鄂爾多斯市2023年6月27日強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程和可預(yù)報(bào)性分析

摘 要：利用地面自動(dòng)站資料、高空探測(cè)和GRAPES-GFS中尺度模式數(shù)據(jù)，對(duì)2023年6月27日發(fā)生在鄂爾多斯市的一次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：高空低槽、低層急流和切變線是造成此次暴雨的主要影響系統(tǒng)，中層干侵入和地面冷空氣為對(duì)流的產(chǎn)生提供了觸發(fā)機(jī)制；對(duì)比分析實(shí)況和模式預(yù)報(bào)，對(duì)模式預(yù)報(bào)的天氣系統(tǒng)的位置、強(qiáng)度和移動(dòng)速度加強(qiáng)關(guān)注，建立起當(dāng)前降水雨帶和天氣系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)降水落區(qū)可以起到很好的訂正作用。

關(guān)鍵詞：短時(shí)強(qiáng)降水；冰雹；雷暴大風(fēng)；GRAPES-GFS中尺度模式

中圖分類(lèi)號(hào)：P45 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）08–0-03

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，局地強(qiáng)對(duì)流天氣造成的影響變得越來(lái)越嚴(yán)重，也引起了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。強(qiáng)對(duì)流天氣屬于中小尺度天氣系統(tǒng)，水平尺度小、生命史短、影響范圍小、強(qiáng)度大，給人民生活和農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了一定的不利影響。王丹丹等[1]對(duì)“3·21”湖州市強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程及預(yù)報(bào)誤差成因分析研究發(fā)現(xiàn)，多個(gè)組織性完好的強(qiáng)對(duì)流單體陸續(xù)東移形成列車(chē)效應(yīng)，利于形成短時(shí)強(qiáng)降水和暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣；姚蓉等[2]分析湖南出現(xiàn)的一次大范圍不同類(lèi)型強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程發(fā)生前大氣環(huán)流出現(xiàn)明顯調(diào)整，低空西南急流的發(fā)展加強(qiáng)、中層干冷空氣的卷入為大范圍強(qiáng)對(duì)流天氣提供了有利的環(huán)境條件。在日常工作中，強(qiáng)對(duì)流天氣是預(yù)報(bào)工作中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，容易出現(xiàn)漏報(bào)和錯(cuò)報(bào)。相對(duì)于臺(tái)風(fēng)暴雨、梅雨鋒暴雨等的研究而言，強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)預(yù)警方法研究和預(yù)報(bào)指標(biāo)提煉還存在不足，難以滿足現(xiàn)在短臨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的需求。

1 天氣實(shí)況與災(zāi)情

1.1 天氣實(shí)況

受高空槽和低層暖濕切變線共同影響，2023年6月27日08：00至28日上午，鄂爾多斯市出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣，部分地區(qū)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，局地伴有雷電、大風(fēng)、冰雹。最大降雨量出現(xiàn)在烏審旗神水臺(tái)，為75.0 mm；最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在鄂托克旗木凱淖爾，為47.7 mm。

1.2 受災(zāi)情況

受冰雹、雷暴大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水的影響，鄂爾多斯市出現(xiàn)不同程度災(zāi)害損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鄂爾多斯市烏蘭鎮(zhèn)、敖勒召其鎮(zhèn)、樹(shù)林召鎮(zhèn)受災(zāi)人數(shù)共計(jì)1 854人，農(nóng)作物受災(zāi)面積2 253.48 hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失約1 916.06萬(wàn)元。

2 天氣過(guò)程分析

2.1 環(huán)流形勢(shì)演變

2023年6月27日08：00，在200 hPa上有風(fēng)速超過(guò)54 m/s的高空急流存在，鄂爾多斯位于高空急流入口區(qū)右側(cè)，正渦度和強(qiáng)輻散作用有利于中低層系統(tǒng)發(fā)展。

6月26日20：00，在500 hPa上（圖1），鄂爾多斯市上游地區(qū)有短波槽發(fā)展，溫度場(chǎng)落后于高度場(chǎng)，鄂爾多斯位于短波槽前，槽前正渦度平流有利于低層輻合抬升。2023年6月27日08：00（圖2），隨著短波槽東移發(fā)展，冷空氣不斷補(bǔ)充南下，在蒙古國(guó)有切斷低壓存在。

6月26日20：00，在700 hPa上，鄂爾多斯受暖脊影響，青海有一個(gè)暖性低壓發(fā)展，隨著系統(tǒng)的東移。6月27日08：00（圖3）低渦移入阿拉善盟一帶，輻合作用明顯，鄂爾多斯轉(zhuǎn)為受脊后的影響，此時(shí)，西北部地區(qū)已經(jīng)有切變線。

6月26日20：00—27日08：00，在850 hPa上，阿拉善盟至蒙古國(guó)受低渦控制，鄂爾多斯市位于低渦前部，有明顯的切變線，整層水汽條件較差。

2.2 地面圖分析

在地面圖上，2023年6月27日08：00（圖4），從新疆到阿拉善至蒙古國(guó)一帶有1條冷鋒，冷鋒前面有氣旋發(fā)展，鄂爾多斯市處于氣旋前部，有3 h正變壓。14：00冷鋒移至鄂爾多斯西部，整體轉(zhuǎn)為負(fù)變壓控制，負(fù)變壓中心最大值達(dá)-22 hPa。18：00西部地區(qū)轉(zhuǎn)為正變壓區(qū)，東部地區(qū)仍為負(fù)變壓區(qū)。20：00冷鋒移至鄂爾多斯東部，鄂爾多斯處于高壓底前部，整體受正變壓區(qū)控制。

2.3 物理?xiàng)l件

從探空?qǐng)D分析可知，2023年6月27日08：00整層濕度條件較差，850～600 hPa風(fēng)速隨高度變化不大，風(fēng)向隨高度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，600 hPa以上轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，風(fēng)力增大明顯，0 ℃層在4 km，-20 ℃層高度在7 km，均有利于雹胚發(fā)展的高度。6月27日20：00（圖5），CAPE值為128.3，SI指數(shù)為-0.8，BLI指數(shù)為-1，中等強(qiáng)度0～6 km垂直風(fēng)切變和相對(duì)弱的CAPE值有利于多單體風(fēng)暴的形成，0 ℃層高度和-20 ℃層高度適宜，有利于冰雹生成。垂直位溫分析圖上，飽和假相當(dāng)位溫隨氣壓降低迅速減小，垂直方向位溫遞減率大，飽和假相當(dāng)位溫和假相當(dāng)位溫之間的距離大，表明大氣低層較為干燥；800～600 hPa位溫曲線幾乎垂直于橫坐標(biāo)，表明大氣層結(jié)幾乎為絕熱狀態(tài)；20：00，假相當(dāng)位溫和飽和假相當(dāng)位溫距離有所接近，大氣中的水汽在不斷增加。

3 衛(wèi)星云圖特征

從衛(wèi)星云圖分析，6月27日15：30（圖6a）在鄂爾多斯市大部地區(qū)有分散性對(duì)流云系覆蓋，其中，烏審旗、杭錦旗東部、達(dá)拉特旗上空對(duì)流云系發(fā)展較為旺盛，結(jié)構(gòu)密實(shí)，邊界清晰，云頂亮溫達(dá)234.17 k。

16：30在鄂托克旗上空又有結(jié)構(gòu)密實(shí)的對(duì)流云系生成。17：30（圖6b）對(duì)流云系繼續(xù)發(fā)展，范圍有所擴(kuò)大。18：30東移發(fā)展合并。20：00（圖6c）對(duì)流云系移至鄂爾多斯市中東部地區(qū)，西部強(qiáng)對(duì)流天氣結(jié)束。6月28日00：00對(duì)流云團(tuán)變得較為松散，即將移出鄂爾多斯市，鄂爾多斯主體降水基本結(jié)束。

4 雷達(dá)回波特征

此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程主要表現(xiàn)為超級(jí)單體在鄂爾多斯南部生成加強(qiáng)并向東北偏北方向移動(dòng)，造成鄂爾多斯多地出現(xiàn)冰雹和雷暴大風(fēng)，局地出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。15：00～18：30是冰雹集中時(shí)段。因距離較遠(yuǎn)，本地雷達(dá)無(wú)法觀測(cè)到鄂爾多斯市西部偏西地區(qū)的回波，中國(guó)氣象局短臨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)（SWAN3.0）監(jiān)測(cè)到2023年6月27日14：19，鄂爾多斯市鄂托克前旗局地有對(duì)流單體生成，強(qiáng)度在55 dBz以上，對(duì)流單體繼續(xù)向東北偏北方向移動(dòng)并發(fā)展，強(qiáng)度增加，并不斷有新的對(duì)流單體被激發(fā)出來(lái)。在烏審旗東部，鄂托克旗東南部有對(duì)流單體分布，14：48，對(duì)流單體回波強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，鄂托克前旗和烏審旗回波強(qiáng)度達(dá)到60 dBz以上。15：00過(guò)后，強(qiáng)回波范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，鄂爾多斯北部有新的對(duì)流單體生成。從ROSE2.0上可以監(jiān)測(cè)到烏審旗強(qiáng)回波對(duì)應(yīng)區(qū)域的回波頂高達(dá)14.4 km，液態(tài)水含量維持在27 kg/m2（圖7），最大可至43 kg/m2，根據(jù)冰雹回波指標(biāo)，有利于降雹。截至17：00，在鄂爾多斯烏審旗、鄂托克前旗、鄂托克旗、杭錦旗東部、達(dá)拉特旗均出現(xiàn)了冰雹，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了不同程度的影響。16：00～19：00，是雷暴大風(fēng)集中時(shí)段，全市大部地區(qū)均出現(xiàn)8級(jí)以上大風(fēng)天氣。

5 可預(yù)報(bào)性分析及多家模式對(duì)比檢驗(yàn)

5.1 可預(yù)報(bào)性分析

分析ECMWF和GRAPES-GFS模式在此次強(qiáng)對(duì)流

天氣過(guò)程中的預(yù)報(bào)效果，選取2種模式2023年6月26日20：00起報(bào)的預(yù)報(bào)產(chǎn)品。利用500 hPa高度場(chǎng)分析形勢(shì)變化、利用700 hPa風(fēng)場(chǎng)分析降水開(kāi)始時(shí)間，評(píng)估2種模式的可預(yù)報(bào)性。

500 hPa高度場(chǎng)，ECMWF和GRAPES-GFS模式對(duì)

于高度場(chǎng)形勢(shì)預(yù)報(bào)與實(shí)況吻合度較高，2種模式對(duì)于此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程預(yù)報(bào)的效果較好。但與實(shí)況相比，

ECMWF和GRAPES-GFS模式預(yù)報(bào)的500 hPa高度場(chǎng)略偏北，系統(tǒng)偏弱，是造成模式對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程中降水量級(jí)偏小的原因之一。

700 hPa風(fēng)場(chǎng)，6月27日14：00，ECMWF模式在杭錦旗西部預(yù)報(bào)有明顯的切變，GRAPES-GFS 模式預(yù)報(bào)鄂爾多斯整體受偏南氣流影響。17：00 ECMWF模式預(yù)報(bào)西北部地區(qū)的切變線東移，在鄂托克前旗和烏審旗實(shí)況出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流區(qū)域有明顯的切變；GRAPES-GFS模式在鄂托克前旗和鄂托克旗交界處及烏審旗存在切變。20：00 ECMWF模式預(yù)報(bào)的切變線已移至鄂爾多斯中東部地區(qū)，GRAPES-GFS模式在烏審旗一帶有輻合中心，輻合上升運(yùn)動(dòng)明顯，西部杭錦旗至鄂托克旗一帶的切變線與降水實(shí)況出現(xiàn)時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，ECMWF模式對(duì)于降水的起止時(shí)間預(yù)報(bào)優(yōu)于GRAPES-GFS模式。

5.2 模式對(duì)比檢驗(yàn)

將各家模式對(duì)此次降水的落區(qū)和量級(jí)進(jìn)行對(duì)比分析，預(yù)報(bào)整體較好，CMA-MESO模式相對(duì)預(yù)報(bào)最好。對(duì)于降水落區(qū)，各家模式均預(yù)報(bào)西北部地區(qū)為小雨，其余地區(qū)為中到大雨，與實(shí)況基本一致，對(duì)于暴雨的落區(qū)只有CMA-MESO模式有所提及；各家模式對(duì)于中雨、大雨的落區(qū)差異較大，MESO模式預(yù)報(bào)出烏審旗東部有暴雨點(diǎn)；其他模式均預(yù)報(bào)東部、南部地區(qū)的中到大雨天氣，與實(shí)況基本一致。

6 思考與總結(jié)

此次過(guò)程預(yù)報(bào)降水開(kāi)始、主過(guò)程降水結(jié)束時(shí)間偏晚，降水落區(qū)基本準(zhǔn)確，總體服務(wù)效果良好。但回波發(fā)展的表現(xiàn)形式和細(xì)節(jié)把握不足，對(duì)冰雹強(qiáng)度預(yù)估不足。

（1）高空低槽、低層急流和切變線是造成此次暴雨的主要影響系統(tǒng)，中層干侵入和地面冷空氣為對(duì)流的產(chǎn)生提供了觸發(fā)機(jī)制。

（2）中國(guó)氣象局短臨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)（SWAN3.0）、風(fēng)云地球衛(wèi)星云圖中對(duì)流監(jiān)測(cè)產(chǎn)品和雷達(dá)反射率產(chǎn)品相結(jié)合，可判斷對(duì)流云系強(qiáng)度演變趨勢(shì)，對(duì)流定量信息為強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)警提前量提供有力保障。

（3）加強(qiáng)實(shí)況和多家模式預(yù)報(bào)的對(duì)比分析，對(duì)模式預(yù)報(bào)的天氣系統(tǒng)的位置、強(qiáng)度和移動(dòng)速度加強(qiáng)關(guān)注，建立起當(dāng)前降水雨帶和天氣系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（強(qiáng)降水與地面輻合線、850 hPa和700 hPa切變、急流位置的關(guān)系），對(duì)降水落區(qū)有很好的訂正作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王丹丹，尹浩，奚雷，等.“3·21”湖州市強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程及預(yù)報(bào)誤差成因分析[J].科技通報(bào)，2022，38（8）：11-18，109.

[2] 姚蓉，唐佳，蘭明才，等.一次混合強(qiáng)對(duì)流天氣的環(huán)境條件及演變特征分析[J].暴雨災(zāi)害，2017，36（3）：217-226.