伊春市2013年8月區(qū)域性暴雨天氣過(guò)程分析

吳 桐,關(guān)寧欣

(1.伊春市氣象局，黑龍江 伊春 153000;2.牡丹江市氣象局，黑龍江 牡丹江157000)

1 引言

2013年汛期期間，黑龍江省部分地區(qū)出現(xiàn)了近30 a一遇的災(zāi)害性暴雨天氣，部分河流超出警戒水位，汛情形勢(shì)嚴(yán)峻。伊春地區(qū)歷年較大的降水過(guò)程主要集中在七月下旬到八月上旬，但達(dá)到暴雨量級(jí)的過(guò)程較少。汛期期間，伊春地區(qū)出現(xiàn)洪澇、泥石流等災(zāi)害，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失，因受小興安嶺區(qū)域地理環(huán)境影響，伊春地區(qū)降水的突發(fā)性、局地性更為顯著，預(yù)報(bào)工作更難進(jìn)行。

本次過(guò)程達(dá)到暴雨量級(jí)的區(qū)域主要集中在伊春中南部地區(qū)，嘉蔭流域已經(jīng)超出警戒水位，所以此次降水給防汛抗洪工作、保障農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)工作帶來(lái)了巨大的影響。本文對(duì)此次降水過(guò)程進(jìn)行技術(shù)總結(jié)，對(duì)此類極端天氣預(yù)報(bào)誤差進(jìn)行評(píng)定分析，揭示其成因，尋找此類天氣過(guò)程預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)。

2 降水實(shí)況

8月12-14日的降水為一次自南向北的過(guò)程，雨量較大時(shí)段主要集中在12日-13日白天，其中12日24 h內(nèi)朗鄉(xiāng)累計(jì)降雨量為70.9mm，五個(gè)區(qū)站累積量在10-30 mm之間；13日夜間鐵力地區(qū)降雨量達(dá)到41.0 mm，14日金山屯地區(qū)降雨量達(dá)到58.1 mm，其余地區(qū)中到大雨不等。過(guò)程結(jié)束后15日伊春部分地區(qū)仍有降水，其中鐵力桃山地區(qū)雨量達(dá)到10 mm，16-18日全市又有一次較大降水過(guò)程。此次降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，且兩次較大降水過(guò)程連續(xù)，量級(jí)較大，范圍較廣，較為罕見(jiàn)。此次過(guò)程多數(shù)1 h雨量為0-5 mm，極少數(shù)1 h雨量為5-10mm，所以本次降水屬于較為穩(wěn)定性降水。

3 天氣形勢(shì)分析

3.1 高空形勢(shì)分析

12日20時(shí)，500 hPa 高空?qǐng)D上歐亞大陸中高緯度地區(qū)為兩槽一脊型[1]，貝加爾湖西部的高壓脊穩(wěn)定維持，巴爾喀什湖北部西西伯利亞地區(qū)與貝加爾湖附近被兩個(gè)低壓中心占據(jù)，受高壓脊控制，有小股的冷空氣南下。12-14日，影響黑龍江省的低渦加深并略向東移北抬，其中13日達(dá)到最強(qiáng)，伴隨著低渦加深，不斷有小槽波動(dòng)?xùn)|移，14日后此次系統(tǒng)過(guò)程逐漸減弱，下一個(gè)系統(tǒng)即將影響黑龍江省。西太平洋副熱帶高壓一直位于我國(guó)東南沿海一帶，副高西部的偏南氣流從海上帶來(lái)充沛的水汽，配合河套北部低渦中心的西北氣流，一較深小槽影響我國(guó)北方地區(qū)，850 hPa上存在低空急流導(dǎo)致有大量的水汽輸送而來(lái)，大氣產(chǎn)生不穩(wěn)定層結(jié)，有利于降水發(fā)生，且量級(jí)較高。到了13日08時(shí)，貝加爾湖附近的低渦加深，500 hPa槽線位于黑龍江省西部地區(qū)，經(jīng)度加大，850 hPa的冷槽轉(zhuǎn)為東北-西南走向，與500 hPa、700 hPa相配合，且有明顯的風(fēng)場(chǎng)氣旋性切變，對(duì)應(yīng)降水大值區(qū)。

3.2 地面形勢(shì)分析

12日02時(shí)，從貝加爾湖東南部地區(qū)到我國(guó)東北地區(qū)都受地面低壓控制，其中大興安嶺到內(nèi)蒙古中部為冷鋒帶，吉林省與黑龍江省交界一帶為暖鋒，配合高空低渦系統(tǒng)，到了12日20時(shí)，低壓加強(qiáng)，低壓中心位于大興安嶺西部地區(qū)蒙古國(guó)境內(nèi)，之后繼續(xù)加強(qiáng)，位置少動(dòng)。此時(shí)暖鋒已經(jīng)到達(dá)黑龍江省南部地區(qū)，暖鋒附近出現(xiàn)明顯降水。隨著地面低壓中心逐漸向北伸展，全省大部分地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)降水，暖鋒兩側(cè)的氣壓梯度加大，暖鋒強(qiáng)度加強(qiáng)，降水強(qiáng)度也隨之加強(qiáng)，此時(shí)伊春市部分區(qū)域降水較強(qiáng)，個(gè)別站點(diǎn)雨量達(dá)到暴雨量級(jí)。到了15日，低壓中心強(qiáng)度減弱，此次降水主要過(guò)程趨于結(jié)束。在低壓移動(dòng)過(guò)程中，日本海域不斷有水汽補(bǔ)充，使得低層水汽充沛，配合高空形勢(shì)，降水量級(jí)較大。

3.3 物理量場(chǎng)

在散度場(chǎng)中高層輻散，低層輻合有利于大氣的抽吸作用，使上升運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)更強(qiáng)，這為此次強(qiáng)降水過(guò)程提供了有利的動(dòng)力條件。通過(guò)12日20時(shí)500 hPa和850 hPa的散度場(chǎng)可知，此時(shí)700 hPa以下黑龍江省整個(gè)中部區(qū)域都為負(fù)散度場(chǎng)，最強(qiáng)輻合場(chǎng)位于850 hPa,處于輻合上升狀態(tài)，輻合中心位于黑龍江省南部邊緣區(qū)域。高層中西部地區(qū)為正散度場(chǎng)，為輻散下沉狀態(tài)，輻散中心位于黑龍江省與吉林交界處以及黑河地區(qū)。此時(shí)高低層配置最好，輻散輻合基本垂直，地面降水開(kāi)始。13日08時(shí)，輻散場(chǎng)北伸，黑龍江和吉林地區(qū)全部為其覆蓋，輻合場(chǎng)也隨之北抬，700 hPa黑龍江省西部為輻散區(qū)，東部為輻合區(qū)，20時(shí)，700 hPa以上為正輻散場(chǎng)，850 hPa一半為輻散區(qū)，一半為輻合區(qū)，降水區(qū)域減小，由全省性降水縮至東部降水，此時(shí)伊春市仍位于降水區(qū)域內(nèi)，但強(qiáng)度減弱。14日08時(shí)，850 hPa以下為上升運(yùn)動(dòng)，白天的降水強(qiáng)度減到最弱，趨于停止，夜間受另一股空氣補(bǔ)充影響，又有降水發(fā)生。

從垂直運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和渦度場(chǎng)中可以得到全省較大降水過(guò)程主要集中在12日夜間到13日白天，其余時(shí)間為黑龍江省部分區(qū)域降水，伊春市降水主要集中在夜間進(jìn)行。從散度場(chǎng)上可知，此次過(guò)程低層輻合運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，上升運(yùn)動(dòng)明顯，高空輻散運(yùn)動(dòng)較弱，此種過(guò)程水汽輸送強(qiáng)度加大，致使降水量級(jí)較高。

4 水汽條件分析

從東海、黃海、日本海一帶輸送來(lái)的水汽是此次降水的主要來(lái)源，從12日20時(shí)水汽通量場(chǎng)來(lái)看，完整的水汽通道主要是東海-黃海-日本海區(qū)域-吉林-黑龍江南部地區(qū)，13日南來(lái)的水汽輸送達(dá)到最強(qiáng)。水汽通量場(chǎng)中心大值區(qū)分為兩個(gè)，分別位于伊春市上空和吉林省南部，與降水大值區(qū)相對(duì)應(yīng)，是暴雨的高發(fā)區(qū)，而此時(shí)伊春市降水極大值實(shí)況出現(xiàn)在12日夜間-13日白天以及13日夜間，對(duì)應(yīng)了此時(shí)的水汽通量場(chǎng)圖。14日08時(shí)，位于黑龍江省的水汽通量場(chǎng)大值區(qū)減弱并北抬，14日20時(shí)此系統(tǒng)入海，在吉林省上空又有新的大值區(qū)產(chǎn)生。

水汽通量散度場(chǎng)分析，12日20時(shí)黑龍江省中南部上空850 hPa為負(fù)值控制，中心位于黑龍江省南部，925 hPa負(fù)值中心強(qiáng)度加強(qiáng)，水汽輻合，有利于暴雨發(fā)生。到了13日20時(shí)，850 hPa以上西部為正值區(qū)，東部為負(fù)值區(qū)，西部低層水汽輻散，降水強(qiáng)度有所減弱，不利于暴雨發(fā)生發(fā)展。此次降水過(guò)程水汽通量散度場(chǎng)的低層輻合明顯時(shí)段為12日20時(shí)-13日08時(shí)，水汽的輻合為降水提供了豐富的水汽，同時(shí)由于水汽凝結(jié)釋放潛熱使上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，對(duì)降水有反饋?zhàn)饔茫菇邓畯?qiáng)度增加，加大了暴雨發(fā)生的可能性。

5 急流分析

在850 hPa高度場(chǎng)上，從河套以東渤海一帶到吉林區(qū)域出現(xiàn)了風(fēng)力達(dá)到12 m/s以上的西南風(fēng)急流[2]，部分站點(diǎn)觀測(cè)區(qū)域風(fēng)力達(dá)到20 m/s以上。到了13日，西南風(fēng)急流南收北伸，北部達(dá)到黑龍江省上空，南部收到遼東半島一帶，風(fēng)力稍有加強(qiáng)。14日，風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)。此次西南風(fēng)低空急流對(duì)應(yīng)此次降水過(guò)程向黑龍江省輸送大量的水汽，同時(shí)也輸送了熱量，使受地面暖鋒影響的暖濕氣流在向北移動(dòng)過(guò)程中因熱力作用而產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，并與高空輻散下沉氣流耦合，使大氣層結(jié)不穩(wěn)定，易發(fā)生強(qiáng)降水天氣。

6 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)及預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)

6.1 EC預(yù)報(bào)場(chǎng)和T639預(yù)報(bào)場(chǎng)中高緯環(huán)流預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

此次降水過(guò)程，在11日20時(shí)更新的EC和T639的500 hPa高度場(chǎng)，未來(lái)24 h變化兩個(gè)預(yù)報(bào)場(chǎng)預(yù)報(bào)基本與實(shí)況相符，系統(tǒng)形勢(shì)與低渦位置幾乎沒(méi)有偏差，隨著時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng)，預(yù)報(bào)場(chǎng)誤差增大，EC場(chǎng)48 h位置略偏北偏東，72 h預(yù)報(bào)場(chǎng)略快于實(shí)況場(chǎng)。T639預(yù)報(bào)場(chǎng)與實(shí)況場(chǎng)基本吻合。對(duì)西太平洋副高位置的預(yù)報(bào)EC預(yù)報(bào)場(chǎng)較實(shí)況場(chǎng)位置一直偏東，青藏高原上空沒(méi)有閉合的高壓中心，漏掉588線。

6.2 EC預(yù)報(bào)場(chǎng)和T639預(yù)報(bào)場(chǎng)溫度預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

檢驗(yàn)850 hPa溫度場(chǎng)預(yù)報(bào)，11日20時(shí)的數(shù)值產(chǎn)品預(yù)報(bào)未來(lái)溫度場(chǎng)變化，24 hEC和T639預(yù)報(bào)都與實(shí)況基本吻合，到了48 h，EC和T639的溫度場(chǎng)落后于實(shí)況場(chǎng)，預(yù)測(cè)的溫度略高，72 hEC場(chǎng)的東西邊界與實(shí)況吻合度下降。

6.3 德國(guó)降水與T639預(yù)報(bào)場(chǎng)降水預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

兩種數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品都預(yù)報(bào)12日夜間到13日白天有較大量級(jí)降水，德國(guó)預(yù)報(bào)伊春市24 h累計(jì)量在15-20mm,雨區(qū)大值區(qū)偏西。T639預(yù)報(bào)伊春全區(qū)24 h累積量為1-10mm,雨區(qū)大值區(qū)也在黑龍江省西部地區(qū)。伊春市實(shí)況降水除鐵力站為4.5 mm外，其余區(qū)站降水累計(jì)量都為20-30mm，兩種產(chǎn)品預(yù)報(bào)量級(jí)偏低，T639預(yù)報(bào)誤差大，且降水暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)錯(cuò)誤，此次過(guò)程整體來(lái)說(shuō)德國(guó)降水準(zhǔn)確率高于T639,降水量級(jí)更接近實(shí)況值。

7 總結(jié)

（1）本次暴雨過(guò)程是高低緯度共同作用的結(jié)果，受副高西南風(fēng)影響，南方海上的水汽輸送至北方地區(qū)，為本次暴雨過(guò)程提供充足的水汽條件。

（2）此次降水過(guò)程中地面上伊春市受暖鋒過(guò)境影響，鋒面附近有降水發(fā)生，且低壓中心移動(dòng)較慢，暖鋒維持在伊春市上空時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致此次降水過(guò)程時(shí)間較為長(zhǎng)久。

（3）物理量場(chǎng)上黑龍江省高低空對(duì)流運(yùn)動(dòng)明顯，但降水時(shí)間主要持續(xù)在12日夜間-13日，暴雨發(fā)生可能性較高。

（4）12日夜間到13日白天水汽通量散度場(chǎng)低層輻合明顯，且水汽輸送通道已經(jīng)建立，所以降水得到了加強(qiáng)。

（5）分析急流，配合高低空天氣圖，水汽輸送明顯，且大氣層結(jié)不穩(wěn)定，易發(fā)生降水天氣。

[1]壽紹文，王菁華，徐海明,等.天氣學(xué)分析[M].北京:氣象出版社，2006:100-150.

[2]朱乾根，林錦瑞，壽紹文,等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社，2000:105-220.