2020 年夏季一次致災強降雨的模式檢驗

劉澤恩，曹 蕾

（1.通河縣氣象局，黑龍江哈爾濱 150900；2.哈爾濱市氣象臺，黑龍江哈爾濱 150028）

1 引言

夏季強降雨頻發，短時強降水因其局地性強并常伴隨發生強對流天氣，成為夏季預報的關注重點。由于短時間內產生較大的雨量，易造成城市內澇、農田積水等現象，對山區更易引發山洪、泥石流等地質災害，對交通運輸、農業養殖方面有著極大的影響，甚至危及群眾的生命安全。2020 年6 月20-21 日哈爾濱北部縣（市）出現一次伴有短時強降水的暴雨過程。6 月下旬是農作物的生長期，此次強降雨對作物的成熟及產量都有較大的影響。因此，提高強降雨天氣過程的預報準確率，精準定位暴雨落區、確定降雨量級，在最大程度上保護人們群眾的生命、財產安全是夏季防災減災工作的重中之重。隨著氣象現代化水平提升，智能網格預報取得明顯成效，各模式預報產品不斷完善為預報員提供更多的輔助，特別是對于穩定性降水系統的預測可信度高，但對于局地性強、量級大的降雨預報穩定性仍有欠缺。因此本文選取EC 模式24 h 間隔降水預報和Grapes 全球模式24 h 間隔降水預報進行預報效果檢驗，尋找出最適合本區域的數值預報模式，以便為預報業務人員提供參考，提高預報準確率，提升氣象服務能力，做好氣象防災減災工作，保障生命安全。

2 天氣實況及對農業的影響

受強降水天氣影響，2020 年6 月20-21 日，哈爾濱市通河縣遭強降水天氣，其中通河縣濃河鎮累計雨量達95.5 mm，最大小時雨強達54.6 mm。這次強降水天氣致使部分水稻、玉米、大豆等作物嚴重受損，給農民生產生活帶來嚴重影響。累計受災面積達60539.1 hm2，成災面積19354.5 hm2，絕收面積4858 hm2，損失糧食24706噸，造成直接經濟損失6557.1 萬元。

3 環流背景

6 月20-21 日哈爾濱北部出現強降水，500 hPa 環流形勢場在中高緯地區表現為多槽脊，降水開始前24 h，有兩個弱的高空冷渦分別位于黑龍江的西北和東北方向，隨著系統發展，兩個低渦合并加強。由于500 hPa存在暖脊，使得冷渦中心始終影響黑龍江北部地區。20日20 時，渦后冷空氣勢力加強，脊線東移，渦底部有較強的風速輻合。在黑龍江西南部齊齊哈爾到哈爾濱一帶存在高空急流，急流軸出口區左側位于哈爾濱東北部，為強降水出現提供動力條件。這條大風速帶在降水過程中始終維持，大風速軸位置出現南北跳動，在21 日20時加強并南移，急流出口區左側的輻合區再次移動到哈爾濱東北的通河、依蘭附近。

對比低層環流形勢，從850 hPa 高度場發現，20 日08 時，有一個強暖中心位于內蒙古西部，低渦中心也位于內蒙古，暖中心隨系統發展緩慢東移，20 日20 時開始，暖脊從中心延伸至黑龍江南部，呈東西向，配合渦前西南氣流，為降水提供暖濕空氣。此時對于500 hPa 上有渦后冷空氣的輸送，形成了“上冷下暖”的溫度層結。

4 實況及多模式預報檢驗

此次降雨過程檢驗主要選取大雨及以上量級的強降水，從強降水落區、降水中心位置、雨帶分布等方面進行檢驗分析。

4.1 降雨實況

降水實況顯示，20 日20 時-21 日20 時，強降水中心集中在哈爾濱北部，木蘭、通河、方正受強降雨影響最大。降水量最大的站點為通河縣濃河鎮，24 h 降雨量達95.5 mm，最大小時雨強達54.6 mm。

4.2 EC 模式24 h 間隔降水預報

分別選取降水開始前24 h、72 h、120 h 起報的歐洲預報場做出比較(圖1)。

降水開始前120 h，即15 日20 時起報的降水預報，強降雨落區位于吉林、黑龍江兩省交界處，強中心位于吉林中部，雨帶呈東西向分布，降雨量以大雨為主，預測哈爾濱地區降水較弱。整體與實況偏差較大。降水前72 h 的預報場降雨范圍北收減小，強降雨落區向東調整，降水中心位于牡丹江南部，對降水量級預測調小以中到大雨為主，同時對大興安嶺地區的降水開始做出預測。對哈爾濱地區的降水預報顯示出東北部縣、（市）有大雨以上量級的強降雨。降水開始前24 h 的預報場對強降雨落區再次向東向北調整，降雨范圍擴大至黑龍江大部分地區，南北兩個雨帶相連。強降水中心東調至雞西，對哈爾濱地區的降水預測顯示在通河、依蘭附近可能出現大雨，與實況接近。

結合實況，在此次降水中，EC 預報場的降水量預報穩定性稍差，但在臨近的預報時次對強降雨落區的預報可信度高，強中心的位置較為準確，雨帶分布趨勢與實況接近，以哈爾濱地區為例對大雨以上量級的強降水進行檢驗，落區一致、量級偏小。

4.3 Grapes 全球模式24 h 間隔降水預報

Grapes 模式在降水開始前120 h 的預報場，顯示黑龍江大部分地區無降水，雨帶呈東北-西南向，強降水中心雨量為中雨，各方面表現均與實況差異大。降水前72 h 的預報場做出較大調整，黑龍江地區有兩個強降水中心，分別位于大興安嶺北部、牡丹江東南部，兩個雨帶有相連趨勢，南部雨帶呈東西向分布，強中心雨量可達中到大雨，逐漸接近實況，但對哈爾濱地區的預報仍有較大偏差，預報場顯示降水量大值區位于東北部縣、（市），但對量級的預測為中雨。降水前24 h 預報場顯示黑龍江中東部地區均有降水，強降水中心呈南北向分布，中心強度為中到大雨。對哈爾濱地區降水預報維持偏小，調整后無法體現強降水量分布的南北差異（圖2）。

綜上，在此次降水過程中Grapes 全球模式的降水量預報可信度較差，未能預測出強降水落區，對大雨以上量級的強降水預報能力較弱，整體雨量預測偏小。

圖2 2020 年6 月(a)15 日、(b)17 日、(c)19 日起報的Grapes 全球模式24 h 間隔降水預報

5 結論

（1）此次強降水發生在高層強干冷空氣侵入與低層暖濕氣流交匯處，降雨過程中高空急流始終維持，提供較好的風速輻合。短時強降水發生的階段，哈爾濱北部的木蘭、通河處于急流軸出口區左側，對降雨發生有利。

（2）EC 模式的降雨預報產品在這次降水過程中表現優于Grapes，隨起報時間臨近，對強降雨落區、雨帶分布預測可信度高，強降雨中心的位置預測準確，雨帶分布趨勢與實況接近。

（3）Grapes 全球模式穩定性差，對降水量預報可信度較差，對大雨以上量級的強降水預報能力較弱，在此次過程中降雨量級整體偏小，強降雨落區與實況有較大偏差。