2023年4月28—29日柳州暴雨伴强对流天气过程分析

收稿日期：2023-12-19

作者简介：鲁超莹（1993—），女，广西柳州人，助理工程师，研究方向为短临预报预警服务。

摘 要：利用常规气象观测资料及MICAPS常规天气图、EC细网格、多普勒天气雷达产品等资料，复盘总结了2023年4月28日晚至29日在柳州市出现的一次暴雨伴强对流天气过程。经分析，此次过程发生在高空波动东移引导低层切变线及地面冷空气南下的环流背景下，柳州大部地区出现了中到大雨，中北部地区出现暴雨到大暴雨，并伴有短时雷暴大风等强对流。由于前期天气形势明朗，柳州市气象台及各模式均提前预报了此次暴雨过程，但强降雨落区和局地大暴雨范围预报与实际情况存在偏差。经复盘分析，是由于中小尺度系统快速叠加造成，预报员需总结经验，以便于今后提高预报预警服务质量。

关键词：强对流；暴雨落区；预报偏差

中图分类号：S422 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）04–0-03

柳州地处桂北，受元宝山、白云山等山脉影响，使得柳州地形总体呈现北高南低的态势，且柳州北部三县交界地带又形成喇叭口地形。张祝等[1-2]都曾研究过地形抬升作用对产生暴雨、大暴雨的有利影响，因此在客观订正时需要预报员额外关注融安、融水一带产生的高效率降水[3]。每年的4—6月称为华南前汛期，也是柳州强对流和暴雨频发的时节[4]。由于特殊地形影响，在触发条件良好的情况下，多尺度系统极易叠加，产生局地大暴雨、雷暴大风、冰雹等灾害性强对流天气，不仅给短临预警预报带来极大考验，还对预报效果产生重大影响。虽然当前广西的强对流天气预报业务在精细化监测手段的支持下已取得了迅速发展，但仍面临许多难点有待突破[5]。

1 天气概况及特点

2023年4月28—29日，受低层低涡切变及地面冷空气南下影响，柳州大部地区出现中到大雨，其中，柳州中北部地区出现暴雨到大暴雨并伴有短时雷暴大风等强对流的天气。最大降雨量128.1 mm（融安浮石镇），最大1 h雨量71.6 mm（鹿寨平山石龙村，29日04：00），

最大瞬时风速21 m/s（鹿寨龙兴电站，东风9级，29日08：46）。

此次强降雨过程具有强降雨时段集中、小时雨强大的特点，是一次明显的对流性降雨过程。过程大致可分为4个阶段：第一阶段在4月28日20：00至29日00：00，柳州市北部大部出现阵雨，三江至融水中北部出现中雨，局部大雨；第二阶段在4月29日00：00至03：00，是强降雨出现的主要时段，柳州市中部、北部出现中到大雨，局部暴雨到大暴雨；第三阶段在4月29日03：00～05：00，强降雨区整体向东南方向移动，柳州市融安县南部、柳城县东部及鹿寨县大部出现大雨，局部暴雨；第四阶段出现在4月29日05：00～20：00，

雨势趋于减弱，全市以阵雨为主。

2 预报检验及预报难点

2.1 主观预报与各家模式产品的比较

4月28日，各家模式针对未来24 h的强降雨过程进行预报，市气象台在此基础上进行订正（图1），值得注意的是各种模式及市台均预报三江雨量相对较小，强降雨区主要落在三江以南，并且在市台的预报中，暴雨及大暴雨是漏报的。各种模式预报中CMA-GFS模式与市台预报最为接近，但与实况相比，对降雨量级的把控不足，没有报出暴雨及大暴雨落区；ECMWF

-HR大雨及暴雨落区预报总体偏南，且没有报出融安、融水的大暴雨区；CMA-SH9、NCEP-GFS、CMA-MESO、CMA-GD等模式预报的暴雨落区普遍偏大，对柳州市南面的降雨量预测偏大，针对大暴雨落区，只有CMA-SH9模式预报与实况较为接近，但位置仍偏北。

2.2 预报预警难点

（1）此次暴雨及强对流过程是由于高空波动东移引导低层切变线及地面冷空气南下引起的一次强天气过程。过程预报受各层系统配合程度的影响较大，对低层切变线进入并影响柳州市的时间需要预报员根据实况和经验订正和调整。

（2）此次大暴雨落区主要出现在融安、融水县中南部，模式及市台均对大暴雨落区的预报出现失误，主要是由于强对流的突发性和地形因素等的影响对预报员的判断的考验很大。

（3）由于前期天气形势较为明朗，在短临预报预警服务方面，市气象台已基本预报出短时强降水和雷暴天气，但由于强对流天气系统尺度小、局地性强等特点，对强对流大风是否会大面积出现或具体出现在哪，在制作短临预报时是个难点。

3 强降雨成因及预报偏差的成因分析

3.1 环流形势和主要天气系统发展演变

此次强降水伴强对流天气过程对柳州的影响时段主要出现在28日20：00至29日08：00，因此主要分析该时段的各层形势图。由图2可知，28日20：00至29日08：00，500 hPa南支槽有明显的加深东移，柳州位于槽前区域，是辐合上升运动和降水的有利区域，而副热带高压维持在南海北部到华南沿海地区，其西北部的西南暖湿气流与高原南部偏西气流在广西上空汇合。结合图3来看，850 hPa在28日20：00切变线位于黔桂交界处，但由于低层偏南气流相对较强，致使切变线不能快速南压。925 hPa在28日08：00已建立起超低空急流（图略），为强降雨及强对流发生发展输送水汽。28日08：00～20：00，西南暖低压阻挡冷空气南下，20：00后，500 hPa南支槽东移南压，地面冷空气补充配合，致使低层偏北气流增强，引导切变线快速南压（图略）。

3.2 中小尺度系统精细化发展演变

暴雨的发生一般与中小尺度系统的发展密不可分，多普勒雷达可以对中小尺度系统的内部结构、发生机制、演变过程表现得更为精细[6]。由于本次过程最强降雨时段出现在29日00：00～03：00，故对该时段的雷达回波进行分析。29日00：48强回波影响融安、融水，最强反射率因子达55 dBz，该回波缓慢东移，并且强度维持，此时影响天气以强降水为主，局部出现6～7级阵风。29日01：24河池境内已形成线状多单体风暴，02：29线状单体风暴已合并为一条完整有组织的弓形回波，并东移进入柳城县西部（图4）。有学者研究表明，最强烈的天气最有可能出现在回波即将合并到完全合并之间，此时柳城局部出现7～8级阵风，最大风速出现在柳城国家站（18.5 m/s，8级，29日02：44），且29日02：00在柳州市中部有明显的风速辐合线在此处维持，与强降水和雷暴大风区域对应，可见地面辐合抬升成为加强降水回波和强对流的有利条件[7]。

3.3 关键物理量诊断分析

根据河池站的探空数据可知（图略），28日20：00，

河池站呈现出低层湿中高层干，温度直减率较大，CAPE值达884.9 J/kg，具备一定能量，在探空图上呈现

“瘦长”型，T75为18.1 ℃，温差较小，以上皆利于短时强降水发生。且低空风出现顺转，使得层结不稳定度增加，风速随高度增大时，导致更强的上升运动。K指数39.6，经验表明，当K＞35时，大气具备较高的强对流潜能，出现成片雷暴的概率较高。SI指数为-4.53，通常SI＜1时，说明大气处于极不稳定状态，利于暴雨发生。

3.4 强降水预报偏差的成因分析

4月28日晚20：00至29日20：00，柳州市大部出现中到大雨，中北部地区出现暴雨到大暴雨并伴有雷暴和8级以上阵风天气。针对此次天气过程，市台整体预报较为准确，但对融安、融水、鹿寨出现的暴雨及大暴雨并未明确提及，出现了漏报，对南面地区的雨量预估总体偏大。对比EC预报和实况可知，在前期预报时，EC考虑28日17：00左右850 hPa切变线已压至黔桂交界，20：00低层偏南急流减弱，切变线抵达柳州北部，925 hPa柳州北部已转为偏北气流影响，冷空气配合切变线南下，29日05：00左右切变线将全面通过柳州市，故市台预报时虽然考虑柳州北部过程雨量总体大于南部，但根据EC预报切变线28日17：00左右对柳州北部已造成降雨，因此，28日08：00～20：00时段，市台预报柳州北部将出现中雨，夜间时段则预估以大雨为主。然而，实况是28日20：00，切变线才压至黔桂交界，比预报场晚约3 h，而柳州北部仍以小雨为主，并未如期出现中雨。对EC的过分信赖，导致对切变线影响柳州的时间判断失误，造成柳州北部大暴雨漏报、南部雨量预报偏大。

4 预报的改进思路及对策

4.1 强降雨预报的分析思路和预报着眼点

（1）此次强降雨伴强对流天气过程的主要影响系统是高空槽、低涡切变、地面冷空气，高层环流形势较为明朗，因此需将关注重点放在切变线南压影响时段上，考虑前期低层偏南急流是否强劲，是否会阻滞切变线南压，导致影响时段比预期晚。

（2）当大尺度环流预报较为准确时，需着重关注短临，对雷达回波强度、走向、移速等加强关注，考虑地形、辐合线等带来的影响，在短临预警方面做出快速、准确的判断，尽量提高预警提前量，为预防灾害性强对流天气提供充足的避险时间。

4.2 强降雨预报偏差的改进思路和技术方案

此次过程预报偏差主要体现在对暴雨及大暴雨落区的把握不够准确，对切变线的影响时段和南压速度的判断的失误，同时强对流带来的短时强降水是小尺度天气系统，在预报上需要更多经验支撑。因此，通过大尺度环流定位局地暴雨相对而言较为困难，今后预报员还需加强对中小尺度模式预报结果的应用与分析。

5 结束语

此次强降雨伴强对流天气过程前期预报难度不算大，大气环流形势明朗，因此在预报时对总体形势和雨量的把控也较为准确。第一阶段为多单体风暴，三江、融安北部、融水北部出现小到中雨，局部大雨并伴有雷电和短时大风；第二中小尺度系统叠加，发展为带状回波，融安南部、融水南部、柳城北部、鹿寨出现大到暴雨，局地大暴雨，并伴有雷电和短时大风。在服务过程中，预报员对小尺度天气系统叠加造成的局地暴雨、大暴雨和短时大风天气预报仍缺乏主动性，因此在今后需要更加关注探空能量、雷达、云图等的实时变化，对强回波的移速变化、合并加强提高敏感度，提高短临预报能力和预警提前量。

参考文献

[1] 张祝，茅海祥，杨群.2018-07-05梵净山东侧局地大暴雨的雷达回波特征及地形作用分析[J].中低纬山地气象， 2021，45（5）：49-55.

[2] 黄楚惠，李国平，牛金龙，等.2020年8月10日四川芦山夜发特大暴雨的动热力结构及地形影响[J].大气科学，2022， 46（4）：989-1001.

[3] 黎惠金.融安县汛期暴雨气候特征及单站短期预报方法[J].广西气象，1999（4）：12-16.

[4] 李争辉.华南前汛期降水及其天气背景的统计特征[D].北京：中国气象科学研究院，2019.

[5] 农孟松，黄荣，黄明策，等.广西强对流天气业务与研究进展[J].气象研究与应用，2020，41（4）：28-33.

[6] 俞小鼎，姚秀萍，熊廷南.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京：气象出版社，2006.

[7] 何宽科，赵海林，陈淑琴，等.一次强对流天气过程中的两次回波合并分析[J].海洋预报，2005（3）：83-87.