石島地區(qū)暴雨天氣過程分析及氣象服務(wù)評(píng)價(jià)

唐麗明 張文峰 程立渤

摘要 從天氣形勢(shì)配置與暴雨落區(qū)的關(guān)系、數(shù)值預(yù)報(bào)情況等方面分析了2013年7月12日石島地區(qū)暴雨過程，發(fā)現(xiàn)此次過程為典型的西風(fēng)槽與副熱帶高壓邊緣西南暖濕氣流交綏造成的，低空急流的建立、發(fā)展和維持為暴雨區(qū)提供了強(qiáng)的水汽輸送和能量積累；水汽通量的強(qiáng)輻合是降水的中尺度對(duì)流系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的重要條件之一；切變線與低空急流的位置對(duì)暴雨落區(qū)有明顯的影響。根據(jù)分析結(jié)果，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信號(hào)，積極做好氣象服務(wù)，有效減輕了人民群眾的財(cái)產(chǎn)損失。此次天氣過程的氣象服務(wù)對(duì)于氣象部門應(yīng)對(duì)極端天氣過程具有重要的參考價(jià)價(jià)值。

關(guān)鍵詞 暴雨；天氣形勢(shì)；切變線；低空急流；災(zāi)害預(yù)警；氣象服務(wù)

中圖分類號(hào) P458 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）09-0198-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.09.057

Abstract The rainstorm process in Shidao area on July 12， 2013 was analyzed from the relationship between weather situation configuration and rainstorm area， and numerical forecasting，it was found that the process was caused by the intersection of a typical westerly trough and the southwest warm and humid airflow along the subtropical highpressure edge；the establishment， development and maintenance of lowlevel jets provided strong water vapor transport and energy accumulation for storm areas；the strong convergence of water vapor flux was one of the important conditions for the occurrence and development of precipitation mesoscale convective systems；the location of the shear line and the lowlevel jet stream had a significant impact on the rainstorm area.According to the analysis results， timely warning signals were issued， and meteorological services were actively carried out， effectively reducing the property losses of the people.The meteorological services of the weather process had important reference value for the meteorological department to deal with extreme weather processes.

Key words Rainstorm；Weather situation；Shear line；Lowlevel jet stream；Disaster warning；Meteorological service

暴雨是我國(guó)常見的災(zāi)害性天氣，是指在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大量降水的天氣現(xiàn)象，24 h內(nèi)累積降水量達(dá)50～100 mm。它是夏季常見的一種天氣現(xiàn)象，具有突發(fā)性強(qiáng)、強(qiáng)度高和落區(qū)多變的特點(diǎn)，由暴雨造成的洪澇災(zāi)害以及滑坡、泥石流等次生災(zāi)害嚴(yán)重影響了我國(guó)的國(guó)民生計(jì)，因此暴雨受到各級(jí)黨政機(jī)關(guān)、各行各業(yè)和人民群眾的高度重視和密切關(guān)注[1-2]。亓翠蕓等[3]分析表明，低空急流的建立、發(fā)展和維持為暴雨區(qū)提供了強(qiáng)的水汽輸送和能量積累。近年來，隨著數(shù)值預(yù)報(bào)的發(fā)展，暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率有很大的提高，但是大暴雨的漏報(bào)率依然很高[4]。筆者從天氣形勢(shì)配置與暴雨落區(qū)的關(guān)系、數(shù)值預(yù)報(bào)情況等方面分析了2013年7月12日石島地區(qū)暴雨過程，深入分析暴雨過程中預(yù)報(bào)預(yù)警、信息發(fā)布、應(yīng)急決策等主要環(huán)節(jié)的工作及效果，總結(jié)了此次暴雨過程氣象服務(wù)的具體經(jīng)驗(yàn)，以期為重大氣象事件氣象服務(wù)工作提供參考。

1 氣候背景

石島位于山東半島東南端，年均降水量達(dá)756 mm，暴雨多出現(xiàn)在6月下旬—9月上旬，尤以7月和8月最多，是山東半島東部出現(xiàn)暴雨最多的地區(qū)之一，暴雨開始早、結(jié)束遲，降水強(qiáng)度也大。造成山東暴雨的天氣尺度系統(tǒng)主要有氣旋、臺(tái)風(fēng)、冷鋒、切變線等[5]。6—7月，西太平洋副熱帶高壓開始北躍，石島處于副高的西北部邊緣地帶，西南氣流日漸強(qiáng)盛，并帶來充分水汽，石島降水日數(shù)和降雨量開始增多。進(jìn)入8月，副高再次北躍，脊線越過30°N；此時(shí)的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)頻繁，由于副高位置偏西偏北，臺(tái)風(fēng)容易受其引導(dǎo)氣流影響，接近東海和黃海南部；副高西北邊緣也常處于黃海南部沿海，容易形成強(qiáng)對(duì)流天氣，這都可能引起暴雨的發(fā)生，這是7—8月份石島出現(xiàn)暴雨的主要原因。到9月中旬以后，副高脊線東撤南退至華南一帶，石島降水量開始急劇下降[6]。

2 天氣實(shí)況與形勢(shì)分析

2.1 天氣特點(diǎn)與實(shí)況

2013年7月12日，受副熱帶高壓邊緣暖濕氣流和切變線的共同影響，威海地區(qū)出現(xiàn)暴雨過程，其中石島地區(qū)的日降水量為106.0 mm，為27年來同月日最大降水量。此次暴雨天氣特點(diǎn)：①降水量大，降水強(qiáng)度大。石島區(qū)域過程平均降水量103.2 mm，其中降水量最大為鏌铘島的123.0 mm，小時(shí)最大降水量為31.6 mm。②暴雨范圍大，區(qū)域集中。3個(gè)站均出現(xiàn)大于100.0 mm以上大暴雨，一個(gè)站大于80.0 mm以上暴雨過程（圖1）。由于強(qiáng)降水集中、降水量大，出現(xiàn)的暴雨范圍廣，造成玉米大面積倒伏、農(nóng)田積水、城市基礎(chǔ)設(shè)施受損等。

2.2 天氣形勢(shì)分析

副熱帶高壓系統(tǒng)與我國(guó)暴雨關(guān)系密切，尤其是西太平洋副熱帶高壓的進(jìn)退、維持和強(qiáng)度變化。暴雨出現(xiàn)在副高的西北側(cè)。副高由南向北推進(jìn)，副高外圍暖濕氣流能源源不斷地提供大量的水汽，易出現(xiàn)切變線暴雨[7]。切變線屬于中尺度系統(tǒng)，中尺度天氣系統(tǒng)對(duì)暴雨有2個(gè)作用：①它是造成暴雨的直接天氣系統(tǒng)。在中尺度系統(tǒng)中，有強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)水汽通量的輻合而言，要比天氣尺度系統(tǒng)的水汽輻合大一個(gè)量級(jí)；并且在中尺度系統(tǒng)中有明顯的不穩(wěn)定層結(jié)，因而可造成強(qiáng)烈的暴雨。②中尺度系統(tǒng)對(duì)積云對(duì)流活動(dòng)有明顯的組織和增強(qiáng)作用[8]。

從圖2可以看出，11日08：00 500 hPa副高西伸增強(qiáng)，850 hPa切變線南壓，急流進(jìn)一步增強(qiáng)，切變線轉(zhuǎn)為冷式切變線，強(qiáng)降水主要發(fā)生在低空急流的左側(cè)、切變線右側(cè)。到11日20：00，500 hPa副高穩(wěn)定增強(qiáng)，850 hPa切變線略有南壓。12日08：00，臺(tái)風(fēng)“蘇力”向西北方向移動(dòng)，副高向西加強(qiáng)，低空切變線北端北抬；低空850 hPa在山東半島的急流位置偏東；從與高、低空系統(tǒng)的配置來看，暴雨均出現(xiàn)在低層切變線的右側(cè)、低空急流到達(dá)的區(qū)域，石島正處于低空急流經(jīng)過的區(qū)域，此時(shí)西南氣流強(qiáng)盛，風(fēng)速達(dá)12 m/s，通過低層明顯的熱量與水汽輸送有利于暴雨發(fā)生前不穩(wěn)定層結(jié)的建立與以后的不斷重建；在急流軸左前方是正渦度和氣流輻合區(qū)，可以產(chǎn)生明顯的上升運(yùn)動(dòng)，通過這種動(dòng)力抬升可觸發(fā)和維持暴雨的發(fā)生。

2.3 水汽條件

分析700和850 hPa比濕發(fā)現(xiàn)，11日20：00—12日08：00，石島地區(qū)始終維持在10～12 g/kg，850 hPa維持在12～16 g/kg，從低層到高層濕度大、濕層厚，大氣的飽和比濕達(dá)到了相當(dāng)大的數(shù)值[9]。此時(shí)段石島地區(qū)500～850 hPa均為正渦度區(qū)，上升氣流旺盛，上升運(yùn)動(dòng)是形成暴雨的關(guān)鍵因子，上升運(yùn)動(dòng)的大小反映了水汽的凝結(jié)速度，大氣輻合上升運(yùn)動(dòng)，有利于天氣系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展，低層輻合、高層輻散的形勢(shì)，促進(jìn)了強(qiáng)降水的發(fā)生。

此次過程副高有短暫的進(jìn)退，但都穩(wěn)定在30°N以北，前期切變線為經(jīng)向切變線，暴雨沿切變線分布，暴雨點(diǎn)呈南北向；到11日，副高西伸北抬，北側(cè)588 dagpm線基本呈東西向，切變線又轉(zhuǎn)為緯向切變線，暴雨點(diǎn)呈現(xiàn)東西向；12日，副高略南撤東退，切變線在半島東北向，石島降水量增大；13日，副高又西伸北抬，切變線大體呈東西向，為緯向切變線，暴雨點(diǎn)理應(yīng)也呈現(xiàn)東西向，這是因?yàn)槭艿顷懙牡?號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇力”影響，水汽通道變?yōu)闁|南暖濕氣流，造成半島南部東部出現(xiàn)暴雨。

3 數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

通過分析比較幾家數(shù)值預(yù)報(bào)模式，發(fā)現(xiàn)NCEP數(shù)值和日本傳真圖產(chǎn)品對(duì)期間降水預(yù)報(bào)均較小，最大降水預(yù)報(bào)10 mm左右，暴雨沒有體現(xiàn)。T639數(shù)值產(chǎn)品預(yù)報(bào)半島北部地區(qū)有暴雨，對(duì)于半島北部降水落區(qū)的大致范圍還是有所體現(xiàn)的，但半島南部（石島）預(yù)報(bào)明顯偏小；EC數(shù)值預(yù)報(bào)對(duì)于降水的分布表現(xiàn)較好，預(yù)報(bào)半島地區(qū)50 mm左右，預(yù)報(bào)趨勢(shì)較為正確，但量級(jí)有些偏小。在實(shí)際的工作應(yīng)用中，利用數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品做暴雨預(yù)報(bào)時(shí)，一是要考慮其中心降水落區(qū)的偏差；二是在降水量級(jí)的預(yù)報(bào)時(shí)，要防止被數(shù)值預(yù)報(bào)的上限所暗示，以免造成預(yù)報(bào)量能偏小。

4 決策服務(wù)效果及公眾評(píng)價(jià)

4.1 決策氣象服務(wù)準(zhǔn)確及時(shí)

雖然此次強(qiáng)降水天氣的預(yù)報(bào)服務(wù)是成功的，但在前期強(qiáng)降雨的降水量級(jí)上仍有些誤差。 在此次災(zāi)害性預(yù)報(bào)服務(wù)中，石島氣象臺(tái)提前做出了《重要天氣預(yù)報(bào)》（圖2）和《氣象專報(bào)》，并在第一時(shí)間為政府領(lǐng)導(dǎo)做了專題報(bào)告，通過石島海洋天氣警報(bào)系統(tǒng)、石島海洋廣播電臺(tái)、災(zāi)害預(yù)警平臺(tái)、手機(jī)短信、電子郵件、電話傳真、大喇叭顯示屏、電子顯示屏等方式及時(shí)發(fā)布給廣大的群眾。先后通過山東省災(zāi)害預(yù)警平臺(tái)（圖3）發(fā)布了暴雨黃色預(yù)警信號(hào)、雷電黃色預(yù)警信號(hào)，并根據(jù)最新雷達(dá)資料和實(shí)況資料及時(shí)更新訂正預(yù)報(bào)，利用山東省石島海洋天氣警報(bào)系統(tǒng)和石島海洋廣播電臺(tái)讓用戶第一時(shí)間了解天氣情況。

4.2 密切與相關(guān)部門、社會(huì)媒體互動(dòng)，擴(kuò)大預(yù)警覆蓋面

在整個(gè)暴雨天氣過程服務(wù)中，服務(wù)的深度和廣度有了很大的發(fā)展，對(duì)此次的服務(wù)不再滿足于是否報(bào)的準(zhǔn)，而是全過程的跟蹤服務(wù)[10]。所有的服務(wù)材料第一時(shí)間發(fā)送給縣委縣政府，并將降水實(shí)況與天氣系統(tǒng)發(fā)展情況通過電話和當(dāng)面等方式向政府領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，提出防范措施和建議。利用手機(jī)短信給各單位主要負(fù)責(zé)人發(fā)布預(yù)警信息，積極與氣象協(xié)理員、信息員溝通，提供本區(qū)域降水信息和災(zāi)情反饋情況，在氣象服務(wù)過程起到非常重要的作用，有利于預(yù)報(bào)人員在第一時(shí)間了解到氣象災(zāi)害在不同區(qū)域內(nèi)造成的影響。雖然此次過程覆蓋范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，但由于預(yù)報(bào)服務(wù)及時(shí)、預(yù)警信息通暢，將災(zāi)害的損失降到最低，各相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)及社會(huì)公眾對(duì)石島氣象預(yù)報(bào)服務(wù)給予了高度評(píng)價(jià)。

4.3 社會(huì)滿意度調(diào)查

通過對(duì)相關(guān)單位和社會(huì)公眾的調(diào)查（區(qū)政府、建設(shè)局、水利局、園林、農(nóng)業(yè)局等），普遍認(rèn)為這次強(qiáng)降水過程氣象部門服務(wù)及時(shí)，政府組織指揮得力，預(yù)報(bào)預(yù)警信息傳遞得力，各部門應(yīng)對(duì)及時(shí)，減輕人員和財(cái)產(chǎn)的損失，滿意達(dá)100%。

5 小結(jié)

此次過程為典型的西風(fēng)槽與副熱帶高壓邊緣西南暖濕氣流交綏造成暴雨的天氣形勢(shì)，低空急流的建立、發(fā)展和維持為暴雨區(qū)提供了強(qiáng)的水汽輸送和能量積累；水汽通量的強(qiáng)輻合是降水的中尺度對(duì)流系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的重要條件之一。通過總結(jié)此次降水天氣過程，在有臺(tái)風(fēng)外圍水汽參與的降水過程中，如果在轄區(qū)內(nèi)有明顯風(fēng)速風(fēng)向輻合，東南低空急流和西南低空急流交匯時(shí)，應(yīng)預(yù)報(bào)大范圍暴雨，一線預(yù)報(bào)人員應(yīng)提高在極端天氣過程中的服務(wù)意識(shí)，以提高用戶的氣象災(zāi)害防御能力和經(jīng)濟(jì)效益為宗旨，不斷提高服務(wù)的針對(duì)性和專業(yè)化水平，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展。

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