2023年4月28—29日柳州暴雨伴強對流天氣過程分析

收稿日期：2023-12-19

作者簡介：魯超瑩（1993—），女，廣西柳州人，助理工程師，研究方向為短臨預報預警服務。

摘 要：利用常規氣象觀測資料及MICAPS常規天氣圖、EC細網格、多普勒天氣雷達產品等資料，復盤總結了2023年4月28日晚至29日在柳州市出現的一次暴雨伴強對流天氣過程。經分析，此次過程發生在高空波動東移引導低層切變線及地面冷空氣南下的環流背景下，柳州大部地區出現了中到大雨，中北部地區出現暴雨到大暴雨，并伴有短時雷暴大風等強對流。由于前期天氣形勢明朗，柳州市氣象臺及各模式均提前預報了此次暴雨過程，但強降雨落區和局地大暴雨范圍預報與實際情況存在偏差。經復盤分析，是由于中小尺度系統快速疊加造成，預報員需總結經驗，以便于今后提高預報預警服務質量。

關鍵詞：強對流；暴雨落區；預報偏差

中圖分類號：S422 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–0-03

柳州地處桂北，受元寶山、白云山等山脈影響，使得柳州地形總體呈現北高南低的態勢，且柳州北部三縣交界地帶又形成喇叭口地形。張祝等[1-2]都曾研究過地形抬升作用對產生暴雨、大暴雨的有利影響，因此在客觀訂正時需要預報員額外關注融安、融水一帶產生的高效率降水[3]。每年的4—6月稱為華南前汛期，也是柳州強對流和暴雨頻發的時節[4]。由于特殊地形影響，在觸發條件良好的情況下，多尺度系統極易疊加，產生局地大暴雨、雷暴大風、冰雹等災害性強對流天氣，不僅給短臨預警預報帶來極大考驗，還對預報效果產生重大影響。雖然當前廣西的強對流天氣預報業務在精細化監測手段的支持下已取得了迅速發展，但仍面臨許多難點有待突破[5]。

1 天氣概況及特點

2023年4月28—29日，受低層低渦切變及地面冷空氣南下影響，柳州大部地區出現中到大雨，其中，柳州中北部地區出現暴雨到大暴雨并伴有短時雷暴大風等強對流的天氣。最大降雨量128.1 mm（融安浮石鎮），最大1 h雨量71.6 mm（鹿寨平山石龍村，29日04：00），

最大瞬時風速21 m/s（鹿寨龍興電站，東風9級，29日08：46）。

此次強降雨過程具有強降雨時段集中、小時雨強大的特點，是一次明顯的對流性降雨過程。過程大致可分為4個階段：第一階段在4月28日20：00至29日00：00，柳州市北部大部出現陣雨，三江至融水中北部出現中雨，局部大雨；第二階段在4月29日00：00至03：00，是強降雨出現的主要時段，柳州市中部、北部出現中到大雨，局部暴雨到大暴雨；第三階段在4月29日03：00～05：00，強降雨區整體向東南方向移動，柳州市融安縣南部、柳城縣東部及鹿寨縣大部出現大雨，局部暴雨；第四階段出現在4月29日05：00～20：00，

雨勢趨于減弱，全市以陣雨為主。

2 預報檢驗及預報難點

2.1 主觀預報與各家模式產品的比較

4月28日，各家模式針對未來24 h的強降雨過程進行預報，市氣象臺在此基礎上進行訂正（圖1），值得注意的是各種模式及市臺均預報三江雨量相對較小，強降雨區主要落在三江以南，并且在市臺的預報中，暴雨及大暴雨是漏報的。各種模式預報中CMA-GFS模式與市臺預報最為接近，但與實況相比，對降雨量級的把控不足，沒有報出暴雨及大暴雨落區；ECMWF

-HR大雨及暴雨落區預報總體偏南，且沒有報出融安、融水的大暴雨區；CMA-SH9、NCEP-GFS、CMA-MESO、CMA-GD等模式預報的暴雨落區普遍偏大，對柳州市南面的降雨量預測偏大，針對大暴雨落區，只有CMA-SH9模式預報與實況較為接近，但位置仍偏北。

2.2 預報預警難點

（1）此次暴雨及強對流過程是由于高空波動東移引導低層切變線及地面冷空氣南下引起的一次強天氣過程。過程預報受各層系統配合程度的影響較大，對低層切變線進入并影響柳州市的時間需要預報員根據實況和經驗訂正和調整。

（2）此次大暴雨落區主要出現在融安、融水縣中南部，模式及市臺均對大暴雨落區的預報出現失誤，主要是由于強對流的突發性和地形因素等的影響對預報員的判斷的考驗很大。

（3）由于前期天氣形勢較為明朗，在短臨預報預警服務方面，市氣象臺已基本預報出短時強降水和雷暴天氣，但由于強對流天氣系統尺度小、局地性強等特點，對強對流大風是否會大面積出現或具體出現在哪，在制作短臨預報時是個難點。

3 強降雨成因及預報偏差的成因分析

3.1 環流形勢和主要天氣系統發展演變

此次強降水伴強對流天氣過程對柳州的影響時段主要出現在28日20：00至29日08：00，因此主要分析該時段的各層形勢圖。由圖2可知，28日20：00至29日08：00，500 hPa南支槽有明顯的加深東移，柳州位于槽前區域，是輻合上升運動和降水的有利區域，而副熱帶高壓維持在南海北部到華南沿海地區，其西北部的西南暖濕氣流與高原南部偏西氣流在廣西上空匯合。結合圖3來看，850 hPa在28日20：00切變線位于黔桂交界處，但由于低層偏南氣流相對較強，致使切變線不能快速南壓。925 hPa在28日08：00已建立起超低空急流（圖略），為強降雨及強對流發生發展輸送水汽。28日08：00～20：00，西南暖低壓阻擋冷空氣南下，20：00后，500 hPa南支槽東移南壓，地面冷空氣補充配合，致使低層偏北氣流增強，引導切變線快速南壓（圖略）。

3.2 中小尺度系統精細化發展演變

暴雨的發生一般與中小尺度系統的發展密不可分，多普勒雷達可以對中小尺度系統的內部結構、發生機制、演變過程表現得更為精細[6]。由于本次過程最強降雨時段出現在29日00：00～03：00，故對該時段的雷達回波進行分析。29日00：48強回波影響融安、融水，最強反射率因子達55 dBz，該回波緩慢東移，并且強度維持，此時影響天氣以強降水為主，局部出現6～7級陣風。29日01：24河池境內已形成線狀多單體風暴，02：29線狀單體風暴已合并為一條完整有組織的弓形回波，并東移進入柳城縣西部（圖4）。有學者研究表明，最強烈的天氣最有可能出現在回波即將合并到完全合并之間，此時柳城局部出現7～8級陣風，最大風速出現在柳城國家站（18.5 m/s，8級，29日02：44），且29日02：00在柳州市中部有明顯的風速輻合線在此處維持，與強降水和雷暴大風區域對應，可見地面輻合抬升成為加強降水回波和強對流的有利條件[7]。

3.3 關鍵物理量診斷分析

根據河池站的探空數據可知（圖略），28日20：00，

河池站呈現出低層濕中高層干，溫度直減率較大，CAPE值達884.9 J/kg，具備一定能量，在探空圖上呈現

“瘦長”型，T75為18.1 ℃，溫差較小，以上皆利于短時強降水發生。且低空風出現順轉，使得層結不穩定度增加，風速隨高度增大時，導致更強的上升運動。K指數39.6，經驗表明，當K＞35時，大氣具備較高的強對流潛能，出現成片雷暴的概率較高。SI指數為-4.53，通常SI＜1時，說明大氣處于極不穩定狀態，利于暴雨發生。

3.4 強降水預報偏差的成因分析

4月28日晚20：00至29日20：00，柳州市大部出現中到大雨，中北部地區出現暴雨到大暴雨并伴有雷暴和8級以上陣風天氣。針對此次天氣過程，市臺整體預報較為準確，但對融安、融水、鹿寨出現的暴雨及大暴雨并未明確提及，出現了漏報，對南面地區的雨量預估總體偏大。對比EC預報和實況可知，在前期預報時，EC考慮28日17：00左右850 hPa切變線已壓至黔桂交界，20：00低層偏南急流減弱，切變線抵達柳州北部，925 hPa柳州北部已轉為偏北氣流影響，冷空氣配合切變線南下，29日05：00左右切變線將全面通過柳州市，故市臺預報時雖然考慮柳州北部過程雨量總體大于南部，但根據EC預報切變線28日17：00左右對柳州北部已造成降雨，因此，28日08：00～20：00時段，市臺預報柳州北部將出現中雨，夜間時段則預估以大雨為主。然而，實況是28日20：00，切變線才壓至黔桂交界，比預報場晚約3 h，而柳州北部仍以小雨為主，并未如期出現中雨。對EC的過分信賴，導致對切變線影響柳州的時間判斷失誤，造成柳州北部大暴雨漏報、南部雨量預報偏大。

4 預報的改進思路及對策

4.1 強降雨預報的分析思路和預報著眼點

（1）此次強降雨伴強對流天氣過程的主要影響系統是高空槽、低渦切變、地面冷空氣，高層環流形勢較為明朗，因此需將關注重點放在切變線南壓影響時段上，考慮前期低層偏南急流是否強勁，是否會阻滯切變線南壓，導致影響時段比預期晚。

（2）當大尺度環流預報較為準確時，需著重關注短臨，對雷達回波強度、走向、移速等加強關注，考慮地形、輻合線等帶來的影響，在短臨預警方面做出快速、準確的判斷，盡量提高預警提前量，為預防災害性強對流天氣提供充足的避險時間。

4.2 強降雨預報偏差的改進思路和技術方案

此次過程預報偏差主要體現在對暴雨及大暴雨落區的把握不夠準確，對切變線的影響時段和南壓速度的判斷的失誤，同時強對流帶來的短時強降水是小尺度天氣系統，在預報上需要更多經驗支撐。因此，通過大尺度環流定位局地暴雨相對而言較為困難，今后預報員還需加強對中小尺度模式預報結果的應用與分析。

5 結束語

此次強降雨伴強對流天氣過程前期預報難度不算大，大氣環流形勢明朗，因此在預報時對總體形勢和雨量的把控也較為準確。第一階段為多單體風暴，三江、融安北部、融水北部出現小到中雨，局部大雨并伴有雷電和短時大風；第二中小尺度系統疊加，發展為帶狀回波，融安南部、融水南部、柳城北部、鹿寨出現大到暴雨，局地大暴雨，并伴有雷電和短時大風。在服務過程中，預報員對小尺度天氣系統疊加造成的局地暴雨、大暴雨和短時大風天氣預報仍缺乏主動性，因此在今后需要更加關注探空能量、雷達、云圖等的實時變化，對強回波的移速變化、合并加強提高敏感度，提高短臨預報能力和預警提前量。

參考文獻

[1] 張祝，茅海祥，楊群.2018-07-05梵凈山東側局地大暴雨的雷達回波特征及地形作用分析[J].中低緯山地氣象， 2021，45（5）：49-55.

[2] 黃楚惠，李國平，牛金龍，等.2020年8月10日四川蘆山夜發特大暴雨的動熱力結構及地形影響[J].大氣科學，2022， 46（4）：989-1001.

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