一次中尺度天氣過程的診斷分析及預(yù)報

潘婭婷

昆明市氣象臺，云南昆明 650034

0 引言

2011年汛期以來，昆山市降雨量明顯偏少，部分縣區(qū)出現(xiàn)旱情。主汛期結(jié)束后，9月15日～16日，江蘇省滇中地區(qū)出現(xiàn)了明顯的降雨過程，昆明、楚雄、玉溪相繼出現(xiàn)中到大雨或暴雨的天氣，昆山市12個站點中8個站點出現(xiàn)了中雨或大雨量級的降水，≥10mm有8站次，≥25mm有3站次，其中嵩明站接近暴雨量級，達(dá)49.8mm。該過程持續(xù)時間短，降水時段主要集中在15日-16日夜間，此次降水過程對緩解當(dāng)?shù)睾登槠鸬搅酥匾饔谩?/p>

秋季是夏季環(huán)流逐漸向冬季環(huán)流轉(zhuǎn)變的時期，2011年秋季的降水分布具有極不均勻的特征[1]。那么造成這種降水分布特點的原因有哪些？直接影響系統(tǒng)是大尺度系統(tǒng)還是中小尺度系統(tǒng)，它的物理量場分布特征如何？本文通過對一次降水過程的診斷分析，初步分析其發(fā)生的原因以及各物理量場的變化，希望發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生降水分布不均的直接或間接影響因素，為今后的類似天氣預(yù)報提供有效參考。

1 資料

利用MICAPS資料及本場小圖報降水資料，以及NCEP一天4次的再分析資料（2.5°×2.5°）和歐洲中心、日本、T639數(shù)值產(chǎn)品資料，分析了9月15日夜間至16日上午昆山市出現(xiàn)的一次明顯降雨過程。

2 環(huán)流背景分析

15日8時500hpa高空圖上，中高緯為兩槽一脊型，在烏拉爾山附近有阻塞高壓形成，在貝加爾湖和巴爾喀什湖間存在一橫槽，并偏北東移，橫槽的移動有利于引導(dǎo)冷空氣南下。在低緯地區(qū)，西太平洋副熱帶高壓位置偏東，584線北抬至30°N以北，在廣西有一低值區(qū)存在，并停滯少動，江蘇省大部為偏南氣流控制，在川滇交界處存在一個弱輻合區(qū)，該輻合區(qū)維持時間較短。15日20時，500hpa上江蘇省逐漸轉(zhuǎn)為偏西或西偏北氣流影響，在川滇間的輻合區(qū)減弱略東移，中心在昭通附近。16日8時，500hpa上在滇中地區(qū)出現(xiàn)一個準(zhǔn)南北向的輻合區(qū)，并逐漸減弱。15日20時700hpa上滇中以東氣流的偏南分量增大，在騰沖、臨滄與昆明、蒙自間出現(xiàn)弱切變，該切變一直維持到16日8時以后才逐漸減弱消失。

從中低層形勢圖的分析中可以得出，中層存在高空槽后引導(dǎo)的弱冷空氣入侵，低層有偏南暖濕空氣的輸送，二者成為該次過程的天氣尺度影響系統(tǒng)。

3 地面圖及衛(wèi)星云圖分析

3.1 地面圖風(fēng)場分析

分析15日8時～16日8時云南小圖報中總云量及風(fēng)向風(fēng)速變化圖可以看出，15日8時～14時2個時次昆明轄區(qū)內(nèi)12個站點的風(fēng)向較亂，風(fēng)速較小。到當(dāng)天20時，昆山市大部縣區(qū)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)或南風(fēng)，而尋甸和曲靖的馬龍則吹東北風(fēng)，并在嵩明附近形成一個小輻合區(qū)，此種風(fēng)場分布有利于水汽小范圍的輸送和輻合，但維持時間較短。其次，嵩明境內(nèi)山地較多，地形的抬升作用也較明顯[2]，對該地出現(xiàn)短時強(qiáng)降水提供了較好的動力條件。可以看出，該過程以小范圍的輻合抬升運動為主，是中小尺度天氣系統(tǒng)為直接影響系統(tǒng)的一次過程。

3.2 衛(wèi)星云圖分析

15日在四川南部至遼東半島，存在一條東北西南走向的云帶，其中在四川南部與昆山市東川交界處，出現(xiàn)了較強(qiáng)的輻合云團(tuán)，云團(tuán)尺度在200km左右，該云團(tuán)自北向東南偏東方向移動，并逐漸減弱。到15日夜間，隨著該切變云系的減弱東移，在江蘇省西南部形成一股水汽輸送帶，富含水汽的對流云團(tuán)東移影響我區(qū)。從16日凌晨開始，在昆山市與楚雄州交界處逐漸形成新的準(zhǔn)南北向輻合云帶，并逐漸東移影響昆山市。幾次輻合云帶的形成和移動，影響區(qū)域基本都維持在滇中地區(qū)，并且強(qiáng)度較強(qiáng)，最終導(dǎo)致昆山市轄區(qū)內(nèi)8個縣區(qū)出現(xiàn)短時強(qiáng)降水天氣。

4 物理量場分析

4.1 渦度場、散度場、垂直速度場分析

分析14日20時～16日20時700hpa渦度場得出，在該時段內(nèi)滇中地區(qū)都為正渦度區(qū)，而散度場在該層上既有正值區(qū)，又有負(fù)值區(qū)，與渦度場相比對降水落區(qū)的指示性較差。14日20時～16日8時700hpa上垂直速度都為負(fù)值，云南省大部出現(xiàn)較大范圍的上升區(qū)，尤其在15日8時到15日20時間，負(fù)速度值較大，在滇西南、滇南至滇中地區(qū)都為較大的負(fù)值區(qū)[3]，在滇中一帶最大垂直速度超過-20×0.01s-1。由此看出該次過程物理量高低層配置并不利于持續(xù)強(qiáng)降水的發(fā)生，但是一定范圍內(nèi)的抬升運動對于低層水汽的輸送仍然是有利的，對產(chǎn)生短時強(qiáng)降水起到了直接促發(fā)作用。

4.2 比濕場分析

從14日20時至16日20時700hpa比濕場來看，這個時段云南省都有較高的比濕，尤其在滇西南至滇中一帶，比濕值較大。說明西南季風(fēng)為該過程提供了較充沛的水汽，孟加拉灣成為該過程水汽的主要輸送源地。

5 數(shù)值預(yù)報模式產(chǎn)品預(yù)報場分析

隨著數(shù)值模式預(yù)報水平的逐年提高，多種數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品已成為預(yù)報員在預(yù)報工作中的重要參考。其中，歐洲中心的數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品在天氣尺度環(huán)流背景的分析方面具有較高的參考價值[4]，而日本對我國的降水預(yù)報及東南沿海的海浪預(yù)報等要素預(yù)報具有較強(qiáng)優(yōu)勢[5]，我國的T639降水預(yù)報，由于時間尺度較小，對短期預(yù)報具有較好的參考意義。通過對三種數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的分析對比，希望能從中發(fā)現(xiàn)一種分析中小尺度天氣系統(tǒng)方面具有優(yōu)勢的預(yù)報產(chǎn)品。

5.1 歐洲中心中低層預(yù)報風(fēng)場分析

12日20時起報預(yù)報14日20時～15日20時500hpa形勢場，四川南部與東川、昭通交界處有弱輻合生成，到16日逐漸減弱消失。13日20時起報預(yù)報14日20時500hpa形勢場，滇中以西存在南北向的風(fēng)向切變，而15日20時昆山市北部、西部有風(fēng)向切變出現(xiàn)。14日20時起報預(yù)報15日20時500hpa形勢場，昆山市北部出現(xiàn)弱的風(fēng)速切變。從低層700hpa風(fēng)場預(yù)報來看，12日20時起報14日20時，昆山市北部有弱切變生成，15日20時在滇中以西出現(xiàn)切變。13日20時起報14日20時，江蘇省為高壓外圍的偏南氣流影響，15日20時在滇中以西仍有切變存在。14日20時起報預(yù)報15日20時滇中以西有弱風(fēng)向切變生成，14日、15日的高低層形勢預(yù)報與實況基本吻合，但在形勢圖上表現(xiàn)較弱。

由上面可以得出，歐洲中心在中短期形勢預(yù)報場中對中尺度系統(tǒng)的預(yù)報具有較好的參考價值，但是在系統(tǒng)的演變和對降水落區(qū)預(yù)報的指導(dǎo)作用方面仍存在局限，需要通過對其它資料的分析來進(jìn)行彌補(bǔ)。

5.2 日本和T639降水預(yù)報對比分析

通過分析日本和T639兩種模式預(yù)報產(chǎn)品在12日20時～14日20時不同起報時段對15日～16日兩天降水的預(yù)報，可以看出兩種模式只有日本降水模式在12日20時和13日20時起報預(yù)報15日、16日在昆明格點有20mm以上的降水，其它起報時段預(yù)報為10mm以下的降水。由此看出對這次降水過程，日本降水預(yù)報比T639降水預(yù)報效果更好，尤其是72小時預(yù)報及中期（4天～7天）預(yù)報結(jié)果更為準(zhǔn)確，具有較好的參考價值。

6 結(jié)論

1）該次過程天氣尺度系統(tǒng)影響較弱，主要以中小尺度系統(tǒng)影響為主；2）該次過程的物理量高低層配置不利于持續(xù)性強(qiáng)降水的產(chǎn)生，物理量對降水落區(qū)及強(qiáng)度的指示作用較弱；3）數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品對于中小尺度系統(tǒng)的預(yù)報存在局限性，尤其在系統(tǒng)的演變以及對降水落區(qū)預(yù)報的指導(dǎo)作用方面仍存在局限性，需要通過對其它資料的分析來進(jìn)行彌補(bǔ)；4）中小尺度系統(tǒng)影響產(chǎn)生的天氣過程，短期預(yù)報對降水落區(qū)及降水量級方面較難準(zhǔn)確預(yù)報，但可以通過分析實況資料等手段，在短時臨近預(yù)報中進(jìn)行修正和彌補(bǔ)。

[1]秦劍，琚建華，解明恩，等著.低緯高原天氣氣候氣象出版社[M].1997：25-30.

[2]朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等著.天氣學(xué)原理與方法氣象出版社[M].4版，2007，7：110-115.

[3]姚文清，徐祥德.一次特大暴雨形成中天氣尺度和次天氣尺度系統(tǒng)的作用[J].應(yīng)用氣象學(xué)報，2003，6，14，3：287-298.

[4]周文志，薛榮康.數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品在桂林暴雨預(yù)報中的應(yīng)用研究[J].廣西氣象，2004，3，25，1：1-3.

[5]徐文正，王善芳，崔建云.天氣在線降水預(yù)報與日本傳真圖的對比檢驗[J].山東氣象，2005，3，25，1：20-21.