巴中市2021年7月15—16日暴雨成因與預報失敗原因分析

摘要 利用常規觀測資料、NECP再分析資料、雷達資料及數值模式產品，分析了巴中市 2021年7月 15 —16日連續性暴雨天氣過程成因和預報技術失敗原因。結果表明：（1）此次過程是在副高西進過程中，由低層切變線及弱冷空氣侵入觸發的暴雨天氣過程；（2）本地短時強降水預報物理量和雷達特征指標在此次過程中可信度較高；（3）對地面場演變和水汽條件分析不全、數值模式預報產品誤差較大是造成此次預報失敗的主要原因。

關鍵詞 暴雨成因；雷達特征；預報技術

中圖分類號：P458.1+21.1 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）05–0070-04

Analysis on Causes of Rainstorm and Its Forecast Failure in Bazhong City from July 15 to 16， 2021

Yong Yan-qi et al（Sichuan Bazhong Meteorological Bureau， Bazhong， Sichuan 636000）

Abstract Based on conventional observation data， NECP reanalysis data， radar data and numerical model products， this paper analyzes the cause of continuous rainstorm weather process in Bazhong City from July 15 to 16， 2021， as well as the failure of forecasting technology. The results show that： （1） this process is a rainstorm weather process triggered by low level shear line and weak cold air intrusion during the westward advance of the subtropical high; （2） The local short-term strong precipitation forecast physical quantity and radar characteristic index have high reliability in this process; （3） The main reasons for the failure of this prediction are the incomplete analysis of the surface field evolution and water vapor conditions and the large error of the numerical model prediction products.

Key words Rainstorm cause; Radar characteristics; Forecast technology

巴中市位于四川盆地東北部，暴雨多發于5—9月，近年來，隨著全球氣候異常，每年發生暴雨的次數呈增多趨勢，為當地防災減災工作帶來了巨大壓力。因此，開展暴雨成因和致災機理分析等工作[1-5]，尤其是加強對預報失敗個例的分析[6-11]，有助于提高預報員在實際工作中對數值模式、衛星遙感、雷達監測等手段的應用能力和對暴雨的認識[12-16]。2021年7月15—16日巴中市出現連續性暴雨天氣過程，實際預報服務中漏報了此次暴雨，利用常規觀測資料、NECP再分析資料、雷達資料及數值模式產品，探討分析了此次暴雨的成因及在業務預報中出現明顯失誤的原因，總結經驗，以期在今后的預報工作中有所幫助。

1 降水實況

從四川省雨量分布圖可以看到，整個雨帶呈東北—西南走向并自西向東移動，移速較慢。2021年7月15日（圖1a）巴中市暴雨落區主要集中在西北部，以對流性降水為主，最大雨量為南江縣十八月潭站195.1 mm。16日（圖1b）雨帶東移，巴中中部和東南部出現暴雨，最大雨量為平昌澌攤144 mm。強降水時段主要在14日23：00～15日02：00、15日13：00～16：00、15日18：00～21：00、16日05：00～09：00。巴中市氣象臺對此次過程在短期預報中預估雨量偏小，連續2次漏報區域性暴雨。

2 暴雨成因分析

2.1 環流形勢分析

降雨前期，南亞高壓穩定向東伸展，500 hPa亞歐中高緯為三槽兩脊型，巴爾科什湖附近有一低槽，底部不斷分裂小槽東移，新疆中部和高原上低值系統活躍，588 dagpm線穩定在貴州、湖南、湖北一帶，四川盆地東北部受地面熱低壓控制，以晴熱天氣為主。

14日20：00，隨著南亞高壓東伸控制四川盆地，高層反氣旋流場加強，利于抽吸；在500 hPa上，甘肅—阿壩北部有短波槽生成；700 hPa和850 hPa南風分量較14日08：00加強2～4 m/s，低層暖平流加強，利于向巴中輸送水汽和不穩定能量。15日08：00，500 hPa短波槽加強，巴中位于槽前，正渦度平流利于低層輻合上升運動加強（圖2a）；850 hPa低渦伸出切變線影響巴中西北部，地面冷高壓攜帶小股冷空氣侵入盆地北部，對觸發強對流天氣有利（圖2b）。15日20：00 500 hPa天氣圖上，隨著低槽東移和副熱帶高壓快速西進，槽區攜帶的弱冷空氣被切斷，在廣元—南充附近形成小低渦；700 hPa巴中上空有偏東風和東南風輻合。16日08：00，受副熱帶高壓阻擋，500 hPa、700 hPa低渦在盆地東部耦合較好，為強降水提供了良好的動力條件（圖2c、圖2d）。16日20：00，系統移出四川，降水結束。

2.2 物理量分析

從達州站點的高空探測資料分析可知，從降水前到過程中，K指數＞40 ℃、SI指數＜0 ℃、CAPE＞1 000 J/kg，3項指數表明該地區大氣層結始終處于一個不穩定狀態（表1）。降水開始前θse（500～850）達-30 ℃，且受白天升溫影響，不穩定能量大量積聚，利于強對流天氣發生。層結曲線圖顯示大氣濕層淺薄，但從局地比濕來看，850 hPa比濕在17 g/kg左右，700 hPa比濕在10 g/kg以上，具有發生強降水條件。過程開始前，近地面層有冷空氣侵入，為強對流天氣提供觸發機制。14日20：00～15日08：00，CAPE值、θse（500～850）、q850明顯減小，該時段出現了明顯的雷暴、局地短時強降水天氣，小時雨強偏強。但15日白天，低層南風加強對耗散的能量起到補充作用，使得15日20：00不穩定能量依然較高，大氣層結不穩定。近地面層至500 hPa水汽接近飽和，濕層明顯加深，q700、q850達到最大值，降水效率較高，易出現強降水。

對107°E垂直速度剖面圖分析可看出，15日08：00，巴中西北部附近850～500 hPa為垂直速度負值區，最大垂直速度中心出現在850 hPa，即有明顯上升運動，至14：00，垂直速度減弱，降水減弱（圖3a）。15日14：00～16日08：00，垂直上升運動逐漸加強，垂直速度負值區逐漸南移，16日08：00剖面圖可以看到，巴中東南部附近700～200 hPa為深厚的垂直上升運動區，強動力條件對強降水有利（圖3b）。

2.3 雷達特征分析

從達州站16日06：00～07：00雷達資料分析可知，在達州西南部至巴中東南部有強度達55 dBz“弧形”回波，回波頂高度最高在14 km，垂直液態水含量最高在20 kg/m²，1 h降水產品中最大雨量25 mm，滿足巴中地區短時強降水預報雷達特征指標。同時，回波移動方向與主軸平行，后部不斷有對流單體并入，在巴中東南部形成了列車效應，造成該地區出現較長時間的強降水。

3 預報失敗的原因分析

3.1 忽略地面場

巴中地區前期以晴熱天氣為主，地面受熱低壓控制，具有很強的熱力不穩定性。14日08：00，在貝加爾湖地區有地面高壓并分裂小股冷空氣南下，14日20：00地面圖上青海—甘肅一帶有高壓生成并南移，攜帶弱冷空氣侵入盆地北部，冷暖氣流相遇，使得暖氣流被迫上升，對觸發對流有利。預報中忽略了地面場的演變。

3.2 水汽條件分析不全

分析高空探測資料和EC風場相對濕度垂直速度垂直剖面疊加圖時，認為相對濕度小、濕層淺薄，忽略了850 hPa較好的比濕條件，以及南風分量增強后，能量和水汽輸送加強，有利于短時強降水的發生。

3.3 數值模式預報產品誤差較大

將EC模式7月14日08：00和15日08：00起報的未來12～36 h的風場和高度場的預報產品與實況進行對比，發現EC預報500 hPa高度場與實況較為一致。從風場來看，預報低渦、切變線及低空急流等影響系統的位置偏西，巴中地區系統不明顯，認為缺少出現大范圍強降水的動力抬升機制。從24 h降水產品來看，針對15日降水，除EC預報出大雨量級降水，CMA-Meso、SWC模式均以小到中雨為主，因此在實際預報中過分信賴模式預報，缺乏主觀訂正。考慮到前一日降水使得能量得到耗散且模式預報風場較弱，認為16日以穩定性降水為主，SWC模式雖報出了巴中南部暴雨到大暴雨，但實際預報中忽略了SWC模式對于對流性強降水預報有一定指示意義，選擇相信EC和CMA-Meso預報結論。

4 結論

（1）前一日水汽條件和動力條件一般，大氣層結不穩定性較強，初期以對流性降水為主，歷時短但小時雨強偏強，形成了大范圍的暴雨；后一日能量減弱，但動力和水汽條件加強，依然有利于發生區域性暴雨。

（2）從降水前到過程中，本地短時強降水預報物理量及雷達特征指標可信度較高。

（3）此次預報失誤的主要原因在于對地面場演變和水汽條件分析不全、數值模式預報產品誤差較大。暴露出了預報員過度依賴模式預報，應提高對模式預報結果分析訂正能力，從而提高預報的準確性。

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責任編輯：黃艷飛