基于MICPAS实况资料的两次暴雨过程对比分析中的短时预报技巧

马庚雪 （天津市北辰区气象局 天津 300400)

0 引言

由于2012年雨水异常偏多，暴雨、大暴雨接连出现，给百姓的财产和人身安全造成不同程度的损失。随之而来的城市内涝也给市民的正常生活带来了诸多不便。其中，7月21～22日降雨过程天津市共计损失1.5亿元，北辰、武清、宝坻、宁河的城区及农田积水4.4万公顷，市区达18个积水片。造成如此大的损失的天气灾害引起了各级政府的高度重视，这也无疑给气象部门提出了更高的要求。

但是，在应急值守的过程中我们发现，为了更及时、更准确地作出临近预报，仅依赖数值预报会有一定的局限性。一是数值预报资料更新速度是6～12h，相对来说时间较长。二是数值预报往往尺度较大，无法对局地天气作出更精细的预报。所以，如何结合现有的更新速度及实况资料较快地做出短时临近的局地预报就显得格外重要。本文基于2012年7月21～22日过程（之后简称“7.21”过程）和7月28～29日过程（之后简称“7.28”过程）的micaps实况资料做简单分析，试图得到一些对暴雨邻近预报有指导意义的方法。

1 实况雨量回顾

7月21日下午到22日凌晨（图1a），天津地区普降暴雨，部分大暴雨，全市235个气象站平均降水量109mm，其中特大暴雨4个站，大暴雨107个站，暴雨54个站。最大过程雨量和最大雨强出现在宝坻的大白庄分别为297.5mm和94.4mm/h。市区平均降水量62.2mm。主要降水时段发生在21日前半夜到22日凌晨，为21日22时～22日03时。

图1 天津地区24小时累计降水分布（单位：mm）

7月28日夜间（图1b），天津的蓟县、宝坻、武清、汉沽、宁河、静海、大港、津南、塘沽等地相继出现雷阵雨或阵雨天气，全区大暴雨1个站，暴雨2个站，大雨6个站。降水中心明显偏北，中心发生在蓟县，蓟县降雨量达中到大雨（平均21.4mm），局部暴雨或大暴雨。最大过程雨量和最大雨强出现在蓟县的西龙虎峪分别为103.5mm和49.4mm/h。降水主要时段发生在28日前半夜，为28日20时～29日00时。

2 预报分析

2.1 环流背景

7月21日08时，在500hPa上（见图2），华北地区处于高空槽前和副热带高压西北侧，槽前的正涡度平流提供了有利于强降水天气发生发展的大尺度上升条件。在850hPa上（图略），整个华北地区也是处于东高西低的形势，高低压之间的偏南气流向华北地区输送水汽，有利于天津地区的水汽辐合和持续补充。在这种流型中，西风带以经向环流为主，长波系统移动缓慢或停滞少动，副热带高压也比较稳定，且位置偏北，中低纬系统容易相互作用。

图2 21日08时500hPa高度场

由图3a所示，“7.28”过程的500hPa环流形势与前一过程类似，也属于副高边缘与高空槽共同作用的降水过程。不同的是，“7.28”过程高空槽不够深厚，而且副高更加强盛且588线北抬的更加明显。这就造成了整个降水系统较“7.21”过程偏北。同时当日20时（图3b）副高的进一步西伸也对水汽的输送有一定的阻挡作用，不利于副高边缘大尺度降水云系的生成。

图3 500hPa高度场

21日08时（图4a）500hPa槽线位于河套中部，中低层切变位于内蒙、山西及陕西一带，槽后500hPa有西北急流，天津位于槽前西南气流控制中。天津地区湿度条件较好，高中低3层的湿舌（t-td<4℃）由西南向东北伸，中低层湿舌东伸更加明显。与此同时，热力条件和动力条件也相当不错，850hPa假相当位温大于72℃的高能区，垂直速度负值区控制天津地区。在这种强热力条件下，上升运动的抽吸作用为对流运动的发展起到了很好的促进作用。

2.2 中尺度分析

图4 中尺度分析图

21日20时（图4b）三层槽线与切变线逐步东移，850hPa切变线逐渐加强演变为冷切和暖切两支，并在河北山西交界一带呈低涡环流形势。而且中高层湿舌进一步东伸在华北地区重叠。850hPa假相当位温大于67℃的高能区仍然维持，同时大上升速度中心也配合上，上升运动显著。

28日08时（图4c）三层槽线与切变线位于河北与内蒙和山西交界一带，三层急流显著，其中天津地区盛行副高边缘强大的西南气流。中低层大湿区（t-td<4℃）配合在天津地区叠加，高能区850hPa假相当位温大于79℃，但是上升运动很弱，不利于天津地区对流的发展。且从850hPa低涡中心和700hPa上升运动中心的位置以及其他要素的配合看，本次过程较“7.21”过程系统整体偏北。

28日20时（图4d）三层槽线及切变线东进，850hPa切变线加强同样演变为冷切和暖切两支，但位置偏北，在内蒙东部呈现出低涡环流形势。三层急流也位于东北三省一带。中低层大湿区配合得很好，湿度条件不错，能量条件也维持。上升运动加强，但大的上升运动中心位于东北三省一带。

综上可以简单归纳出，“7.21”过程的动力、热力和湿度条件都有利的配合，其中动力条件作用更为显著，而“7.28”过程的影响系统整体偏北，水汽条件充沛，热力作用比较显著，但动力作用不明显。

2.3 垂直运动

2.3.1 垂直运动与降雨落区 由图5可以清晰地看到700hPa垂直速度负值区（即上升速度区）和加密自动站的雨区在大尺度上都可以比较好地吻合上。可见上升速度是一个对流发展强盛的重要条件。但是对于范围较小的地区可能也处于上升运动区域内却没有出现降水现象。我们在2.4中再分析一下影响局地降水的其他因素。

图5 700hPa垂直速度和加密自动站雨量叠加图

2.3.2 垂直运动剖面 天津地区的经度范围大概是在116°～118°之间。图6可见，“7.21”过程的动力条件很充足，上升运动很强。21日08时（图6a）天津地区500hPa以下均为上升气流，并在700hPa与850hPa之间垂直运动较强-12Pa/s左右。天津以西地区上升运动更强，但向东迅速减小，渤海湾上空700hPa以上为下沉运动区。到了20时（图6b）上升运动中心东移，天津上空上升运动明显加强，在500hPa附近接近上升运动中心，上升运动非常强盛垂直速度达-60Pa/s。而更大的上升运动中心仍然在天津上游地区。相比之下，“7.28”的上升运动偏弱。28日08时（图6c），天津地区500hPa以下也为上升气流控制，但受700hPa天津以西地区下沉气流的影响，天津上空的上升速度很小，仅925hPa垂直速度较大为-6Pa/s。到20时（图6d），上升运动加强，天津上空500hPa附近为上升运动中心，垂直速度达-27Pa/s。

图6 垂直速度剖面

2.4 加密自动站

加密自动站资料为每小时更新的实况数据资料，可以显示地面风场、雨量、温度、露点、气压等多个气象要素。如果可以在这个资料中得到一些降水的前期先兆性特征，那么就能在时间上给短临预报提高了效率。而且由于其是加密的自动站数据，比站点数据更加的密集，也给精细化的局地预报提供了便利。下面选取“7.28”过程降水前期几个小时的加密自动站资料做分析得出，前期天津地区大部分为强大的西南偏南气流控制，冷空气偏北，一直没有侵入天津境内，导致在比较有利的大气环流背景下降水迟迟没有到来。19时（图7a）在蓟县北部山区逐渐由偏北风侵入，优先在蓟县造成了地面风场的符合，随着冷暖空气的交汇（图7b），降水区逐渐侵入蓟县（图7c）。由此可见地面幅合对于局地降水的形成具有一定的指示性作用。

图7 加密自动站风场和雨量叠加图

2.5 云图和雷达

由两次过程的卫星云图和多普勒雷达图可见（图略），“7.21”过程为高空槽与副高共同作用的大尺度强对流，当系统发展最强盛时，其云系在南北向跨度达25个纬距，雷达回波大范围达到50dbz，局部55dbz，并连成一条东北-西南走向的强带状回波向东南方向缓慢推进，同时不断有新的回波生成形成列车效应。而“7.28”过程也受高空槽与副高共同作用，但副高较偏北，这种形势下，地面形势为东高西低，天津处于弱的低压带中，局地强对流系统较多。所以，天津地区主要受东北低涡外围零散对流云团影响，其云系比较零散，没有形成大尺度的云带。而且雷达回波也仅在条件有利的地方不断生成，且回波分布相对零散、移速较快，除蓟县山区的部分地区外，强回波的维持时间并不长。

3 小结

①两次过程的大尺度环流背景都为传统的暴雨流型，在这种大形势下中低纬系统容易相互作用，并同处副高边缘高能区，且有850hPa较强的偏南气流为华北地区带来源源不断的暖湿水汽输送。

②“7.21”过程的动力、热力和湿度条件都有利配合，其中动力条件作用更为显著，而“7.28”过程的影响系统整体偏北，湿度条件不错，动力条件不明显，但热力作用更为显著。

③两个过程700hPa上升速度区和雨区在大尺度上都可以比较好地吻合上。“7.21”过程的上升运动非常强盛，相比之下“7.28”过程的上升运动较弱。可以见得上升速度是一个对流发展强盛的重要条件。

④地面辐合对于局地降水的形成具有一定的指示性作用。即在其他条件都比较有利的情况下，地面有风场辐合的地方有利于局地对流的发生发展。

⑤“7.21”过程为高空槽与副高共同作用的大尺度强对流，云系最强盛时跨度为25个纬距。雷达回波连成一条东北-西南走向的强带状回波向东南方向缓慢推进，同时不断有新的回波生成形成列车效应。而“7.28”过程也受高空槽与副高共同作用，但副高较偏北，天津处于弱的低压带中，局地强对流系统较多。因此对流云系尺度较小，雷达回波分布相对零散，移速较快。

暴雨的发生和发展，大尺度环流背景必然重要。但是，其他物理条件的有利配合也必不可少。所以今后要想更好地做好暴雨的局地临近订正预报，应在掌握好大尺度环流背景的基础上，注重分析对暴雨有重要作用的物理量的分布情况，以提高预报精确度和预报效率。■

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