的指示作用。

1 降水過程特點(diǎn)

2020年6月5 —9日，廣東省出現(xiàn)了2020年上半年最強(qiáng)的降水過程，是2005年以來最強(qiáng)的一次“龍舟水”過程，除湛江市外，廣東省都出現(xiàn)了暴雨以上降水。該次強(qiáng)降水過程具有全省累積雨量大、大暴雨范圍寬廣、單站累積雨量大、短時(shí)間降水強(qiáng)烈的特點(diǎn)。

1）大暴雨范圍廣：6月 5日 08：00—10日08：00（北京時(shí)，下同），有699個(gè)鎮(zhèn)街錄得100～250 mm的累積雨量，全省平均累積雨量132.5 mm，惠州、汕尾、清遠(yuǎn)、韶關(guān)、深圳、東莞、廣州、河源、珠海、肇慶10個(gè)市平均雨量超過100 mm，其中惠州平均雨量最大，達(dá)到339 mm（圖1）。

2）累計(jì)雨量大：有293個(gè)鎮(zhèn)街錄得超過250 mm的累計(jì)雨量，惠州龍門縣龍?zhí)舵?zhèn)錄得全省最大累計(jì)雨量974.3 mm（圖2a），清遠(yuǎn)清城區(qū)源潭鎮(zhèn)、廣州增城區(qū)正果鎮(zhèn)、深圳深汕特別合作區(qū)小漠鎮(zhèn)、韶關(guān)曲江區(qū)樟市鎮(zhèn)等地累積雨量超過600 mm。

3）短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)烈：該次過程短時(shí)強(qiáng)降水明顯，1 h雨量超過50 mm的范圍很大，部分地區(qū)小時(shí)雨量超過100 mm，其中，深汕合作區(qū)小漠鎮(zhèn)錄得全省該次過程最大1 h雨量136.7 mm（如圖2b）；清遠(yuǎn)、韶關(guān)等地短歷時(shí)雨量突破本市極值，如清遠(yuǎn)市 1 h雨量（121.9 mm）、3 h雨量（251.4 mm）、6 h雨量（306.5 mm）均超過當(dāng)?shù)貧v史極值。

圖1 2020年6月5日08：00—10日08：00廣東省累計(jì)雨量分布（單位：mm）

2 環(huán)流特征

2.1 200 hPa南亞高壓穩(wěn)定少動(dòng)

如圖3a，6月 5日 08：00—9日 08：00，200 hPa南亞高壓維持在青藏高原到印度一帶，穩(wěn)定少動(dòng)，中心強(qiáng)度最大為1 255 dagpm；6月9日08：00—10日08：00，南亞高壓加強(qiáng)東移，中心強(qiáng)度最大為1 262 dagpm，高壓脊向東延伸至福建一帶。在強(qiáng)降水期間，南亞高壓穩(wěn)定少動(dòng)，受其反氣旋外圍環(huán)流影響，廣東省長時(shí)間處在偏北流場中，且有明顯的輻散特征，為大范圍的持續(xù)性降水過程提供了有力的輻散條件。

2.2 500 hPa副高邊緣不穩(wěn)定

6月5日08 ：00，500 hPa歐亞大陸中高緯地區(qū)呈兩脊一槽的形勢（圖3b），西伯利亞平原為低壓槽區(qū)，烏拉爾山脈以西地區(qū)和中西伯利亞高原為高壓脊區(qū)；低緯度地區(qū)西太平洋副高維持在南海一帶，副高脊線在18°N左右，西伸脊點(diǎn)在103°E左右。6月5日08：00—9日 20：00，歐亞大陸中高緯地區(qū)的形勢由兩脊一槽轉(zhuǎn)變?yōu)橐患挂徊郏鞑麃喥皆林形鞑麃喐咴瓰榈蛪翰蹍^(qū)，烏拉爾山脈地區(qū)為高壓脊區(qū)。同時(shí)，低緯度地區(qū)西太平洋副高強(qiáng)盛且穩(wěn)定少動(dòng)，廣東省一直處在副高588 dagpm線的西北側(cè)。

6月5日08 ：00—7日20：00，華東到華南地區(qū)有高空槽緩慢東移，廣東省境內(nèi)為一致的西南氣流，風(fēng)速在16～20 m/s，有利于南海的不穩(wěn)定能量和水汽在廣東聚集，同時(shí)廣東處于高空槽和西太平洋副高之間，高空槽前的動(dòng)力抬升作用能觸發(fā)副高邊緣不穩(wěn)定能量的釋放，為大范圍降水提供了有利的觸發(fā)條件。6月7日20：00—9日20：00，高空槽東移減弱，廣東省轉(zhuǎn)受頻繁的短波槽影響，風(fēng)速在8～12 m/s，為降水提供了有利的觸發(fā)條件。

2.3 地面西南低渦特征明顯

6月5日08 ：00，云貴高原一帶受高壓中心控制，存在1 012.5 hPa閉合圈（圖3c）。6月5日08：00—9日20：00，云貴高原的氣壓迅速下降，轉(zhuǎn)受低壓控制，6月7日20：00，存在992.5 hPa的閉合圈，同時(shí)，受低壓中心控制的地區(qū)天氣晴好，且低壓南側(cè)以偏南風(fēng)為主，西南低渦特征明顯。6月9日20：00以后，北方冷空氣南下，地面氣壓迅速升高，中心閉合圈為1 002.5 hPa。廣東的整個(gè)降水過程期間與西南低渦有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，西南低渦初生和加強(qiáng)時(shí)，廣東的大范圍強(qiáng)降水趨于明顯，之后，隨著西南低渦被冷空氣填塞，廣東的強(qiáng)降水過程也基本結(jié)束。

整體來看，低層的低渦切變南壓和維持在廣東形成了輻合區(qū)（圖3d），使水汽和能量在粵北及珠三角地區(qū)堆積，為降水提供了有利的水汽和能量條件，低空急流在廣東沿海輻合，則是降水天氣的觸發(fā)條件；南壓高壓穩(wěn)定少動(dòng)，廣東高空的輻散場長時(shí)間維持，同時(shí)，孟加拉灣水汽通道的建立和加強(qiáng)，則源源不斷地向廣東輸送充足的水汽和能量，都有利于降水過程的發(fā)展和維持，是降水過程持續(xù)時(shí)間長的主要原因。另外，結(jié)合每日的累積降水量分布圖和形勢看，降水的大值區(qū)域與925 hPa的水汽輻合區(qū)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也說明了孟加拉灣的水汽通道對(duì)該次降水過程有著重要作用。

圖3 2020年6月7日08：00天氣系統(tǒng)配置圖

3 水汽和不穩(wěn)定條件

3.1 低層急流輻合明顯，孟灣水汽輸送持續(xù)

鄧汗青等［11］、張玉琴等［12］研究發(fā)現(xiàn)，華南降水較強(qiáng)的年份與有來自于孟加拉灣和南海異常的偏南風(fēng)水汽輸送，且流域內(nèi)伴隨有異常水汽輻合中心有關(guān)。如圖4所示，6月5日08：00—9日20：00，湖南至江西一帶存在低渦切變線，切變線不斷南壓并維持在南嶺以北，850 hPa廣東省一直存在明顯的西南急流，925 hPa，廣東內(nèi)陸一直存在西南急流風(fēng)速輻合區(qū)。同時(shí)，從孟加拉灣穿過中南半島到我國華南沿海建立了明顯的水汽通道，6月6日08：00—9日20：00，水汽通道最為強(qiáng)盛，為大范圍的持續(xù)性降水提供了充足的水汽條件；6月9日20：00，低渦切變線東移減弱，低層的西南急流也明顯減弱，孟加拉灣至華南的水汽通道分?jǐn)啵邓^程基本結(jié)束。

圖4 2020年6月6—9日08：00 850 hPa風(fēng)場（風(fēng)向桿，單位：m/s）和高度場（等值線，單位：dagpm）及中分析

3.2 不穩(wěn)定條件

該次降水過程的降水量落區(qū)主要集中在珠三角地區(qū)，對(duì)清遠(yuǎn)站6月5日08：00—9日20：00的t-ln p圖進(jìn)行分析，以了解整個(gè)降水過程對(duì)流不穩(wěn)定條件的變化。從6月6日14：00的探空為例（圖略）可以看出，700 hPa以下相對(duì)濕度較大，呈近飽和狀態(tài)，400 hPa以上有干空氣卷入，溫濕層結(jié)曲線為向上開口的喇叭形狀，“上干冷、下暖濕”特征明顯。自由對(duì)流高度低、平衡高度較高、中低層有一定量級(jí)的垂直風(fēng)切變，為當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)強(qiáng)降水提供了有利的水汽、熱力和不穩(wěn)定條件。

另外，從6月5日08：00—9日20：00清遠(yuǎn)站的不穩(wěn)定指數(shù)（圖5）也可以看出，CAPE值、K指數(shù)和SI指數(shù)都出現(xiàn)了3個(gè)峰值，各指數(shù)出現(xiàn)峰值的時(shí)間較為一致，并和3次主要降水時(shí)段有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中CAPE值3個(gè)峰值都超過了3 000 J·kg-1，而且3次到達(dá)峰值所用的時(shí)間都較短，6日14：00和7日14：00的 CAPE值在12 h內(nèi)迅速升高，9日14：00 CAPE值也在24 h內(nèi)達(dá)到峰值，與孟加拉灣水汽通道的建立有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，K指數(shù)一直維持在34℃以上，SI指數(shù)也基本維持在0℃以下，能量條件也較好，大氣長時(shí)間處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5 6月5日08：00—10日08：00清遠(yuǎn)站不穩(wěn)定指數(shù)的變化

4 雷達(dá)回波演變特點(diǎn)

整個(gè)降水過程分成3個(gè)主要降水時(shí)段：第1階段：6月6日，廣東省內(nèi)的降水還是以季風(fēng)性降水為主。6日05：00，沿海季風(fēng)降水基本減弱消失，熱對(duì)流趨于明顯，珠江口開始生成熱對(duì)流，并向東北加強(qiáng)伸展。14：00，珠江口西側(cè)沿海生成新的熱對(duì)流，隨著南風(fēng)加強(qiáng)降水由沿海逐漸向內(nèi)陸伸展，最強(qiáng)時(shí)段集中在14：00—18：00，影響的區(qū)域主要為珠三角地區(qū)（圖6a）。第2階段：6月7日00：00，清遠(yuǎn)北部和珠江口又有新的回波生成，并在珠三角地區(qū)匯集加強(qiáng)，6月 7日00：00—6月8日16：00，粵北地區(qū)源源不斷有新回波生成，向東南方向移動(dòng)并在珠三角地區(qū)加強(qiáng)，給整個(gè)珠三角帶來了長時(shí)間大范圍的降水（圖6b和圖6c）第 3階段：6月 9日00：00—20：00，伴隨著高空短波槽過境及對(duì)流條件改善，粵北出現(xiàn)新一輪降水，回波從粵北東移南壓至珠三角地區(qū)時(shí)呈明顯加強(qiáng)趨勢。16：00，零散的回波逐漸連接形成颮線，降水達(dá)到最強(qiáng)，除了廣東省西南部，其余市縣都受到了強(qiáng)回波的影響，22：00前后，強(qiáng)回波減弱出海，該次降水過程基本結(jié)束（圖6d）。

圖6 2020年6月6日14：00（a）、7日04：00（b）、8日09：00（c）、9日 16：00（d）華南區(qū)域雷達(dá)拼圖（單位：dBz）

5 預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

對(duì)圖7中降水實(shí)況與各種模式預(yù)報(bào)的降水進(jìn)行對(duì)比分析可見，Grapes-gz僅預(yù)報(bào)出北部降水，南部沿海降水僅有小到中雨量級(jí)，降水漏報(bào)嚴(yán)重；ECMWF的落區(qū)預(yù)報(bào)表現(xiàn)較好，但北部和南部的降水強(qiáng)度預(yù)報(bào)都偏弱，預(yù)報(bào)大雨的市縣出現(xiàn)了大暴雨；NCEP落區(qū)偏差較大，漏報(bào)珠三角南部降水，表現(xiàn)不穩(wěn)定。

用逐日主觀預(yù)報(bào)和實(shí)況降水對(duì)比，對(duì)于季風(fēng)暴雨預(yù)報(bào)，主觀預(yù)報(bào)較模式預(yù)報(bào)有顯著訂正效果。降水范圍方面，主觀預(yù)報(bào)對(duì)珠三角和珠江口兩側(cè)的強(qiáng)降水把握更為準(zhǔn)確，但范圍偏大；降水強(qiáng)度方面，主觀預(yù)報(bào)除主強(qiáng)降水落區(qū)外，實(shí)況往往僅出現(xiàn)中雨及以下量級(jí)降水，主觀預(yù)報(bào)強(qiáng)度易偏大。

從逐日對(duì)比看，6月7日，由于強(qiáng)南風(fēng)輻合區(qū)和強(qiáng)度與預(yù)報(bào)有偏差，導(dǎo)致了降水落區(qū)和強(qiáng)度偏差，汕尾附近強(qiáng)降水中心有明顯漏報(bào)，其主要原因是925 hPa南風(fēng)輻合區(qū)預(yù)報(bào)有偏差，其中，Grapes模式對(duì)短波槽預(yù)報(bào)偏弱，對(duì)副高預(yù)報(bào)偏強(qiáng)，導(dǎo)致降水落區(qū)也偏東北；ECMWF模式對(duì)短波槽預(yù)報(bào)也同樣偏弱，對(duì)200 hPa散度大值區(qū)的預(yù)報(bào)偏西，導(dǎo)致降水落區(qū)偏西偏北。另外，短臨模式預(yù)報(bào)了珠江口東側(cè)沿海的強(qiáng)降水區(qū)，較短期模式有更清晰指示意義（圖略）。

圖7 2020年6月6—9日各家模式降水預(yù)報(bào)與降水實(shí)況對(duì)比

6 結(jié)論

1）該次過程降水具有強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間長，大暴雨點(diǎn)多面廣，單點(diǎn)累積雨量大，短歷時(shí)降水強(qiáng)烈特點(diǎn)。是2005年以來廣東省最強(qiáng)的一次“龍舟水”過程。

2）該次過程主要形勢背景為，南亞高壓穩(wěn)定，廣東高空強(qiáng)輻散，水汽通道建立后較長時(shí)間維持；從中尺度看，低空急流在沿海輻合觸發(fā)，短波槽東移和切變線南壓，使強(qiáng)降水區(qū)主要產(chǎn)生于沿海和中北部。

3）降水過程中層結(jié)曲線為有利于強(qiáng)降水發(fā)生的結(jié)構(gòu)，廣東的不穩(wěn)定能量長時(shí)間維持在較高水平，且各指數(shù)都出現(xiàn)了3個(gè)峰值，并與3個(gè)主要降水時(shí)段相對(duì)應(yīng)。

4）6到9 日各種模式預(yù)報(bào)中，ECMWF模式對(duì)季風(fēng)降水預(yù)報(bào)強(qiáng)度偏弱，但落區(qū)預(yù)報(bào)具有較好的參考價(jià)值；各種模式對(duì)短波槽和南風(fēng)大值輻合區(qū)域預(yù)報(bào)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致降水落區(qū)和強(qiáng)度產(chǎn)生偏差。