徐大紅,胡 萍,楊 群,李習瑾
(貴州省銅仁市氣象局,貴州 銅仁 554300)
2020年6月29日18時—30日01時(北京時,下同),銅仁市東部的碧江、江口、松桃3縣交界區(qū)域突發(fā)短時強降水(歷時8 h),大暴雨、特大暴雨集中出現(xiàn)在6月29日18時—30日02時,過程中有6個區(qū)域自動站降雨量超過200 mm,其中江口縣壩盤鄉(xiāng)降雨量最大達280.1 mm,江口縣城區(qū)降雨量達205.1 mm,最大小時雨強為江口縣水泥廠鄉(xiāng)139.8 mm,雨強創(chuàng)歷史極值,國家站江口縣城雨量達次極值。此次特大暴雨過程具有突發(fā)性、極端性、降水時段高度集中的特點,造成江口縣、碧江區(qū)、松桃縣不同程度的洪澇災害,直接經(jīng)濟損失7437.84萬元,江口縣因災受傷3人,碧江區(qū)壩黃鎮(zhèn)死亡1人。
由于此次特大暴雨過程具有極端性、突發(fā)性、降水時段高度集中性,同時當天08時關(guān)鍵區(qū)域的天氣尺度環(huán)境場信號弱,數(shù)值模式及主觀預報對此次暴雨過程的預報效果不是很理想,暴雨量級偏小。
本文運用貴州省預報業(yè)務常規(guī)資料和地面自動站加密觀測資料進行分析討論。采用MICAPS4.1分布式數(shù)據(jù)和NCEP/FNL1°×1°逐6 h再分析資料,用于分析天氣尺度環(huán)境場配置;采用地面國家站和地面區(qū)域自動站逐小時風場、雨量、氣溫來分析中小尺度系統(tǒng)的生消移動。
2020年6月29日18時—30日01時,銅仁市東部突發(fā)特大暴雨,統(tǒng)計29日08時—30日08時的24 h雨量(圖1),特大暴雨中心集中出現(xiàn)在銅仁市碧江區(qū)、江口、松桃3縣境內(nèi),第一個強降水時段集中在29日19—22時,碧江區(qū)、江口縣有5個區(qū)域自動站為特大暴雨,江口縣壩盤鄉(xiāng)連續(xù)2 h雨強超過100 mm(29日21時106.8 mm·h-1、22時119.8 mm·h-1),最大小時雨強達119.8 mm·h-1,江口縣城區(qū)小時雨強達115.4 mm·h-1;22時后雨帶有所西移,出現(xiàn)第二個強降水時段29日23時—30日01時,江口縣水泥廠鄉(xiāng)4 h雨量為253 mm,最大小時雨強出現(xiàn)在30日00時達139.8 mm·h-1,突破了銅仁市有氣象記錄以來小時雨強歷史極值,具有極端性。
圖1 2020年6月29日08時—30日08時銅仁市降雨量Fig.1 Rainfall in Tongren City from 08:00 on June 29 to 08:00 on June 30, 2020
暴雨天氣是在有利天氣尺度環(huán)流背景下,多種尺度的天氣系統(tǒng)共同配合作用下產(chǎn)生的,因此首先對產(chǎn)生特大暴雨的天氣尺度環(huán)境場進行初步分析。
銅仁6.29特大暴雨發(fā)生時期,29日08時—30日08時,200 hPa(圖略)上的高空西北風急流帶位于35~45°N之間,急流核位于新疆北部—內(nèi)蒙南部—華北南部,我國淮河以南地區(qū)處于高空急流南側(cè)的弱西北氣流控制,貴州省一直為弱的高壓環(huán)流輻散下沉區(qū)中,貴州北部西北風風速的水平切變基本維持在30 m·s-1左右。分析6月29日08時—30日08時的500 hPa、700 hPa、850 hPa、地面的4層綜合分析圖(圖2),500 hPa中高緯地區(qū)維持兩槽一脊形勢,29日08時高壓脊位于貝加爾湖西側(cè)95°E附近,29日20時—30日08時高壓脊東移維持在100°E附近;29日08時高壓脊前我國內(nèi)蒙古東部—東北地區(qū)為寬闊的冷渦槽區(qū),29日20時—30日08時冷渦槽區(qū)東移到日本島。中低緯地區(qū)29日08時,川南—滇北為一短波槽,副熱帶高壓(以下簡稱副高)588 dagpm西伸點廣西西部,副高北界兩廣北部、脊線位于22°N左右,貴州省偏西北氣流(暖溫脊區(qū)),29日20時副高東南退到廣西東部,30日08時繼續(xù)東退到廣東西部,川滇槽發(fā)展南伸稍東移到滇中部。700 hPa,29日08時橫切變位于重慶北部一線,貴州省西南風8~10 m·s-1, 有西南風急流廣西東北—湘中部—江蘇南部;29日20時,重慶中部橫切變線南壓到貴州銅仁市北部,廣西中部—懷化為8~12 m·s-1的西南大風速區(qū),但≥12 m·s-1西南急流已東移到江西北部—浙江中部;30時08時重慶西南部形成人字形低渦切變,低渦北段切變壓在重慶南部,銅仁市北部切變線消失,廣西北部—湖南南部8~10 m·s-1的西南大風速區(qū),≥12 m·s-1西南急流已東南移到福建北部。850 hPa,29日08時重慶東部切變,西南風急流廣西西部—湘中部—浙江北;29日20時貴州省的北部切變線南側(cè)轉(zhuǎn)為偏南氣流,急流減弱為8~12 m·s-1, 且銅仁市西部為暖溫脊區(qū)、市東部毗鄰湖南有冷溫槽區(qū)自安徽—湖北伸向湖南北部;30時08時貴州畢節(jié)形成人字形低渦切變,低渦北段切變壓在銅仁市西北部,廣西河池—湖南懷化8~12 m·s-1的西南大風速區(qū)。地面圖上,貴州省北部風場輻合線維持并先南后北小幅擺動,形態(tài)基本呈東西向壓在銅仁市東南部。
圖2 2020年6月29日08時(a)、29日20時(b)、30日08時(c)、30日20時(d)500 hPa、700 hPa、850 hPa、地面場的綜合分析Fig.2 08: 00 (a), 20:00 (b) on June 29,2020, 08:00 (c),20:00 (d) on June 30, 2020 Comprehensive analysis of 500 hPa, 700 hPa, 850 hPa and ground field
以上分析發(fā)現(xiàn),此次銅仁東部6.29特大暴雨是一次對流性極端暴雨,發(fā)生于副高588 dagpm由廣西北部東南退到廣西東南—廣東中部的進程中,同時高層中高緯為東北冷渦后部,我國西北—西南—華中地區(qū)為大范圍的西北氣流影響的天氣背景下。在29日08時、20時、30日08時這3個時次中,高空200 hPa我國淮河以南地區(qū)受高空急流南側(cè)的西北氣流控制;500 hPa內(nèi)蒙—東北冷渦槽維持東移,銅仁市位于低渦槽后的偏西北氣流,高空急流的出口區(qū)右側(cè),副高西伸脊點位置偏東、并減弱東南退到廣東;700 hPa重慶北部橫切變先南壓到銅仁市北部后減弱消失;850 hPa重慶東部切變先東南移到銅仁市東北,且銅仁市東部有冷平流自湖北—湖南輸送入,低層切變線南側(cè)的偏西南氣流僅為8~12 m·s-1,關(guān)鍵區(qū)域顯著的低空急流未建立,僅有銅仁市東部毗鄰的懷化站出現(xiàn)12 m·s-1風速脈動,地面貴州省北部有東西向輻合線維持,大尺度環(huán)流形勢對此次暴雨過程為弱強迫信號。
前面分析發(fā)現(xiàn),此次極端性特大暴雨的產(chǎn)生背景是高空西北氣流、副高先期偏南且發(fā)生期持續(xù)東南退,關(guān)鍵區(qū)域銅仁市有中低層切變影響,但距離特大暴雨發(fā)生區(qū)位置稍遠且后期北抬或消失,低空急流未明顯建立但特大暴雨發(fā)生區(qū)的毗鄰站有12 m·s-1風速脈動,天氣尺度系統(tǒng)總體偏弱。為了清晰發(fā)現(xiàn)一些中小尺度可能成因,我們從以下方面進行探討。
發(fā)生在銅仁市東部的暴雨天氣,通常采用懷化的探空數(shù)據(jù),來討論該區(qū)域暴雨過程的大氣探空層結(jié)條件。
29日08時(圖3a),懷化站整層風隨高度順轉(zhuǎn)為暖平流,對流有效位能CAPE為1169.5 J·kg-1、最大上升速度W_CAPE值為48.4 m·s-1、SSI指數(shù)強度為302,同時還存在一定的CIN為46.1 J·kg-1對流抑制有效位能,區(qū)域上空大氣呈高能高濕、不穩(wěn)定能量積蓄狀態(tài);同時,該時刻的抬升凝結(jié)高度LCL為915.4 hPa。到29日20時(圖3b),近地層有弱偏東氣流侵入,低層到500 hPa層為暖濕平流,干冷平流層抬升至500~350 hPa之間,大氣不穩(wěn)定層結(jié)增強,CAPE值、W_CAPE值、SSI指數(shù)增強至1909.4 J·kg-1、61.8 m·s-1、317,LCL降低至935.9 hPa,CIN降低為0 J·kg-1,能量及對流上升條件迅速增強,對流凝結(jié)高度下降到近地層,對流云體得到迅速發(fā)展。因此,此次暴雨過程是在大氣處于上干冷下暖濕的潛勢不穩(wěn)定配置、對流參數(shù)CAPE、W_CAPE、SSI指數(shù)較強且快速增大、LCL高度明顯降低的環(huán)境探空中發(fā)生和加強的。
圖3 2020年6月29日08時( a)、20時( b)懷化站T-lnP圖和風廓線Fig.3 T-lnP diagram and wind profile of Huaihua Station at 08: 00 (a) and 20: 00 (b)on June 29, 2020
表1 銅仁市東部最近探空站懷化站特大暴雨過程期間探空要素變化Tab.1 Changes of sounding elements during heavy rainstorm at Huaihua Station,the nearest sounding station in eastern tongren city
從6月29日08時、20時、30日08時這3個時次高中低層地面環(huán)境場及關(guān)鍵區(qū)探空特征分析發(fā)現(xiàn),特大暴雨發(fā)生期地面上維持有一條東西向的輻合線,其位置基本在貴州中北部—銅仁市南部一帶小幅擺動,中間變化特征較粗略,其與造成特大暴雨雨團的對應關(guān)系如何;且低層到近地層在暴雨發(fā)生時有冷溫平流和弱偏東風的輸送,這兩個因子是否為重要觸發(fā)因子,還有必要深入分析。下面采用地面國家站、貴州省區(qū)域自動站逐時資料來進行分析。
4.2.1 地面輻合線觸發(fā)對流作用 分析貴州省區(qū)域自動站29日18時—30日01逐時資料發(fā)現(xiàn)(圖4a),29日15—16時在銅仁市松桃南部至石阡東北部有弱的東北風與西南風輻合線(2~4 m·s-1),分散小雨;29日18—20時輻合線東移到江口中部—碧江北部(2~4 m·s-1),3個時次位置維持少動,19時輻合線北側(cè)有松桃東北風加大6 m·s-1、碧江東北部的東風增大10 m·s-1,輻合線南側(cè)碧江西南部南風增大6 m·s-1,顯示地面風場輻合加強,氣流小渦旋特征顯現(xiàn),相應19—20時輻合線兩側(cè)江口松桃碧江區(qū)域降雨站點增多,小時雨強增大,并有6個站點出現(xiàn)≥50 mm·h-1的短時強降雨;29日21—22時,碧江西部—江口東部一帶的小渦旋輻合特征明顯,其西北維持8 m·s-1的北風,相應在渦旋中心西南部出現(xiàn)江口壩盤106.8 mm·h-1(21時)、119.8 mm·h-1(22時)、碧江壩黃107 mm·h-1、江口縣城115.4 mm·h-1(22時)的雨強,渦旋東部北部出現(xiàn)10站≥50 mm·h-1的雨強;29日23時—30日01時,隨著輻合線北側(cè)北風減弱為4 m·s-1、南側(cè)南風有所加強為6 m·s-1,輻合線西北移,對應≥50 mm·h-1的雨強區(qū)西北移動,雨強的密度強度均明顯減弱。
通過以上分析發(fā)現(xiàn),在特大暴雨發(fā)生初期有地面輻合線維持少動,雨強最強期地面輻合兩側(cè)南北風增大,切變輻合加強為渦旋輻合,且至少維持2個時次,后期輻合線北風風速減小,南風增大輻合減弱西移,雨強減小,銅仁市東部的特大暴雨過程結(jié)束。
4.2.2 地面東北路徑冷溫度平流觸發(fā)能量鋒生 分析MICAPS4.1分布式數(shù)據(jù)的地面國家站區(qū)域自動站1 h資料發(fā)現(xiàn)(圖4b),此次特大暴雨產(chǎn)生地面上,18—19時有弱冷溫平流自湖南北部(L冷中心阮陵24 ℃)持續(xù)向西輸入,在銅仁市東南部相對高溫舌區(qū)(N暖中心萬山鎮(zhèn)30 ℃)的碧江北部—江口中部一線前端等溫線密集區(qū)△T梯度達-5 ℃,冷暖平流交匯形成能量鋒生,進而觸發(fā)對流;20—21時隨著冷平流的持續(xù)輸入,24 ℃冷中心線到達銅仁市碧江北部—松桃南部—江口西北部,近地層能量鋒區(qū)△T梯度仍達-3 ℃,冷暖溫度平流的能量鋒區(qū)繼續(xù)維持并增強,促進該區(qū)域氣流輻合抬升運動維持并加強;22—01時冷平流的持續(xù)深入西進,越過梵凈山到達印江東部,23 ℃冷中心線控制松桃—江口—印江,對流降雨云團隨之西移,碧江—江口的特大暴雨結(jié)束。
圖4 2020年6月29日18時—30日01時銅仁市國家站區(qū)域自動站逐時風場及雨量(a),6月29日18—23時銅仁市國家站區(qū)域自動站逐小時地面溫度(b)Fig.4 Hourly wind field and rainfall of tongren city national station regional automatic station from 18: 00 on June 29, 2020 to 01: 00 on June 30, 2020 (a). Hourly ground temperature of regional automatic station of tongren city National Station from 18: 00 to 23: 00 on June 29,2020(b)
前面對地面輻合線觸發(fā)對流和冷溫度平流觸發(fā)能量鋒生作了分析,暴雨尤其是特大暴雨的發(fā)生必須有深厚的上升對流并且發(fā)展維持,因此我們對特大暴雨中心附近(27.5°N、109°E)上空的溫濕特征θse場及氣流垂直運動做剖面分析。圖5a~5c的850 hPaθse、500 hPa露點鋒分析可見,29日14時從貴州西部伸向重慶南部有360 K的高能舌,θse能量鋒區(qū)位于湖北西南部,500 hPa存在2條分別位于湖北南部和貴州東南部的露點鋒,銅仁市位于2條干冷露點鋒夾心的暖濕高能區(qū);29日20時—30日02時850 hPaθse360 K的高能舌西南退至貴州銅仁市西南部,500 hPa湖北南部露點鋒東南移、貴州東南的露點鋒南退;暴雨大暴雨區(qū)位于500 hPa南北部露點鋒之間、850 hPaθse360~364 K高能區(qū)的冷暖空氣交匯區(qū)。圖5d~5f的垂直方向上,29日14時—30日02時,中層600~700 hPaθse位于重慶—湖北的干冷空氣不斷下傳、西進到暴雨區(qū)的低層800~900 hPa高度上,在暴雨區(qū)域上空有明顯東南和西南氣流匯合形成的垂直環(huán)流,有增長到-140 Pa·s-1中心的上升運動區(qū)明顯向上伸展,同時θse鋒區(qū)梯度加大、也更加傾斜,說明暖濕空氣的爬升更為強烈,暴雨的強度也隨之加大維持。
圖5 2020年6月29日16時—30日02時850 hPa風(箭頭)、假相當位溫(等值線, 單位:K)和500 hPa露點溫度(陰影,單位:℃)(a~c) , 沿116°E的假相當位溫(等值線,單位:K)和垂直環(huán)流分布(箭頭, 單位:50-1m·s-1)、上升運動區(qū)(填色, 單位:Pa·s-1)(d~f)Fig.5 850 hPa wind (arrow), pseudo equivalent potential temperature (isoline,unit∶ K) and 500 hPa Dew point temperature (shadow, unit∶ ℃)from 16:00 on June 29, 2020 to 02:00 on June 30, 2020(a~c), pseudo equivalent potential temperature along 116°E (isoline, unit∶ K) and Vertical circulation distribution (arrow, unit∶ 50-1·m·s-1), ascending movement area (color filling, unit∶ Pa·s-1)(d~f)
跟蹤分析此次銅仁東部(江口東部—碧江西部)特大暴雨的銅仁多普勒天氣雷達監(jiān)測的組合反射率因子演變圖(圖6)發(fā)現(xiàn),回波的發(fā)展演變分為2個階段。第1階段為6月29日18時01分—20時08分,18時01分江口東部回波A、碧江西北部回波B、C生成后,呈西南—東北向緩慢移動的列車效應(圖6a),在19時11分(圖6b)ABC合并于碧江西北部至松桃南部,40 dBz以上回波面積擴大,3個50~55 dBz強回波中心穩(wěn)定位于碧江西部壩黃鎮(zhèn)、北部德勝屯,壩黃鎮(zhèn)21時的小時雨強達107 mm·h-1,該階段雨強超100 mm·h-1的有2站、超雨強超50 mm·h-1的有10站。第2階段為29日20時08分—30日01時(圖6c~圖6e),回波帶呈西向列車移動進入江口縣,50 dBz以上的強中心也西移進入江口,特大暴雨開始在江口中西部產(chǎn)生;21時11分—23時02分回波強中心50~60 dBz影響江口縣城至東南部的壩盤鄉(xiāng)一帶,壩盤鄉(xiāng)最大小時雨強119.8 mm·h-1、江口縣城115.4 mm·h-1,該階段雨強超100 mm·h-1的有2站、雨強超50 mm·h-1的有9站;29日23時—30日00時后,降雨回波繼續(xù)西北移,中心強度減弱45~50 dBz,江口西部的小時雨強超100 mm·h-1的1站, 雨強超50 mm·h-1的有3站;30日01—02回波繼續(xù)西移減弱,雨強迅速減小到16.3 mm·h-1,銅仁市東部特大暴雨過程結(jié)束。
圖6 銅仁雷達回波組合反射率因子演變(a、b、c、d、e)和29日22時04分反射率因子剖面(f)Fig.6 Evolution of radar echo combination reflectivity (a,b, c,d, e) and reflectivity factor profile at 22:04 on June 29 (f)
此次特大暴雨過程的最大降雨出現(xiàn)在江口縣城—壩盤鄉(xiāng),其中在29日20—22時小時雨強超過100 mm·h-1有4站次、小時雨強超過50 mm·h-1有19站次,壩盤鄉(xiāng)連續(xù)2 h雨量均超100 mm·h-1,過程雷達回波最大反射率因子為58 dBz,最大回波頂高為14 km,最大垂直液態(tài)水含量為19.8 kg·m-2。分析21時06分的0.5°仰角徑向速度PPI(圖7a)為 “S”型的零速度線,碧江西部至江口東部區(qū)域為風的低層輻合;同時刻19.5°仰角徑向速度PPI(圖7b)為 反“S”型的零速度線,碧江西部至江口東部區(qū)域為風的高層輻散區(qū)。這種風的低層輻合、高層輻散共軛配置極有利于周圍水汽聚合抬升,降雨得到加強;同時刻的3.4°仰角徑向速度PPI(圖7c)的特大暴雨發(fā)生區(qū)域有風的氣旋式輻合,正的最大速度達20 m·s-1,負的最大速度達13 m·s-1,中層氣旋式輻合明顯加強,抬升運動增強維持,大暴雨的雨強增大、范圍也擴大。
圖7 6月29日21時06分銅仁雷達徑向速度圖(a、0.5°仰角,b、19.5°仰角,c、3.4°仰角)Fig.7 Radial velocity map of Tongren radar at 21:06 on June 29 (a 0.5 elevation angle, b 19.5 elevation angle and c 3.4 elevation angle)
此次特大暴雨過程發(fā)生區(qū)域在銅仁雷達站西南方上空半徑50 km范圍內(nèi),雷達VWP產(chǎn)品可以有效地反映暴雨區(qū)上空的風場結(jié)構(gòu)變化特征。分析29日18時30分—30日01時的逐時VWP產(chǎn)品演變圖(圖8)發(fā)現(xiàn),此次過程高中低層的風均未達急流,中低層南風風速最大為8 m·s-1,高層西北風速最大12 m·s-1,但是南北風的高度、風切變在暴雨強弱階段發(fā)生了變化。29日14—18時的銅仁雷達VWP產(chǎn)品上有整層深厚的“ND”層,大暴雨前1 h“ND”區(qū)開始萎縮發(fā)生斷裂,底端抬高,低層2.7 km以下出現(xiàn)2~6 m·s-1的西南風,說明低層水汽含量增加。29日19時—30日00時,“ND”區(qū)完全消失,低層西南風高度逐漸抬升,19時05分達3.7 km,20時31分達4.0 km,21時達4.3 km, 22時04分達4.9 km,西南風速也增大到4~8 m·s-1,暖平流及水汽濕層向上伸展;在近地層0.9 km高度處,20時31分開始到22時45分由之前的東南風轉(zhuǎn)變?yōu)槠珫|風,偏東風的風速達6~8 m·s-1,風向的順轉(zhuǎn)角度加大,風的垂直切變加大;西南暖濕氣流向上伸展、且風速增大,近地層風向的變化加大風切變,有利此時段暴雨回波的加強維持。自22時33分開始西南風高度開始降低至4.3 km,23時02分西南風高度繼續(xù)降低至4.0 km,30日00時01分西南風高度降低至3.7 km,且30日00時07分—01時01分的4 km附近開始出現(xiàn) “ND”區(qū),“ND”區(qū)域隨時間推移上下擴展,該區(qū)域降雨強度開始減弱至停止。
圖8 銅仁雷達29日18時30分—30日01時VWP產(chǎn)品圖Fig.8 VWP product map of Tongren Radar from 18: 30 on June 29 to 01: 00 on June 30
此次銅仁市東部的特大暴雨過程,銅仁市氣象臺的24 h暴雨落區(qū)基本一致,但大暴雨、特大暴雨漏報,預報強度明顯偏弱。回顧當天的預報思路,主要是對在高空西北氣流主導下,副高東南退過程中的北界位置,低層切變位置偏北,低空西南急流位置偏東偏南中但有臨近站點風速脈動,地面輻合線擺動情況下東路弱冷溫平流深入的共同作用理解不夠;同時EC 數(shù)值模式對降水強度和落區(qū)預報偏差大,影響了預報員對大暴雨、特大暴雨可能性的預報。下面參考對比EC全球模式的預報產(chǎn)品和中尺度華南模式、華東模式的降水預報產(chǎn)品,從產(chǎn)生特大暴雨的關(guān)鍵天氣系統(tǒng)來分析預報偏差原因。
經(jīng)多年的預報業(yè)務檢驗,EC模式對形勢場的預報能力明顯優(yōu)于其他模式。前文分析可知,高空500 hPa29日08時副高北界位于廣西北部,29日20時副高北界東南退到廣西東南部,同時高層中高緯為東北冷渦穩(wěn)定維持,重慶、湖北、貴州均為西北冷渦后部西北氣流影響。圖9對比檢驗分析可見,EC模式對副高的東退趨勢預報基本一致,但對北界位置預報比實況偏北,影響了預報員對系統(tǒng)影響位置偏北的判斷。同時,由于28日20時預報的冷渦槽比29日08時預報偏西,移動偏慢;暴雨區(qū)域上空實況西北氣流在2個時次的預報場差異大,28日起報的是偏西氣流,而臨近時刻29日08時起報的是弱脊前西北氣流,是預報員判斷暴雨發(fā)生區(qū)夜間過弱脊的形勢,降雨不強的一個原因。
圖9 2020年6月29日20時500 hPa實況場(a)、28日20時起報的29日20時500 hPa預報場(b)、29日08時起報的29日20時500 hPa預報場(c)Fig.9 500 hPa Live field at 20:00 on June 29, 2020 (a),500 hPa forecast field at 20:00 on June 28, 2020 (b) and 500 hPa forecast field at 20:00 on June 29, 2020 (c)
前文分析可知,6月29日08—20時,700 hPa重慶北部橫切變先南壓到銅仁市北部后減弱消失,850 hPa重慶東部切變先東南移到銅仁市東北部,再西北推到銅仁市西北至貴州西部。發(fā)生暴雨時,低層切變線南側(cè)的偏西南低空急流未建立,僅有銅仁市東部毗鄰的懷化站出現(xiàn)12 m·s-1風速脈動。圖10的29日20時中低層實況風場與最近2個時次的EC數(shù)值預報風場對比檢驗發(fā)現(xiàn),700 hPa 2個時次起報的29日20時重慶北部橫切變的預報比實況位置偏北,未進入貴州省,貴州風速預報僅4~6 m·s-1,廣西—貴州—湖南也未建立西南急流。850 hPa 2個時次起報的對29日20時重慶東南部切變的預報比實況位置明顯偏西偏北,廣西—貴州—懷化風速預報僅8~10 m·s-1,未有西南急流建立。而實況場上850 hPa 切變線已壓在銅仁市中部,產(chǎn)生此次特大暴雨的一個主要影響系統(tǒng)。正是由于700 hPa、850 hPa切變南壓、東移的速度偏慢,未進入銅仁市,西南急流未建立,由此判斷水汽的輸送輻合抬升弱,使得預報員對產(chǎn)生暴雨系統(tǒng)影響位置、可能的強度判斷不足。
圖10 2020年6月29日20時700 hPa實況場與不同時次起報的預報場(a)、2020年6月29日20時850 hPa實況場與不同時次起報的預報場(b)(黑色:實況場,藍色:28日20時起報的預報場,紫色:29日08時起報的預報場)Fig.10 Live field at 20: 00 on June 29, 2020 and forecast field reported at different times (a),The live field at 20: 850 hPa on June 29, 2020 and the forecast field reported at different times (b) (Black: live field, blue: forecast field reported at 20: 00 on the 28th, purple: forecast field reported at 08: 00 on the 29th)
前文分析可知,6月29日08時—30日08時的天氣尺度環(huán)境場配置為副高東南退、高空西北氣流主導下的,預報場的中低層切變未進入銅仁市,未有西南低空急流,地面有輻合線弱強迫抬升配置下發(fā)生的特大暴雨。預報員對天氣影響系統(tǒng)的未來變化作出初步判斷后,參考對比EC模式、華南模式、華東模式的降水預報(圖略),發(fā)現(xiàn)EC模式預報暴雨區(qū)強度明顯偏弱、位置偏小,且臨近時次預報更弱,與實況誤差最大;華南模式預報了大暴雨的強度,但落區(qū)位置南北差異大,且臨近時次預報位置與實況誤差大;華東模式預報了特大暴雨的強度,落區(qū)位置2個時次起報比較穩(wěn)定,與實況特大暴雨落區(qū)位置有一定誤差。相比而言,華東模式的降水預報對此次特大暴雨過程的預報較好。
①此次特大暴雨發(fā)生的天氣尺度環(huán)境場為副高由廣西北部東南退到廣西東南—廣東中部的進程中,我國東北部沿海有冷渦穩(wěn)定維持,銅仁市位于冷渦槽后的西北氣流,700 hPa、850 hPa切變銅仁市北部,中低空急流輸送未建立,中高層為暖平流,低層及近地層有弱冷平流東路輸入,地面銅仁市南部輻合線維持擺動的弱強迫系統(tǒng)的綜合配置特征。
②在西北氣流影響下區(qū)域的天氣尺度環(huán)境場特征為中上暖近地冷、有一定的潛勢不穩(wěn)定對流層結(jié)下,地面輻合線穩(wěn)定維持,地面輻合線附近南北風增強,促使地面小尺度對流渦旋的生成、發(fā)展、增強,促使?jié)搫莶环€(wěn)定對流層結(jié)轉(zhuǎn)化為對流不穩(wěn)定層結(jié),持續(xù)增強了特大暴雨發(fā)生的動力抬升條件。
③此次過程中,低層600~700 hPa有東北方向冷平流下傳西送到800~900 hPa高度上,近地層東路弱冷空氣向銅仁市侵入,觸發(fā)特大暴雨發(fā)生區(qū)低空θse能量鋒生,且θse鋒區(qū)的梯度加大、斜壓性增強,致使暴雨區(qū)域上空東南和西南氣流的垂直環(huán)流上升區(qū)明顯向上伸展,暖濕空氣沿著鋒區(qū)的爬升得到維持和加強,暴雨維持時間、強度也隨之加大。
④此次過程的雷達回波演變,回波先東北向后西向的2個階段列車效應,徑向速度圖顯示有低層輻合高層輻散的共軛配置、中層氣旋式輻合,VWP產(chǎn)品圖顯示有西南風暖濕平流的向上伸展到中層、近地層風向轉(zhuǎn)變導致風切變增大,這些特征有利于暴雨的加強維持。
⑤全球模式EC對副高東退位置預報較好、北界位置預報偏北,中低層切變位置預報偏北,西南風速、降雨量級預報明顯偏??;華南和華東中尺度模式對降雨強度預報有指示意義,但落區(qū)也有明顯偏差。相比之下,華東模式對此次特大暴雨多次的預報能力最好。
⑥預報銅仁市東部西北氣流影響的弱強迫背景下的暴雨落區(qū)和強度,應重視低層和近地面的風場輻合信息、冷暖空氣預報信息,尤其關(guān)注位于銅仁市東部的湖北、湖南方向東輸?shù)牡蛯永錅夭燮搅骱偷孛鏂|路入侵的弱冷空氣觸發(fā)抬升作用。