2020年6月5—9日暖区持续性强降水特点和预报检验

2021-05-07吴林陈超林青

广东气象 2021年2期

吴林，陈超，林青

（广东省气象台，广东广州 510640）

强降水是广东省主要的灾害性天气之一，常常引起洪涝灾害［1］。气象学者对广东省强降水进行了多方面的研究，池艳珍等［2］、黄忠等［3］、梁巧倩等［4］分别对前汛期和后汛期强降水形势进行了分析，结果表明，前汛期降水以锋面降水和夏季风降水为主，并与南海夏季风爆发相关，后汛期以季风槽暴雨为主，并与中纬度西风槽或ITCZ有直接联系；蔡晶等［5］、贾建辉等［6］对2010—2017年的广东强降水进行了时空分布分析，发现广东省存在3个短时强降水中心，以及以珠三角城市群为主的降水中心，沿海发生极端降水远远多于内陆地区，降水的日变化有双峰型的特征；陈芳丽等［7］、李娇娇等［8］通过国家观测站和区域观测降水资料，对粤北和粤东的暴雨中心进行了降水气候特征分析，探讨了广东区域强降水的时空分布特征，并发现强降水的年际变化呈增多趋势；Rao等［9］和 Du等［10］从低空急流的机制出发，分析其和广东强降水的相关性，并取得了一定的研究成果。

在强降水预报业务中，除了对汛期的降水和时空分布特征要有一定了解，还需做好前期天气形势和临近强对流天气潜势分析，并运用好天气雷达、自动站等实况监测手段，对数值模式预报结果进行合理订正。本研究利用Micaps、广东省天气雷达拼图资料和自动站观测资料，对2020年6月5—9日龙舟水期间持续大暴雨过程的降水特点、环流特征、环境条件以及雷达演变特点等进行分析，并对各主要模式的预报结果进行评估，以了解该次强降水过程的天气特征及模式对该过程预报的指示作用。

1 降水过程特点

2020年6月5 —9日，广东省出现了2020年上半年最强的降水过程，是2005年以来最强的一次“龙舟水”过程，除湛江市外，广东省都出现了暴雨以上降水。该次强降水过程具有全省累积雨量大、大暴雨范围宽广、单站累积雨量大、短时间降水强烈的特点。

1）大暴雨范围广：6月 5日 08：00—10日08：00（北京时，下同），有699个镇街录得100～250 mm的累积雨量，全省平均累积雨量132.5 mm，惠州、汕尾、清远、韶关、深圳、东莞、广州、河源、珠海、肇庆10个市平均雨量超过100 mm，其中惠州平均雨量最大，达到339 mm（图1）。

2）累计雨量大：有293个镇街录得超过250 mm的累计雨量，惠州龙门县龙潭镇录得全省最大累计雨量974.3 mm（图2a），清远清城区源潭镇、广州增城区正果镇、深圳深汕特别合作区小漠镇、韶关曲江区樟市镇等地累积雨量超过600 mm。

3）短时强降水强烈：该次过程短时强降水明显，1 h雨量超过50 mm的范围很大，部分地区小时雨量超过100 mm，其中，深汕合作区小漠镇录得全省该次过程最大1 h雨量136.7 mm（如图2b）；清远、韶关等地短历时雨量突破本市极值，如清远市 1 h雨量（121.9 mm）、3 h雨量（251.4 mm）、6 h雨量（306.5 mm）均超过当地历史极值。

图1 2020年6月5日08：00—10日08：00广东省累计雨量分布（单位：mm）

2 环流特征

2.1 200 hPa南亚高压稳定少动

如图3a，6月 5日 08：00—9日 08：00，200 hPa南亚高压维持在青藏高原到印度一带，稳定少动，中心强度最大为1 255 dagpm；6月9日08：00—10日08：00，南亚高压加强东移，中心强度最大为1 262 dagpm，高压脊向东延伸至福建一带。在强降水期间，南亚高压稳定少动，受其反气旋外围环流影响，广东省长时间处在偏北流场中，且有明显的辐散特征，为大范围的持续性降水过程提供了有力的辐散条件。

2.2 500 hPa副高边缘不稳定

6月5日08 ：00，500 hPa欧亚大陆中高纬地区呈两脊一槽的形势（图3b），西伯利亚平原为低压槽区，乌拉尔山脉以西地区和中西伯利亚高原为高压脊区；低纬度地区西太平洋副高维持在南海一带，副高脊线在18°N左右，西伸脊点在103°E左右。6月5日08：00—9日 20：00，欧亚大陆中高纬地区的形势由两脊一槽转变为一脊一槽，西伯利亚平原至中西伯利亚高原为低压槽区，乌拉尔山脉地区为高压脊区。同时，低纬度地区西太平洋副高强盛且稳定少动，广东省一直处在副高588 dagpm线的西北侧。

6月5日08 ：00—7日20：00，华东到华南地区有高空槽缓慢东移，广东省境内为一致的西南气流，风速在16～20 m/s，有利于南海的不稳定能量和水汽在广东聚集，同时广东处于高空槽和西太平洋副高之间，高空槽前的动力抬升作用能触发副高边缘不稳定能量的释放，为大范围降水提供了有利的触发条件。6月7日20：00—9日20：00，高空槽东移减弱，广东省转受频繁的短波槽影响，风速在8～12 m/s，为降水提供了有利的触发条件。

2.3 地面西南低涡特征明显

6月5日08 ：00，云贵高原一带受高压中心控制，存在1 012.5 hPa闭合圈（图3c）。6月5日08：00—9日20：00，云贵高原的气压迅速下降，转受低压控制，6月7日20：00，存在992.5 hPa的闭合圈，同时，受低压中心控制的地区天气晴好，且低压南侧以偏南风为主，西南低涡特征明显。6月9日20：00以后，北方冷空气南下，地面气压迅速升高，中心闭合圈为1 002.5 hPa。广东的整个降水过程期间与西南低涡有较好的对应关系，西南低涡初生和加强时，广东的大范围强降水趋于明显，之后，随着西南低涡被冷空气填塞，广东的强降水过程也基本结束。

整体来看，低层的低涡切变南压和维持在广东形成了辐合区（图3d），使水汽和能量在粤北及珠三角地区堆积，为降水提供了有利的水汽和能量条件，低空急流在广东沿海辐合，则是降水天气的触发条件；南压高压稳定少动，广东高空的辐散场长时间维持，同时，孟加拉湾水汽通道的建立和加强，则源源不断地向广东输送充足的水汽和能量，都有利于降水过程的发展和维持，是降水过程持续时间长的主要原因。另外，结合每日的累积降水量分布图和形势看，降水的大值区域与925 hPa的水汽辐合区有较好的对应关系，也说明了孟加拉湾的水汽通道对该次降水过程有着重要作用。

图3 2020年6月7日08：00天气系统配置图

3 水汽和不稳定条件

3.1 低层急流辐合明显，孟湾水汽输送持续

邓汗青等［11］、张玉琴等［12］研究发现，华南降水较强的年份与有来自于孟加拉湾和南海异常的偏南风水汽输送，且流域内伴随有异常水汽辐合中心有关。如图4所示，6月5日08：00—9日20：00，湖南至江西一带存在低涡切变线，切变线不断南压并维持在南岭以北，850 hPa广东省一直存在明显的西南急流，925 hPa，广东内陆一直存在西南急流风速辐合区。同时，从孟加拉湾穿过中南半岛到我国华南沿海建立了明显的水汽通道，6月6日08：00—9日20：00，水汽通道最为强盛，为大范围的持续性降水提供了充足的水汽条件；6月9日20：00，低涡切变线东移减弱，低层的西南急流也明显减弱，孟加拉湾至华南的水汽通道分断，降水过程基本结束。

图4 2020年6月6—9日08：00 850 hPa风场（风向杆，单位：m/s）和高度场（等值线，单位：dagpm）及中分析

3.2 不稳定条件

该次降水过程的降水量落区主要集中在珠三角地区，对清远站6月5日08：00—9日20：00的t-ln p图进行分析，以了解整个降水过程对流不稳定条件的变化。从6月6日14：00的探空为例（图略）可以看出，700 hPa以下相对湿度较大，呈近饱和状态，400 hPa以上有干空气卷入，温湿层结曲线为向上开口的喇叭形状，“上干冷、下暖湿”特征明显。自由对流高度低、平衡高度较高、中低层有一定量级的垂直风切变，为当地出现强降水提供了有利的水汽、热力和不稳定条件。

另外，从6月5日08：00—9日20：00清远站的不稳定指数（图5）也可以看出，CAPE值、K指数和SI指数都出现了3个峰值，各指数出现峰值的时间较为一致，并和3次主要降水时段有较好的对应关系，其中CAPE值3个峰值都超过了3 000 J·kg-1，而且3次到达峰值所用的时间都较短，6日14：00和7日14：00的 CAPE值在12 h内迅速升高，9日14：00 CAPE值也在24 h内达到峰值，与孟加拉湾水汽通道的建立有较好的对应关系。同时，K指数一直维持在34℃以上，SI指数也基本维持在0℃以下，能量条件也较好，大气长时间处于不稳定状态。

图5 6月5日08：00—10日08：00清远站不稳定指数的变化

4 雷达回波演变特点

整个降水过程分成3个主要降水时段：第1阶段：6月6日，广东省内的降水还是以季风性降水为主。6日05：00，沿海季风降水基本减弱消失，热对流趋于明显，珠江口开始生成热对流，并向东北加强伸展。14：00，珠江口西侧沿海生成新的热对流，随着南风加强降水由沿海逐渐向内陆伸展，最强时段集中在14：00—18：00，影响的区域主要为珠三角地区（图6a）。第2阶段：6月7日00：00，清远北部和珠江口又有新的回波生成，并在珠三角地区汇集加强，6月 7日00：00—6月8日16：00，粤北地区源源不断有新回波生成，向东南方向移动并在珠三角地区加强，给整个珠三角带来了长时间大范围的降水（图6b和图6c）第 3阶段：6月 9日00：00—20：00，伴随着高空短波槽过境及对流条件改善，粤北出现新一轮降水，回波从粤北东移南压至珠三角地区时呈明显加强趋势。16：00，零散的回波逐渐连接形成飑线，降水达到最强，除了广东省西南部，其余市县都受到了强回波的影响，22：00前后，强回波减弱出海，该次降水过程基本结束（图6d）。

图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）华南区域雷达拼图（单位：dBz）

5 预报检验

对图7中降水实况与各种模式预报的降水进行对比分析可见，Grapes-gz仅预报出北部降水，南部沿海降水仅有小到中雨量级，降水漏报严重；ECMWF的落区预报表现较好，但北部和南部的降水强度预报都偏弱，预报大雨的市县出现了大暴雨；NCEP落区偏差较大，漏报珠三角南部降水，表现不稳定。

用逐日主观预报和实况降水对比，对于季风暴雨预报，主观预报较模式预报有显著订正效果。降水范围方面，主观预报对珠三角和珠江口两侧的强降水把握更为准确，但范围偏大；降水强度方面，主观预报除主强降水落区外，实况往往仅出现中雨及以下量级降水，主观预报强度易偏大。

从逐日对比看，6月7日，由于强南风辐合区和强度与预报有偏差，导致了降水落区和强度偏差，汕尾附近强降水中心有明显漏报，其主要原因是925 hPa南风辐合区预报有偏差，其中，Grapes模式对短波槽预报偏弱，对副高预报偏强，导致降水落区也偏东北；ECMWF模式对短波槽预报也同样偏弱，对200 hPa散度大值区的预报偏西，导致降水落区偏西偏北。另外，短临模式预报了珠江口东侧沿海的强降水区，较短期模式有更清晰指示意义（图略）。