2020年“6.9”湖南致災(zāi)暴雨預(yù)報偏差及成因分析*

劉紅武，胡 燕，張 海，唐明暉，蔡瑾婕，陳紅專

(1．湖南省氣象臺，湖南 長沙 410006；2.氣象防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410006，3.懷化市氣象局，湖南 懷化418000)

暴雨是中國南方區(qū)域影響范圍最廣，發(fā)生頻次最多，次生災(zāi)害最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害天氣。對暴雨發(fā)生時段、落區(qū)的準(zhǔn)確預(yù)報，是發(fā)展預(yù)報預(yù)警技術(shù)的重要目的。因復(fù)雜地形、不同天氣尺度系統(tǒng)相互之間的影響等因素，極端性、局地性強的暴雨天氣往往難以被捕捉。目前已有許多學(xué)者開展了針對強降水預(yù)報偏差的研究。胡寧等[1]南前汛期暴雨個例偏差分析發(fā)現(xiàn)WRF模式較好地模擬出暖區(qū)線狀MCS有組織化發(fā)展的過程，張萍萍等[2]對2016年7月一次暖區(qū)極端降水的預(yù)報結(jié)果進行了偏差分析，研究發(fā)現(xiàn)數(shù)值模式對暖區(qū)降水過程的預(yù)報能力有限，提出短期時段可以從氣象因子異常值著手，短時或鄰近時刻可關(guān)注實況以及更高分辨率的數(shù)值預(yù)報結(jié)果。有關(guān)研究表明[3-7]，北京“7.21”大暴雨過程出現(xiàn)預(yù)報偏差的原因是多方面的，中尺度環(huán)境條件、太行山地形增幅作用、降水效率等都是此次極端降水過程預(yù)報偏差的形成原因。曹艷艷等[8]對寧波出現(xiàn)的特大暴雨預(yù)報進行了預(yù)報偏差分析，認為中尺度雨團受地形影響持續(xù)時間延長。符嬌蘭等[9]對華北兩次冷渦降水成因和預(yù)報偏差的對比分析得出數(shù)值模式的誤差主要來源于對動力條件預(yù)報過強導(dǎo)致的降水空報(冷渦成熟期)。趙強[10]分析了陜西一次暴雨過程預(yù)報偏差成因，發(fā)現(xiàn)地面鋒生是對流性暴雨的觸發(fā)條件。周慧等[11-12]對長江流域三類暴雨過程檢驗預(yù)報性能，發(fā)現(xiàn)模式對降水預(yù)報的偏差主要為100 mm以上的大暴雨中心位置及強度有較大偏差，天氣系統(tǒng)偏差是導(dǎo)致降水偏差的主要成因。2016年主汛期各家主流模式對西南渦降水預(yù)報能力最差，對高空槽降水預(yù)報較好[13]。由于全球模式對于暖區(qū)暴雨預(yù)報能力有限，無法準(zhǔn)確理解局地地形對暴雨的抬升等作用，導(dǎo)致暖區(qū)暴雨偏差較大，多個例分析表明鋒前強西南急流中的水汽輻合區(qū)是預(yù)報的一個重要預(yù)報指標(biāo)[14]。

湖南地處亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，據(jù)1961年以來55年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，表明6月暴雨發(fā)生頻次最多，湘西、湘北區(qū)域性暴雨最多[15]。2020年6月8—10日湖南出現(xiàn)一次局地性強，短時雨強大、大暴雨分散的對流性暴雨天氣，因災(zāi)死亡7人，失蹤1人，直接經(jīng)濟損失達8.54億元，僅湘西州保靖縣就發(fā)生3起地質(zhì)災(zāi)害，其中碗米坡鎮(zhèn)拔茅村發(fā)生1起山體滑坡，造成4人死亡。主流數(shù)值模式預(yù)報和預(yù)報員經(jīng)驗暴雨預(yù)報均預(yù)報失敗，暴雨落區(qū)出現(xiàn)較大偏差。本文擬從高低空系統(tǒng)相互作用、水汽輸送特征、動力特征等方面進行成因分析，以期找出降水預(yù)報偏差的原因，為今后對流性暴雨提供一定參考。

1 過程實況及預(yù)報對比

2020年6月8—9日，湖南出現(xiàn)了一次極端性、局地性強的暴雨天氣過程，本次過程具有單站雨量累計雨量大、大暴雨落區(qū)分散、短時降雨強等特點。其中9日08:00至10日08:00(北京時，下同)湖南共計381個站出現(xiàn)暴雨，67個站出現(xiàn)大暴雨，日最大雨量211.1 mm(湘西州保靖縣)，出現(xiàn)433站短時暴雨，其中最大小時雨強85.4 mm(長沙市雨花區(qū)政府站，9日21—22時)。

對比歐洲中心數(shù)值預(yù)報(簡稱：ECMWF)、中國氣象局全球同化預(yù)報系統(tǒng)(簡稱：CMA-GFS)、中國氣象局上海數(shù)值預(yù)報模式系統(tǒng)(簡稱：CMA-SH9)8日20:00起報的9日08:00至10日08:00 24 h降雨量預(yù)報(圖1)，發(fā)現(xiàn)模式對湘西地區(qū)(張家界、湘西州)的暴雨、大暴雨中心出現(xiàn)漏報；對湘中地區(qū)(懷化中部、婁底、湘潭)的大到暴雨，各家模式都有預(yù)報，但強度偏弱、落區(qū)偏南；對湘東南地區(qū)(株洲、郴州、永州、株洲南部)均做出了暴雨到大暴雨的預(yù)報，出現(xiàn)明顯空報。進一步檢驗?zāi)Ｊ降姆€(wěn)定性發(fā)現(xiàn)(圖略)：以6月9日08：00至10日08：00 ECMWF降雨預(yù)報為例，隨著預(yù)報時效的臨近，強降水中心的范圍有所減小，對湘中地區(qū)的降雨有所預(yù)報，但強度遠小于實況，且主要降水中心位置偏南。模式降雨預(yù)報與實況落區(qū)、強度偏差大，但主流模式預(yù)報較為穩(wěn)定，使得預(yù)報員不傾向于對模式做出過多調(diào)整。因此，9日省臺主觀預(yù)報(圖略)為湘東南暴雨，湘東北大雨，其他地區(qū)小到中雨，落區(qū)和量級均出現(xiàn)較大偏差。

2 偏差成因分析

2.1 環(huán)流特征

分析200 hPa高空急流演變(圖2)，8日20:00至9日08:00 200 hPa河套至長江流域地區(qū)西風(fēng)急流顯著增強，湖南中西部地區(qū)處于高空急流入口區(qū)右側(cè)，有利于與低層輻合系統(tǒng)形成耦合作用，加強對流上升運動。500 hPa (圖略)9日08:00中高緯為兩槽一脊的經(jīng)向環(huán)流，貝加爾湖以東地區(qū)為高壓脊控制，河套至青藏高原東部有一深厚低槽發(fā)展，長江以南大部分地區(qū)均為正變高；9日20:00副熱帶高壓西伸加強，588 dagpm脊線位于20°N，西脊點延伸至110°E，湖南處于副高北界邊緣暖濕不穩(wěn)定氣流中，高空鋒區(qū)穩(wěn)定在40°N以北，表明此次過程強降雨期間，湖南無明顯冷空氣影響，強降雨表現(xiàn)為暖區(qū)暴雨的特點。ECMWF、CMA-GFS、CMA-SH9模式均對副高西脊點預(yù)報偏東5～10個經(jīng)度，對副高強度預(yù)報偏弱，這也是導(dǎo)致暴雨落區(qū)模式預(yù)報偏南的主要原因之一。

850 hPa風(fēng)場表明整個暴雨期間湖南上空有兩支暖濕急流的存在(圖3),一支從印度洋上空經(jīng)中南半島，將孟加拉灣的水汽輸送至華南-江南一帶，另一支將副熱帶高壓西北側(cè)的水汽從南海輸送至湖南上空，強烈的暖濕急流使得湖南上空形成高能高濕的大氣不穩(wěn)定層結(jié)。從急流日變化可以看出，8日20:00西南急流呈東北-西南走向，急流軸位于湘南—華南，急流中心最大風(fēng)速達20 m/s，副熱帶高壓西北側(cè)的西南風(fēng)進入內(nèi)陸后轉(zhuǎn)向為東風(fēng)或東南風(fēng)，在長江流域至湖南北部與西南急流形成氣旋性輻合，9日08:00湘西地區(qū)位于西南風(fēng)與東南風(fēng)切變中，且位于高空急流入口區(qū)右側(cè)，動力抬升增強，出現(xiàn)區(qū)域性暴雨或大暴雨，9日20:00長江流域一帶的東南風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，低空氣旋性渦旋增強，進一步加強了大氣的斜壓不穩(wěn)定性，同時低空西南急流略有東移南壓，低渦緩慢東移至湘中地區(qū)，是造成該地區(qū)出現(xiàn)暴雨天氣的直接原因。ECMWF、CMA-GFS、CMA-SH9模式預(yù)報低空切變線位置明顯偏南，急流預(yù)報在湘東南地區(qū)，急流出口區(qū)均比實況偏南(圖略)。

圖1 2020年6月9日08：00至10日08：00累計降雨量分布及各中心數(shù)值模式預(yù)報系統(tǒng)8日20:00起報的9日08：00至10日08：00雨量比較(mm)

圖2 200 hPa流場與風(fēng)矢量圖(m/s)(基于國家測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站審圖號為GS(2016)2948號和GS(2016)1550標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改，下文同)

圖3 850 hPa風(fēng)場變化

2.2 水汽條件及輸送特征

2.2.1 水汽輸送路徑

水汽通量散度和比濕分析表明(圖略)，比濕大于16g/kg的大值區(qū)位于湖南中西部地區(qū)，湖南西北部、東部水汽通量散度均達-12×10-6g·m·kg-1·s-2，表示該區(qū)域內(nèi)絕對濕度大、且有顯著水汽匯合和聚集。利用HYSPLIT4.0模式的拉格朗日追蹤算法，以12 h為間隔輸出一次后向軌跡。采用簇分析算法聚類模擬后向軌跡，根據(jù)所有簇的空間方差增長率(TSV)變化確定最終聚類軌跡條數(shù)。首先計算3個暴雨區(qū)域的后向軌跡，初始高度選取800 m、1 500 m、3 000 m代表925 hPa、850 hPa、700 hPa，初始時間分別選擇6月9日08:00和 6月10日08:00，追蹤時間間隔為12 h的后向168 h水汽氣團軌跡，模擬高度最大不超過10 km。

對三個暴雨區(qū)域強降雨時段的168 h后向軌跡追蹤結(jié)果(圖4)分析可見，湘西北暴雨區(qū)域低層水汽全部來自南海(圖4a)，850 hPa及以下層次水汽氣團先以偏南氣流傳輸再轉(zhuǎn)為偏東南氣流，暴雨發(fā)生前24 h以偏東氣流傳輸至暴雨區(qū)，水汽呈渦旋輸送方式，這與前述分析低空氣旋性渦旋加強是本次過程主要動力條件相一致。700 hPa中層水汽來自孟加拉灣，先以西南氣流傳輸至青藏高原以南，傳輸過程中高度起伏大，到6日08:00氣團高度出現(xiàn)上升，可能是遇到青藏高原阻擋，水汽爬升后繼續(xù)以偏西氣流輸送至暴雨區(qū)。湘中區(qū)域暴雨區(qū)700 hPa及以下水汽均來自南海(圖4b)，先以偏南氣流傳輸?shù)絻蓮V地區(qū)，隨時間變化依次以西南氣流、東南氣流、東北氣流、西北氣流傳輸，傳輸路徑呈現(xiàn)明顯的渦旋狀輸送，類似臺風(fēng)的氣旋式環(huán)流，這在內(nèi)陸地區(qū)非臺風(fēng)影響的暴雨天氣過程中十分罕見，為內(nèi)地暖區(qū)暴雨預(yù)報提供新的思路。同時發(fā)現(xiàn)，6月9日08時邊界層水汽氣團出現(xiàn)顯著下降，中低層水汽氣團上升，這也使?jié)駥蛹雍瘢麑痈邼駷楸┯陞^(qū)提供更有利的水汽條件。湘西暴雨區(qū)(圖4c)的對流性降雨造成了嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害，降雨集中時段主要在9日夜間到10日凌晨，追蹤水汽軌跡發(fā)現(xiàn)，700 hPa中層水汽來自于印度一帶，850 hPa水汽來自長江流域中下游地區(qū)，而邊界層水汽來自東海，水汽傳輸高度變化不大。

綜上，三個暴雨區(qū)水汽源地和輸送方式明顯不同，湘西北、湘中中低層水汽來自南海，以氣旋式渦旋傳輸，湘西中低層水汽來自東海和長江中下游，以偏東路徑輸送為主。這支以渦旋形式輸送的偏東氣流各家數(shù)值模式風(fēng)場信息均未能捕捉到，這可能是導(dǎo)致“6.9”暴雨落區(qū)漏報的關(guān)鍵原因之一。

2.2.2 水汽貢獻率

通過對水汽氣團模擬后向運動軌跡進行聚類，分析主要水汽匯合層不同水汽通道對暴雨區(qū)的貢獻大小。設(shè)定湘西北、湘中、湘西三個暴雨區(qū)域為追蹤區(qū)域，采用HYSPLIT4.0模式聚類算法得到空間方差變化率(TSV)，根據(jù)方差突變值確定聚類條數(shù)。700 hPa、850 hPa、925 hPa的TSV均聚類到4條軌跡時陡增，由前述知800 m和1 500 m水汽軌跡接近，因此對暴雨區(qū)選取700 hPa、925 hPa水汽匯合層為代表層分析4條聚類水汽氣團軌跡計算貢獻率。

分析表明，700 hPa主要有四條水汽傳輸通道，湘西北暴雨區(qū)通道二來自孟加拉灣(圖5a)，水汽貢獻率占比重最大為40%，通道一來自印度，以西南路徑傳輸至湖南，貢獻率為29%；湘中暴雨區(qū)通道四來自南海(圖5b)，水汽貢獻率占比重最大為41%，通道三來自阿拉伯海，以西南路徑經(jīng)中南半島傳輸至湖南，貢獻率為31%；湘西暴雨區(qū)通道三來自孟加拉灣，水汽貢獻率占比重最大為43%(圖5c)。925 hPa主要有四條水汽傳輸通道，湘西北暴雨區(qū)通道一來自南海，西南季風(fēng)將水汽經(jīng)中南半島傳輸，水汽貢獻率占比重最大為47%，通道四來自太平洋，以偏東氣流傳輸至湖南，貢獻率為12%(圖5d)；湘中暴雨區(qū)有三條通道均來自南海和孟加拉灣(圖5e)，其中通道二水汽來自南海，水汽貢獻率占比重最大為67%；湘西暴雨區(qū)南海和孟加拉灣水汽輸送達47%，也有一支以偏東路徑從太平洋輸送水汽的通道，貢獻率為8%(圖5f)。

綜上，中低層均存在四條水汽傳輸通道，其中湘西北、湘西暴雨區(qū)對流層中層、邊界層水汽源地主要為孟加拉灣和南海，以夏季盛行的西南季風(fēng)向湖南輸送，均存在一支偏東氣流傳輸通道，湘中暴雨區(qū)水汽源地中低層均來源于南海。

2.2.3 暴雨區(qū)域水汽收支

通過對對流層不同層次湘中以北區(qū)域各收支邊界的水汽輸送量時序變化分析(圖6)，各邊界的主要水汽輸入、輸出來源層次均為700 hPa以下的對流層低層。南邊界水汽輸入700 hPa以下貢獻率遠大于對流層中、高層，發(fā)現(xiàn)對流層低層水汽輸入出現(xiàn)2個波峰，且與強降水發(fā)生時段相對應(yīng)，起到很好的指示作用。西邊界整層為水汽凈收入，水汽輸送比南邊界小一倍左右。東邊界為主要的輸出邊界，對流層低層水汽輸出在暴雨發(fā)生后出現(xiàn)明顯增大，另外在暴雨發(fā)生前東邊界也為暴雨區(qū)提供了少量水汽流入，這與前述軌跡分析中有旋轉(zhuǎn)的東北氣流輸入至暴雨區(qū)結(jié)論一致。北邊界是暴雨區(qū)域的主要輸出邊界，基本各層均為凈輸出。

圖4 暴雨區(qū)空氣塊168 h后向軌跡追蹤注：實線分別代表氣塊所在高度(紅線800 m，藍線1 500 m，綠線3 000 m)

圖5 6月7日08:00至11日08:00水汽后向軌跡聚類數(shù)量百分比

圖6 6月7日08:00—11日08:00湖南暴雨過程對流層低、中、高層水汽收支演變(107 kg·s-1)

分析暴雨區(qū)域各邊界整層水汽通量演變及收支特征(圖7a)，南邊界、西邊界的水汽輸入量分別為6.65×107kg·s-1、5.07×107kg·s-1，東邊界、北邊界水汽輸出量分別為5.43×107kg·s-1，3.67×107kg·s-1，可見南邊界是主要的水汽輸入邊界，西邊界次之，北邊界和東邊界為水汽的輸出邊界，東、西邊界輸出、輸入水汽通量相當(dāng)，這與前述水汽輸送貢獻率的分析結(jié)論一致，來自南邊界的孟灣和南海水汽對暴雨區(qū)貢獻率最大，且暴雨區(qū)域內(nèi)水汽收入為正，說明水汽匯合于暴雨區(qū)。從整層收支邊界演變看(圖7b)，南邊界、西邊界水汽輸入呈同位相特征，波峰階段與暴雨時段相對應(yīng)。另計算水汽收支方程中左邊三項(表1)，發(fā)現(xiàn)水汽局地變化項遠小于比散度項、垂直輸送項，與之相比小兩個量級，因此可忽略該項對暴雨區(qū)的水汽收支影響。此次過程暴雨區(qū)的整層水汽輻合主要受水汽散度項和垂直輸送項影響，其中散度項貢獻率大于垂直輸送項，可見水平水汽通量輻合是暴雨區(qū)水汽來源的主要形式。

表1 6月7日08:00至11日08:00的時間平均區(qū)域整層水汽收支(單位：10-4 kg·m-2·s-1)

2.3 動力條件

強降水的發(fā)生必須有合適的抬升條件和初始擾動相配合，強盛的上升運動有利于克服對流抑制，對流系統(tǒng)獲得發(fā)展。從物理量沿112°E經(jīng)向剖面(圖8a)可以看出，強降水發(fā)生時(9日20時)，湘中以北地區(qū)(27°N以北)存在有利的散度場配置，低層輻合、高層輻散結(jié)構(gòu)明顯，輻合中心位于925 hPa，輻散中心位于550 hPa，800 hPa附近表現(xiàn)為無輻散層。散度等值線越往北梯度越大，輻合輻散的向上變換越快，說明北側(cè)環(huán)流結(jié)構(gòu)相對淺薄，而28°N附近輻合、輻散結(jié)構(gòu)最為完整，散合中心也位于該地區(qū)，與9日夜間湘西、湘中暴雨區(qū)域吻合。從湘中以北區(qū)域平均散度時序演變(109°～113°E，27°～30°N)(圖8b)分析，8日20:00—9日08:00地面至邊界層出現(xiàn)強上升運動，對流層中低層均為下沉運動，上升區(qū)淺薄。整個強降雨期間500 hPa以下均為輻合區(qū)，輻合中心出現(xiàn)在9日08:00—20:00 950 hPa，可見“6.9”暴雨過程強的上升運動和低層輻合、高層輻散有利配置存在一定的時間差，這也增加了預(yù)報的難度。

為深入分析此次強降水過程的動力特征和環(huán)流結(jié)構(gòu)，引入垂直螺旋度和位渦等綜合物理量。垂直螺旋度是垂直速度與渦度垂直分量的反映，可表征天氣系統(tǒng)動力場結(jié)構(gòu)。從螺旋度和流場的分布(圖9a)可以看出，強降水發(fā)生時環(huán)流結(jié)構(gòu)較為清晰，低緯對流層中低層偏南氣流強盛，950 hPa以下尤為明顯，與北側(cè)偏北擾動在28°N交匯，輻合線位置隨高度向南傾斜，伸展到700 hPa附近，環(huán)流結(jié)構(gòu)相對完整但不深厚。低層正螺旋度中心最大值超過0.7×10-6m·s-2，高層負中心，對應(yīng)著向上伸展的垂直運動和高低層有利的渦旋運動。垂直螺旋度分布是非垂直軸線上正負相對的經(jīng)典配置，中心軸線隨高度向南傾斜，說明此次過程的較大范圍垂直環(huán)流并不是特別深厚和強盛。位渦可以綜合反映大氣動力、熱力性質(zhì)的物理量，與降水發(fā)生發(fā)展的物理機制密切相關(guān)。從850 hPa位渦分布來看(圖9b)，湖南地區(qū)為大片正位渦，東部最大值達0.6 PVU，西部0.4 PVU，但高值區(qū)與暴雨落區(qū)不完全對應(yīng)。

圖7 6月7日08:00—11日08:00 水汽收支(單位：107 kg·s-1)

圖8 物理量剖面圖(散度，單位：10-5 s-1;垂直速度，單位: 10-2 m·s-1)

圖9 6月9日20:00物理量垂直剖面和空間分布

2.4 熱力條件

大氣的熱力特征和不穩(wěn)定能量分布決定了對流是否能夠自主發(fā)展，對強降水的強度和持續(xù)時間有著較好的指示意義。9日20:00湖南地區(qū)存在一定的對流有效位能(圖10a)，湖南東部、西南部大于700 J·kg-1以上，大值區(qū)呈塊狀分布，最大中心達到1 000 J·kg-1；K指數(shù)和抬升指數(shù)同樣空間上表現(xiàn)為東北-西南走向的帶狀分布，湖南大部分區(qū)域的K指數(shù)都處于38 ℃以上，表明具備對流發(fā)生的熱力條件(圖10b)；抬升指數(shù)中心值大于3 ℃，該區(qū)域?qū)咏Y(jié)相對不穩(wěn)定，蘊含著較大的能量(圖10c)。強對流參數(shù)空間分布顯示，湘中及偏南地區(qū)存在較好的熱力條件，有利于該地區(qū)對流性暴雨的發(fā)生，但對湘西、湘西北區(qū)域暴雨指示作用不明顯。

圖10 6月9日20:00湖南區(qū)域物理量分布

圖11 6月7日08:00—11日08:00長沙、婁底對流參數(shù)對比

圖12 6月7日08:00至11日08:00

3 大暴雨中心的對流性特征

前述分析可見，此次過程中環(huán)境場條件和物理量的配置并不是特別有利，次級環(huán)流的完整性以及垂直運動的伸展高度都不是很好。選擇模式預(yù)報偏差較大的兩個暴雨中心(長沙、婁底)從對流有效位能、K指數(shù)、抬升指數(shù)等強對流參數(shù)的演變來分析其有利條件(圖11)，強降水開始發(fā)展時(9日08:00)，長沙和婁底附近都具有較高的對流潛勢，能量不斷集聚、孕育對流活動，隨著強降水的產(chǎn)生，能量迅速釋放，各參數(shù)斷崖式下降。前期熱力參數(shù)的極值對比，婁底高于長沙，相應(yīng)的婁底日降雨量也較大；同時婁底站對流參數(shù)下降時次略早于長沙，表明婁底附近的降水開始得更早，9日白天能量已經(jīng)開始釋放。從假相當(dāng)位溫的垂直梯度演變來看，強降水發(fā)生之前兩站的梯度超過4 ℃/km，均具有下暖濕上干冷的不穩(wěn)定層結(jié)，強降水發(fā)生后，婁底站的大氣不穩(wěn)定性減小，長沙站降為負值、大氣層結(jié)穩(wěn)定。

整個強降雨時段高比濕穩(wěn)定維持(圖12a)，為13 g/kg以上，強降雨發(fā)生前濕層位于對流層中層，到9日08:00降雨發(fā)展時，90%以上的濕層厚度變化不大，濕層高度迅速降低，800 hPa以下的低層相對濕度較高，低層大氣趨于飽和，預(yù)示著對流性暴雨的接地。垂直風(fēng)切變相對較小，在降雨最強時(9日20:00)降到最低，小于3 m/s(圖12b)。較小的風(fēng)切變有利于降雨過程中保持相對小的高空風(fēng)速，減小對流云團的云砧，降低液態(tài)水在空中的蒸發(fā)，提高降水效率，為對流性降雨的出現(xiàn)提供環(huán)境條件。

4 結(jié)論

2020年“6.9”湖南致災(zāi)暴雨過程主、客觀預(yù)報均出現(xiàn)明顯偏差，本文從環(huán)流背景、水汽條件、動力條件等方面進行偏差成因探討，得到如下結(jié)論：

(1)高低空急流與低空渦旋的有利配置是導(dǎo)致“6.9”暴雨的主要影響系統(tǒng)，高空西風(fēng)急流顯著加強、低空兩支暖濕氣流匯合時段與降雨加強時段一致。

(2)湘西北、湘中中低層水汽以少見的氣旋式渦旋路徑傳輸至暴雨區(qū)，湘西中低層水汽以偏東路徑輸送為主。這支以渦旋形式輸送的偏東氣流數(shù)值模式均未能捕捉到，這可能是導(dǎo)致“6.9”暴雨落區(qū)漏報的關(guān)鍵原因之一。

(3)暴雨區(qū)中低層存在四支水汽傳輸通道，水汽源地主要為孟加拉灣和南海，即水汽輸入主要來自南邊界，西邊界次之，且各邊界水汽輸入、輸出均來自對流層低層，暴雨區(qū)域內(nèi)水汽收入為正；南邊界、西邊界水汽輸入呈同位相特征，波峰階段與暴雨時段相對應(yīng)。另外，水汽局地變化中散度項貢獻率大于垂直輸送項，水平水汽通量輻合是暴雨區(qū)水汽來源的主要形式。

(4)暴雨發(fā)生階段，地面至邊界層為上升運動，最大輻合中心位于950 hPa附近，但強的上升運動和低層輻合、高層輻散有利配置存在一定的時間差；垂直螺旋度分布下正上負，中心軸線隨高度向南傾斜，為非經(jīng)典對稱的有利配置，位渦也表現(xiàn)為大值區(qū)與暴雨落區(qū)存在偏差，特別是湘西北、湘中區(qū)域。對流參數(shù)分析表明湘西、湘西北區(qū)域不穩(wěn)定能量大值與暴雨落區(qū)不一致。

(5)大暴雨中心單站物理量特征分析發(fā)現(xiàn)，暴雨發(fā)生時均具有大的對流潛勢，且存在下暖濕上干冷的不穩(wěn)定層結(jié)，濕層高度下降至對流層低層，垂直風(fēng)切變也較小，隨著強降水的產(chǎn)生各參數(shù)斷崖式下降，大氣層結(jié)從不穩(wěn)定轉(zhuǎn)為穩(wěn)定。