2019年3月5日福建暴雨落區(qū)預報偏差原因分析

鄧以勤 齊 心 張妤晴 林彥婷

2019年3月5日福建暴雨落區(qū)預報偏差原因分析

鄧以勤 齊 心 張妤晴 林彥婷

（平潭綜合實驗區(qū)氣象局，福建 平潭 350400）

利用EC細網(wǎng)格預報場、風廓線雷達、雷達回波及常規(guī)觀測資料，對2019年3月5日福建省暴雨落區(qū)預報偏北的成因進行分析，并將模式預報結(jié)果作了對比。結(jié)果表明，①本次暴雨過程是受南支槽、低層切變線、低空急流、地面倒槽和弱冷空氣共同影響造成的；②在暴雨預報中不僅要考慮大尺度降水系統(tǒng)變化，也要考慮在有利的大尺度環(huán)流背景下激發(fā)的中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展；③全球模式對中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展預報能力仍有較大誤差，因此要加強對模式預報能力檢驗評估，選取綜合評分較高的模式作為主要參考依據(jù)；④日常業(yè)務中應加強對風廓線雷達等新型探測資料的應用，在判斷中小尺度系統(tǒng)中有很好的指示意義。

暴雨過程 落區(qū)預報失誤 中小尺度系統(tǒng) 風廓線雷達

福建省地處東南沿海，春季受西南暖濕氣流和冷空氣共同影響，加上復雜地形和海洋動力、熱力等因素作用，暴雨過程頻發(fā)，且突發(fā)性、局地性、極端性特征顯著，預報難度大。目前對暴雨預報的研究較多，陸忠艷等[1]對遼寧一次夏季暴雨過程落區(qū)預報失誤原因進行了分析，結(jié)果表明夏季暴雨預報不僅要考慮高層形勢、副熱帶高壓強度和位置大尺度環(huán)流形勢的變化，也要考慮有利的大尺度環(huán)流背景下易產(chǎn)生的中小尺度天氣系統(tǒng)。廖勝石等[2]對廣西前汛期典型形勢下的一次暴雨過程落區(qū)偏南的成因進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，暴雨區(qū)上空的高低空急流配合，產(chǎn)生了強烈的水汽和質(zhì)量輻合，造成不穩(wěn)定能量和垂直運動在廣西南、北部的不均勻分布，從而導致強降水的不均勻分布。另外，數(shù)值模式輸出的云水和雨水的強度及所處的位置，可以為降水落區(qū)預報提供參考依據(jù)。本文對2019年3月5日福建省一次暴雨過程進行分析，并對暴雨落區(qū)預報失誤原因進行探討，以期為福建暴雨預報提供參考。

1 實況及環(huán)流背景分析

1.1 實況分析

受低層切變和西南急流共同影響，3月4日20時～5日20時，閩西南地區(qū)出現(xiàn)暴雨，共有13個縣（市、區(qū)）的152個區(qū)域站累計雨量超過50mm，以新羅區(qū)中城街道的82.5mm為最大（圖1a）。此次暴雨過程降雨強度不強，較強降水時段主要集中在5日08時至14時期間。EC細網(wǎng)格3月4日08時起報的暴雨落區(qū)位于南平西南部—三明中西部—南平西北部一帶（圖1b），較實況暴雨落區(qū)偏北。福建省氣象臺的指導預報對EC細網(wǎng)格預報的暴雨落區(qū)進行了一定的南調(diào)，但指導預報暴雨落區(qū)較實況仍然偏北。

圖1 3月4日20時～5日20時福建省累計降水分布（a）、EC細網(wǎng)格（b）和華東區(qū)域模式（c）累計降水預報場

1.2 環(huán)流背景分析

3月4日20時，200hPa（圖2a）福建省處在高空西風急流入口區(qū)的右側(cè)，500hPa（圖2b）處在南支槽前，受西南氣流影響，這樣的中、高層配置有利于垂直上升運動發(fā)展及維持；850hPa（圖2c）貴州—湖南—江西—福建中西部一帶存在一條切變線，閩西南地區(qū)處在南風輻合氣流控制下，到了5日08時，南風氣流明顯增強，發(fā)展成為南風急流，并且在福建西南部地區(qū)輻合明顯，南風急流為這次暴雨過程帶來了充足的水汽條件，強烈的輻合也有利于上升發(fā)生發(fā)展，為這次暴雨提供了有利的動力條件。從3月4日20時的地面環(huán)流形勢場（圖2d）可以看出，閩西、閩中處在地面倒槽東部和入海高壓后部，在這一帶地區(qū)存在溫度鋒區(qū)，有利于強降水在這一帶發(fā)生。

由高低空環(huán)流形勢場配置可以看出，此次過程在福建中西部—西南部一帶發(fā)生強降水的可能性較大，具體落區(qū)還要結(jié)合物理量場進行分析。

圖2 3月4日20時200hPa（a）、500hPa（b）、850hPa（c）、地面環(huán)流形勢場和5日02時地面圖（d）

2 原因分析

2.1 物理量場分析

5日08時EC細網(wǎng)格預報場850hPa T-Td＜4℃（濕區(qū)）集中在福建中部到南部一帶，在三明龍巖交界處還存在一干區(qū)，T-Td＜2℃（水汽飽和區(qū)）報在三明中西部一帶（圖3a）；而從實況場看，T-Td＜2℃（水汽飽和區(qū)）出現(xiàn)在福建西部和中南部一帶（圖3d）。5日08時EC細網(wǎng)格預報場850hPa垂直上升速度大值區(qū)主要位于福建省內(nèi)陸沿武夷山脈一帶以及龍巖一帶（圖3b）；而實況場的垂直上升運動中心主要位于贛中南到閩西南一帶（圖3e）。5日08時EC細網(wǎng)格預報場K≥32℃的區(qū)域有兩個，一個位于三明西部，一個位于龍巖西南部（圖3c）；而實況場K≥32℃的區(qū)域主要位于龍巖西南部一帶（圖3f）。綜上，EC細網(wǎng)格預報場有利于強降水發(fā)生的水汽、動力和熱力條件疊加區(qū)域主要位于福建西部，而最有利于暴雨產(chǎn)生的區(qū)域位于南平南部—三明中西部—龍巖西部一帶；而實況物理量診斷場有利于強降水發(fā)生的物理量條件均位于福建南部一帶，而最有利于暴雨產(chǎn)生的區(qū)域位于龍巖地區(qū)。因此，EC細網(wǎng)格預報場暴雨落區(qū)與實況暴雨落區(qū)發(fā)生偏離，較實況暴雨落區(qū)位置偏北且范圍偏大。

圖3 3月5日08時850hPa溫度露點差、垂直速度和K指數(shù)EC細網(wǎng)格預報場（a、b、c）和物理量診斷場（d、e、f）

2.2 地面系統(tǒng)和冷空氣影響分析

從5日08時EC細網(wǎng)格地面流場預報場（圖略）可以看到，冷空氣從西北路南下，與入海高壓后部的東南氣流在江西中部交匯，之后，隨著系統(tǒng)東移南壓，冷暖氣流輻合區(qū)逐漸移至南平南部到龍巖北部一帶，從5日20時過去24小時變溫模式預報場，可以看到負變溫區(qū)與流場相對應，其中南平中南部到三明一帶變溫達-3℃以上，與模式預報的暴雨區(qū)較為吻合。從5日08時實況場可以看到，冷空氣與入海高壓后部的東南氣流在江西中南部交匯，之后，隨著系統(tǒng)東移南壓，冷暖氣流輻合區(qū)移至三明到龍巖一帶，從5日20時過去24小時變溫場，較強的負變溫區(qū)集中在龍巖西部，與實際暴雨落區(qū)較為吻合。

2.3 雷達回波和風廓線雷達分析

從風廓線雷達觀測資料可以看出，4日20時在閩西地區(qū)存在風向輻合，對應的在該地區(qū)有弱的回波生成，并不斷向東北方向移動，此時，降水并不明顯；而該時次850hPaEC細網(wǎng)格預報場風場在閩中一帶預報出了一條東西走向的切變線，預報場與實況場已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的不一致（圖4a、b）。到了5日08時，此時影響福建的實況南風風速增大，在內(nèi)陸一帶出現(xiàn)了南風急流，中心風速達到22m·s-1，此時在浙、閩、贛三省交界處存在西南氣流與東南氣流輻合，在粵東—閩西南一帶存在西南氣流與偏南氣流輻合，對應的在這兩個區(qū)域有兩條回波帶不斷生成，并向東北方向移動，此時降水強度有所增強；該時次850hPaEC細網(wǎng)格預報場風場在福建為較一致的偏南氣流影響，對中尺度的輻合線沒有預報出來（圖4c、d）。

圖4 3月4日20時、3月5日08時、11時、14時雷達回波（a、c、e、g）以及850hPa風廓線雷達（黑色風桿）、EC細網(wǎng)格預報場（紅色風桿）（b、d、f、h）圖

5日11時，在浙、閩、贛三省交界處仍存在著風速脈動，但較08時風場輻合變得更不明顯，從雷達回波圖上看，位于這一帶的回波結(jié)構也變得更加松散；而此時位于閩西南的偏北和偏南風向輻合更加明顯，從雷達回波圖上看，降水回波帶組織結(jié)構則變得更加密實，對應的在閩西南的降水集中性和強度也比南平—三明西部的降水要強；而該時次850hPa EC細網(wǎng)格預報場風場在福建沿海預報為一致的偏東氣流，到內(nèi)陸逐漸轉(zhuǎn)為偏南氣流，與實況風場偏差較大（圖4e、f）。到了14時，可以看到，原本位于浙、閩、贛三省交界處的回波帶迅速東移南壓，而位于閩西南的回波帶移速較慢，最后兩條回波帶自東北向西南匯合成一條回波帶，850hPa實況風場也能明顯看出位于福建西北部的輻合線迅速東移南壓，與南段輻合線合并為一條輻合線；此時850hPa EC細網(wǎng)格預報場風場在南平—三明一帶報出了一條明顯的風向輻合帶，在龍巖一帶則為一致的西南風控制（圖4g、h）。

由以上分析可以看出，從5日08時到11時，850hPa EC細網(wǎng)格預報場在閩西一帶存在著南風急流風速脈動，因此，EC細網(wǎng)格預報暴雨落區(qū)位于閩西一帶；而從風廓線雷達觀測的實況風場和雷達回波來看，此次過程存在兩條輻合線，一條由南平—三明一帶快速東移南亞，另一條從龍巖西部以較慢的速度向東移動，最終兩條輻合線合并為一條，位于北部的輻合線由于移速快，回波較為松散，因而累計降水量級不大；而位于南部的輻合線由于移速慢，回波較為密實，因而出現(xiàn)了暴雨。

3 與華東區(qū)域模式對比分析

從華東區(qū)域模式（WARMS 9km）累計降水預報場（圖1c）可以看出，其暴雨落區(qū)較EC細網(wǎng)格（圖1b）偏南，暴雨區(qū)范圍較EC細網(wǎng)格偏??；與實況場（圖1a）相比，華東區(qū)域模式的暴雨落區(qū)較實況場偏北，但落區(qū)和范圍均相較于EC細網(wǎng)格與實況更為接近。從3月4日（此次暴雨過程前一天）福建省≥50mm降水模式檢驗（表1）可以看出，華東區(qū)域模式TS評分遠高于其他幾個全球或者區(qū)域模式，并且其空報率最小，漏報率也很小。因此，在考慮強降水落區(qū)時，可以先對近期各家模式降水預報的準確率進行檢驗，選取準確率較高的模式作為主要參考。

表1 2019年3月4日福建省≥50mm降水模式檢驗情況

注：數(shù)據(jù)來源于氣象科學研究院聯(lián)合國家氣象信息中心研發(fā)的高分辨率區(qū)域數(shù)值預報檢驗評估系統(tǒng)。

4 結(jié)論與討論

（1）本次暴雨過程是受南支槽、低層切變線、低空急流、地面倒槽和弱冷空氣共同影響造成的。

（2）實際業(yè)務中，要加強模式預報場與實況場的對比分析，在發(fā)現(xiàn)模式預報場與實況已經(jīng)出現(xiàn)明顯偏離時，要結(jié)合物理量配置，對數(shù)值預報的暴雨落區(qū)進行訂正。

（3）在暴雨預報中不僅要考慮大尺度降水系統(tǒng)變化，也要考慮在有利的大尺度環(huán)流背景下激發(fā)的中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展。中尺度輻合線的強度和移速是預報此次暴雨落區(qū)的關鍵因素。

（4）數(shù)值預報產(chǎn)品雖已成為日常預報業(yè)務的重要的參考依據(jù)，但對中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展預報能力仍有較大誤差，因此，雷達回波及風廓線雷達等新型資料在短時臨近預報中的應用仍應加強。

（5）日常業(yè)務中，預報員要加強對模式的檢驗，選取近期預報結(jié)果更為穩(wěn)定，評分較高的模式作為主要參考依據(jù)。

[1] 陸忠艷,吳曉鋒,李萍,等.遼寧一次暴雨過程及暴雨落區(qū)預報失誤原因分析[J].氣象與環(huán)境學報,2014,30(6):31-36.

[2] 廖勝石,羅建英,梁岱云,等.一次廣西前汛期典型形勢下暴雨落區(qū)偏南的成因分析[C]//中國氣象學會2006年年會“災害性天氣系統(tǒng)的活動及其預報技術”分會場論文集,2016.

[3] 鄒錦明,楊曉琳,余青松.一次夏季暴雨過程預報失誤原因分析[J].高原山地氣象研究,2009,29(增刊):63-65.

[4] 黎惠金,覃昌柳,韋江紅.一次全區(qū)性較強降水空報的重大預報失誤過程分析[J].氣象, 2005,31(1):33-36.

[5] 葉朗明,雷琳,朱文超.5.23-24特大暴雨天氣過程預報失誤分析[J].氣象研究與應用, 2009,30(Z2):43-44.

P458.1+21.1

A

1673-8683(2020)01-0009-05