衢州一次局地暴雨天氣物理量診斷及極端性預報指標分析

徐 伙，姚余輝，應楚昊，曹隆威

衢州市衢江區氣象局，浙江衢州 324000

2018 年12 月，IPCC 在韓國仁川《IPCC全球升溫1.5 ℃特別報告》中指出，全球變溫，更多的極端天氣、海平面上升、北極海冰減少以及其他變化已經讓人類目睹了全球升溫1 ℃的后果。局地短時強降水是極端天氣的一種，不僅會導致山洪、泥石流、山體滑坡，還會引發城市道路積水、交通癱瘓、車輛熄火等次生災害[1-4]。

張萍萍等[5]通過標準化異常度法分析了極端強降水的氣象因子異常特征，發現突破歷史極值的極端降水站點上空的水汽因子(PW),不穩定因子(K指數)和動力因子(850 hPa散度)絕對值比氣候平均值明顯偏高。王建疆等[6]分析了浙西地區暴雨入型的中高緯阻塞高壓指標，各層風場分量指標和整層大氣可降水量指標，發現梅雨期區域暴雨與局地暴雨期間，影響系統存在一定的差異。易笑園等[7]采用TBB梯度計算、雷達低空風場反演以及多種資料疊加綜合分析的方法，針對“7·20”氣旋大暴雨逗點云系各部位(包括組織，動力和熱力)配合情進行分析，利用衛星云圖及其環流背景圖的疊加，清晰地展現了逗點云系的形態。

近年來，隨著區域觀測水平的不斷提高，區域極端預報指標的建立為基層臺站預報極端降水提供了更多的參考依據。針對歐洲中心極端性EFI指數預報落區的偏差，應用衢州暴雨概念模型預測降水的極端性，并結合物理量特征和金衢盆地復雜下墊面雷達回波變化特征作為輔助，對此次低渦引發的暴雨落區進行研究，探索此類天氣的預報方法[8-12]。

1 資料和方法

采用浙江省國家氣象站和區域氣象站逐小時降水數據，天氣分析使用FNL 1°×1°逐6 h再分析資料，分析江山6月6日極端性降水的環流和物理量要素，以及極端預報產品對極端強降水的預報效果，衢州暴雨概念模型中的700 hPa與850 hPa的U、V分量對暴雨局地/區域性的指標檢驗[13-15]。

2 天氣實況和環流背景

2.1 天氣實況

總體降水情況：6月6日下午至7日上午，出現集中性強降水，7日下午至9日分散性降水，強度偏弱。衢州全市6日14:00—9日20:00面雨量為81.1 mm；江山216.9 mm、衢江區62.1 mm、常山49.5 mm、龍游47.4 mm、柯城區42.1 mm、開化24.7 mm(圖1a)。降水集中時段：6日14:00—7日10:00；40 mm/h強降水時段主要為16:00～22:00，6 h賀村鎮蓮華山累計雨量達209.5 mm，最大小時雨強在18:00～19:00賀村鎮耕讀村，為56.5 mm。強降水落區：江山和衢江南部，特大暴雨(圖1b)。8日夜間至9日白天段降水集中在江山中西部，其中，蓮華山6日降水量為210.4 mm，7日105.2 mm，降水總量為315.6 mm。

圖1 衢州地區2019年6月6日08:00—7日08:00 24 h降水量和地形分布(a)與整個天氣系統降水分布(b)(填色，單位：mm)

2.2 環流背景

從圖2可以看出，浙江西部衢州地區位于200 hPa高空急流入口區的右側，為正的熱力環流圈，低層輻合，高層輻散，具有較明顯的抽吸作用，利于低渦發展。850 hPa有較明顯的低渦向東北方向移動，14:00 588線位于福建北部，衢州市位于副高588線邊緣，有弱的氣旋性曲率，有利于副高邊緣的不穩定抬升。低層850 hPa受低渦影響，有一支西南急流穩定維持在浙江西部地區，14:00以后隨著低渦向東北移動，急流減弱，但江西省與福建省交界處仍有一定的西南急流在維持，為特大暴雨的產生提供了較好的熱力和動力條件[16-17]。

圖2 6月6日急流分布(a.14:00 200 hPa；c.08:00 850 hPa；d.14:00 850 hPa)(填色，單位：m/s)，14:00 850 hPa風速(單位：m/s)和500 hPa高度場分布(b)(藍線，單位：dagpm)

3 物理量診斷和極端暴雨指標分析

3.1 物理量診斷分析

從江山站20:00前后螺旋度的時序圖(圖3)可以看出，江山上空20:00前后整層有較強的垂直速度中心，20:00前后3 h，整層都有明顯的垂直上升運動和濕度條件，所以暴雨發生前后的水汽條件和熱力條件都為江山短時極端強降水提供了條件，且與高層400 hPa負螺旋度中心相對應，負螺旋度中心對應高層強輻散上升運動，有利于將水汽抬升至高層形成強降水。6日08:00～14:00，衢州的上游地區江西東北部有明顯的水汽輻合區，20:00江西東部也形成了一塊較為明顯的水汽輻合區，低層的水汽輻合為短時特大暴雨提供了較好的水汽輸送和輻合抬升條件，但是在衢州南部暴雨發生區域上空并無明顯的水汽輻合區。

圖3 6月6日08:00—7日14:00螺旋度時間序列(a)和螺旋度垂直剖面(b)(單位：Pa·S-2)，6月6日925 hPa水汽通量散度(c.08:00；d.20:00)[單位：g/(s×cm2 hPa)]

3.2 暴雨預報指標

700 hPa關鍵區(25°～30°N，114°～122°E)1/2以上區域,U分量風速≥12 m/s(≥8 m/s)(圖4a)的U分量滿足區域暴雨指標。850 hPa關鍵區(24°～29°N，113°～120°E)3/4(1/2)以上區域U分量風速≥8 m/s(圖4b)，符合衢州地區局地暴雨概念模型指標。700 hPaV分量，局地暴雨中0速度線位置偏北1/4以上區域V分量風速≥6 m/s)(圖4c)，符合局地暴雨的條件。850 hPaV關鍵區(24°～29°N，113°～120°E)小于3/4(1/2)以(圖4d)上區域V分量風速≥8 m/s，表明了低層西風分量的明顯，有利于局地暴雨。

圖4 EC 6月6日08:00預報6月6日20:00 700 hPa、850 hPa風場U 分量和風場V 分量

概念模型中，4種指標中有3種指標達到局地暴雨分型，綜合指標表明衢州地區在6月6日08:00—7日08:00期間有局地性暴雨。由以上分析可知，局地暴雨天氣概念模型對局部暴雨的發生有較好的預報效果，但無法預報局地暴雨具體落區，與低渦移動路徑、螺旋度、水汽通量散度指標相結合對此次暴雨進行進一步的分析，推斷暴雨大致會發生衢州西部和南部。

4 結論

(1)通過天氣環流分析高度場和風場，發現此次降水由低渦東移引起，暴雨發生區域位于200 hPa高空急流入口區的右側。根據物理量診斷分析、水汽通量散度、垂直螺旋度等，能夠較好地診斷出浙江西部、江西東部暴雨水汽集中區域和動力條件。

(2)利用700 hPaU、V分量，850 hPaU、V分量，結合暴雨天衢州氣象概念模型，對暴雨的局地性和區域性有較好的分析，對衢州地區局地暴雨的預報具有較強的針對性和參考性，對衢州地區極端降水的具體落區仍然缺乏準確的預估，但是結合水汽通量散度發現降水極大概率發生在衢州西部及南部地區。

綜合分析可以看出，此次降水的喇叭口地形增強了此次暴雨的極端性，但屬于短臨預報預警，對災害性天氣預報的時效較短，無法進行較長時效的極端暴雨預報預警。因此，在各類資料、指標判斷中采用更加多元化的方法，對局地暴雨的強度和落區預報至關重要。衢州暴雨概念模型可以較好地預測本次降水極端性，但無法準確預報具體落區，可以結合此次低渦的移動路徑、水汽通量散度更好地預報極端降水的落區。