一次大暴雨过程预报失误的原因及数值产品检验订正

李亚琴，苏小玲，蓝柳茹

广西柳州市气象局，广西柳州 545001

近年来，大量的气象工作者通常能够在暴雨发生后，通过各种实况观测和对数值产品模拟等进行分析，发现暴雨发生发展机制，找出数值产品存在的问题，以及类似降雨过程中需要对数值预报各类产品的定性调整[1-10]。但是，对预报员来说，一般在15 h前根据前一天20:00和当天08:00起报的数值产品，以及高空、地面、雷达、卫星等实时观测资料，进行未来3 d的预报，但当数值预报产品出现明显偏差时，应通过各种实时观测资料，及时、准确地调整数值产品，并订正预报和服务，针对这一类的预报分析相对较少，且每个地方都各不相同，因此，对本地的强降雨过程从预报服务出发进行实时分析十分有必要。通过2020年一次暴雨过程，数值预报产品出现明显偏差后，如何通过实时的观测资料进行预报服务订正进行了分析。

1 暴雨落区和天气背景

2020年6月23—24日柳州自北向南出现了大到暴雨，局部大暴雨过程，从逐12 h的降雨分布分析，23日20:00—24日08:00，强降雨出现在融水县三防镇至三江南部的老堡一带，呈东北—西南走向（图1a），到24日08:00～20:00，强降雨区迅速南压至柳江、柳州、鹿寨一带，大暴雨落区主要集中在偏东的鹿寨地 区（图1b）；24日20:00—25日08:00，强降雨维持且略有北抬，集中在柳城至柳江一带，大暴雨落区出现在柳城至柳州市区的北部，最大12 h降雨达到222.6 mm，出现在融安的潭头村；25日08:00～20:00，雨区明显东移，强降雨出现在鹿寨东部地区，之后降雨过程结束。

图1 2020年6月23日20:00—24日20:00柳州逐12 h降雨实况图

2020年6月23日08:00（图2a），500 hPa的环流形势为“两槽一脊”型，高原一带有低槽不断分裂短波槽东移，在黔桂交界一带东移北收，桂北位于短波槽前，副热带高压（后简称副高）呈东西向，控制华南沿海，588线位于桂中一带，桂北为副高北侧的西南气流控制。700、850 hPa切变线位于贵州中部一带，桂北位于风速14～16 m/s的西南急流轴左侧的气旋性辐合区中；925 hPa南北风切变线位于黔桂交界一带，其南侧的偏南风风速达10～12 m/s，桂北处于风向、风速的辐合区。

从地面来看（图2b），弱冷空气在贵州南部一带，此时主要降雨位于贵州南部，桂北以阵雨天气为主。23日20:00—24日08:00，500 hPa高原槽明显加深东移南压，桂西北逐渐转为槽后的偏西北气流，槽底达到桂中一带，桂东北一带处于槽前的辐合上升区；700、850 hPa夜间偏南风急流有所加强，切变线维持在贵州中部一带，桂北仍处于切变线南侧及西南急流轴的左侧，925 hPa的辐合线仍位于黔桂交界一带，随着23日夜间850 hPa低空西南急流加强，与925 hPa超低空南风急流在桂北交汇，不仅为暴雨区提供了充足的水汽，还有利于暴雨区不稳定层结的建立和维持。

图2 2020年6月23日08:00 500 hPa（a）、14:00（b）地面图

地面有弱冷空气从黔东南与河池交界一带扩散进入广西，随着冷空气的侵入抬升触发了对流的发生，因此，在柳州的融水、融安及三江县一带出现了大暴雨，最大12 h降雨在安太乡小桑村，达172.9 mm。6月24日08:00～20:00，500 hPa高原槽东移过程中受到东侧的副高的阻挡，在广西中东部一带维持减弱。850、925 hPa切变线逐渐南压进入桂北，地面中尺度辐合线从融水一带缓慢南压至柳州中南部一带，主要强降雨区也明显南压至柳城南部—鹿寨一带，大部地区出现了大雨到暴雨，最大12 h降雨出现在鹿寨江口乡，达193.7 mm。

2 数值产品检验及实况订正

2.1 数值预报检验

从广西区台72～24 h对6月23日20:00—24日20:00的12 h预报产品分析，21日 预 报23日20:00—24日08:00，主要降雨出现在桂北一带，对于柳州而言，主要集中在柳州的北部三线，到24日08:00～20:00，强降雨区范围有所扩大，但大暴雨的落区主要集中在北部三县；22日的降雨预报23日20:00—24日08:00，降雨的范围和强度明显减小，暴雨区仅为柳州市融水西北部的部分乡镇，到24日08:00～20:00，强降雨区集中在柳州柳城县以北的大部分地区；23日起报的产品，强降雨落区仍集中在柳州北部三县。

省、市两级预报员基于数值产品的形势预报，均认为24日20:00以前，强降雨主要位于黔桂交界一带的桂北地区；从实况可以看出，23日20:00—24日08:00强降雨区位于桂北，至24日白天，雨区明显南压至桂中，预报员对降雨落区的预报明显偏晚，系统比预计南下偏早12 h，导致预报服务十分被动。对此，分析出现此问题的原因，探究如何运用当下的实时数据对数值预报进行订正。分析此次欧洲中心的形势预报产品：从前面的预报产品可知，越临近，预报员对降雨落区和强度的预报偏差反而越大，因此，主要分析24 h预报。

23日15:00以前，预报员能参考的主要为22日20:00、23日08:00的起报场，从欧洲中心22日20:00报场可以看出（图3a），23日20:00—24日08:00 500 hPa高原有低槽逐渐东移，槽底影响黔桂交界一带，而700、850 hPa为槽前的西南急流，且850 hPa低空急流的强度有所加强。925 hPa的偏南风超低空急流也是逐渐加强北伸的，桂北地区的风速辐合加强；Ec预报地面辐合线位于贵州的中部附近（图3b），贵州南部为一致的偏南气流，辐合线并未进入广西，通过与实况对比：高层500 hPa南支槽预报位置偏西、中低层的西南气流预报偏强，切变线位置偏北、地面冷空气位置预报偏北，因此，将南支槽的位置往东往南调整，地面辐合线位置也向南调整之后，在23日夜间黔桂交界一带具备对流触发潜势，因此，强降雨可以预报在桂北一带，且因为槽主要由滇黔桂一带东移，强降雨预报在百色至柳州北部一带，预报与实况基本吻合，有很大的参考价值。

图3 欧洲中心2020年6月22日20:00起报的23日20:00预报与实况对比图（红色实况、黑色预报）（a），以及14:00 1 000 hPa风场预报图（b）

到24日08:00～20:00，500、700 hPa低槽缓慢加深东移，850、925 hPa切变线位置从贵州中部南压到南部并未进入广西，且从23日08:00起报场来看，低层的西南气流在24日白天有所加强，同时结合各物理量场和降雨预报综合分析，预报员仍将24日08:00～20:00段的强降雨落区预报在桂北，南压趋势不明显，综合分析Ec预报为24日白天低槽略有东移，到24日20:00槽底的位置已到百色河池一带，在结合前面订正情况，24日白天可以考虑系统南压，强降雨区可能出现在柳州的中南部一带。

2.2 实况资料的订正预报

2.2.1 天气形势分析 下面对24日08:00以前的高空观、地面、雷达、卫星等实时观测资料进行分析，再次进行订正预报。从23日20:00中分析图（4a）可以看到，高原槽已东移至河池附近，南支槽强度加强，位置比预报场偏南，桂西北的百色一带转为偏西北气流，桂中以北地区均处于槽前辐合上升区，强降雨的落区可能比预计要偏南；850 hPa实况切变线出现在贵州中部，同时在桂西出现低涡，西南风风速8～10 m/s，而预报场则为西南风加强为急流，切变线位置基本维持。因此，低层除强度偏强外，辐合位置未出现明显偏差，桂北一带均为西南气流前端风速辐合区，有利于强降水的发生。925 hPa在湘黔中南部一带，桂东北处于辐合线南侧偏南风风速的辐合区，地面辐合线已经进入桂北。因此，根据实况与预报场的对比发现南支槽比预报强，而较强的低槽东移过程中更有利于上升运动的加强，同时低层切变线南侧的偏南气流比预报场弱，利于低层辐合线南下，因此，可以考虑将23日下午预报的强降雨影响时段提前，且强降雨落区扩大。

从23日20:00的探空空间剖面图（图4b）可知，受贵阳以南500 hPa为槽前的西南气流影响，贵阳近地层已转为偏北风，其余各站为偏南风，23日20:00，贵阳—百色—河池一带500 hPa已转为西北风，低槽已东移至河池一带。近地面08:00，仅贵阳为偏北风，20:00百色至桂林一带转为偏北风，近地面有浅薄冷空气扩散进入桂北，因此，近地层的辐合线很可能抬升触发23日夜间的对流，同时高层槽前的正涡度平流加强了大尺度对流上升运动。从23日20:00桂林站T-logP图来看（图略），CAPE值为2 476 J/kg，K=39.6 ℃，SI=-2.71 ℃，且湿层的厚度到700 hPa高度，因此，强的不稳能量、强的不稳定层结、深厚的湿层，在近地层的辐合线触发下，产生短时强降雨的可能性非常大，与前面订正结果基本吻合。

图4 2020年6月23日20:00中分析图（a）和空间剖面图（b）

从物理量预报场分析（图5a～图5c），23日20:00桂中一带cape值达1 500 J/kg以上，850 hPa上升速度达60×10-2Pa/s，桂北有18 g/kg的比湿中心；EC预报上升运动、不稳定能量及水汽条件桂北均位于梯度大值区中，有抬升触发机制就可能出现强降雨。从Ec降雨预报可知（图5d），24 h主要降雨落区在桂北附近为20～30 mm；从12 h的降雨预报来看，22日20:00起报的2个时段较强降雨均集中出现在桂北，白天未出现明显南压，但23日08:00起报场分析，24日白天，强降雨中心在柳城附近，较之前有所南压，且中心强度为30 mm以上，值得参考。

图5 2020 年6 月22 日20:00起报的23日20:00 cape值（a）、vvel（b）、rain24 h预报图（c）以及23日08:00起报的24日08:00～20:00 12 h降雨预报图（d）

2.2.2 云图分析 23日08:00～15:00，低槽云系集中在黔桂交界（图6a）,桂北有发展旺盛的孤立对流云，从地面逐小时实况降雨分析，主要降雨区在贵州南部，桂北的强对流云团未出现明显降雨；16:00～20:00以前，桂北一直为偏南气流，弱北风在贵州南部，到20:00桂北对流云系减弱，但贵州西南部的对流云图开始发展，到24日夜间（图6b）逐渐加强为MCS，到22:00桂北逐渐有对流云图生成并加强东移，其西侧又不断有新对流云生成，具有明显的后向传播性，到24日01:00（图略）。桂北对流云系与贵州西南部MCS合并，形成新的切变线云系。值得注意的是，从百色至河池的中南部已经开始有对流云生成发展，同时据地面1 h风场观测可知，桂西北的百色至河池一带的北部地区逐渐转为弱偏北风，且贵州南部一带的偏北风加强，综合分析此时地面辐合线已经进入广西，从1 h降雨资料来看，桂北一带开始出现较强的降雨，强对流云团与地面降雨位置对应较好。

图6 2020年6月23日17:00云图（a）和24日00:00云图（b）

3 结论

通过对2020年6月24日暴雨过程分析发现：

（1）ec数值预报对500 hPa的高原槽预报较弱，尤其是副高较强时，偏弱明显，由于高原槽预报偏弱，导致低槽东移对低层系统的引导作用被低估，导致系统是否南下、且南下时间出现偏差，通过实况对比能较好地进行修订，尤其是桂西北百色站风向，对南支槽的东移有较好的指导作用。

（2）低层的偏南气流比实况预报偏强4～8 m/s，是导致系统南下预报比实况偏晚的主要原因。通过降雨个例分析发现，强降雨出现在低层切变线南侧50～100 km，低层偏南气流主要为暴雨发生提供水汽和不稳定能量，切变线是否进入桂北对广西中北部地区出现强降雨影响不明显。同时，可通过实况观测及时调整，高低空的耦合对暴雨的产生位置也很关键。

（3）降水落区与近低层辐合线位置更为接近，在选择参考时，可侧重考虑近地层的风速和风向的辐合区。一般通过逐小时的降雨和风场分析，能更好地判断其位置，在其前侧更容易激发新对流，其北侧偏北风的变化也需仔细分析，对系统的南下与否非常重要。

（4）卫星资料的在短临预报中非常重要，在系统东移过程中，其前侧不断激发新对流云，因此系统前侧的对流云的出现可能预示着系统未来移动方向。