2023 年梅雨期沂沭泗水系一次大暴雨過程成因分析

馮志剛，魯志杰，馬亞楠，陳邦慧

（淮河水利委員會水文局（信息中心），安徽 蚌埠 233001）

0 引言

沂沭泗水系位于淮河流域東北部，是流域內相對獨立的水系，由沂河、沭河、泗河組成，均發源于沂蒙山區。沂沭泗水系屬暖溫帶半濕潤季風氣候區，夏季高溫多雨，暴雨災害較為突出。沂沭泗水系的暴雨成因主要有黃淮氣旋、低渦、切變線以及北上臺風影響。2023 年汛期沂沭泗水系局地強降水頻發，造成部分河流出現超警洪水。7 月12 日下午至夜間，沂沭泗地區出現一次區域性暴雨天氣過程，南四湖湖東區、沂河支流、邳蒼區出現100mm 以上的大暴雨，6 站日降水量達到特大暴雨量級。受強降水影響，沂河、中運河、南四湖、駱馬湖、新沂河出現明顯漲水過程，13 日11 時30 分沂河臨沂站出現最大流量3070m3/s、相應水位60.43m，23 時46分中運河控制站運河站出現最大流量2480m3/s、最高水位24.13m，14 日新沂河沭陽站出現超警戒洪水，洪峰流量4250m3/s，最高水位10.09m，超警戒水位0.59m。預報員提前24h 預報沂沭泗地區將有暴雨到大暴雨的降水過程，氣象數值模式提前48h 預報沂沭泗地區將有一次暴雨降水過程，與實況相比預報員和數值模式預報降水強度均偏弱。本文將針對此次極端大暴雨的異常環流背景、主要天氣系統、預報偏差成因等方面展開分析，探討預報偏差的可能原因，為沂沭泗地區極端暴雨預測和應對提供參考。

1 降水實況

2023 年7 月12 日，受西風帶低槽、低渦切變線和低空急流等系統共同影響，沂沭泗地區普降大到暴雨，南四湖東部支流、沂河支流祊河、中運河、邳蒼分洪道出現大暴雨，共有198 站24h 降水量超過100mm，6 站24h 降水量超過250mm，邳蒼分洪道關鍵控制站林子站285.4mm 為最大點雨量。沂沭泗地區平均降水量73.7mm，南四湖區73.2mm，沂河臨沂以上分區117.2mm，邳蒼區154.4mm，大暴雨籠罩面積達2.12 萬km2。具體降水情況見圖1。

圖1 2023 年7 月12 日沂沭泗水系降水量分布圖

2 主要天氣影響系統

12 日08 時亞洲中高緯度500hPa 環流形勢呈“兩脊一槽”型，西伯利亞至我國新疆地區為阻塞高壓所控制，我國東北地區為高壓脊，蒙古地區為低壓槽區，低壓槽區分裂短波槽沿西風帶東移，副高控制我國江南和華南地區，副高北界588 線呈西南—東北走向，其西北側的暖濕氣流與西風帶短波槽帶來的冷空氣交匯于淮河流域的沂沭泗地區（圖2b）。850hPa 天氣圖上我國西南地區有低渦活動，西風帶低槽與西南低渦共同形成西南—東北向的低壓區，西南低渦十分有利于暖濕氣流沿副高外圍向淮河流域輸送。我國東部沿海處于高壓脊后部，西風帶低槽東移緩慢，降雨區位于低槽前部，雨帶在沂沭泗地區維持了約20 個小時。12 日20 時，副高北抬至淮河附近，流域南部西南氣流增強，對流層低層山東西部低渦生成，低渦后部切變線位于流域北部，降雨區位于切變線與低空急流之間，低渦前部處于低空急流出口區左側，成為強降水中心（圖2c）。13日08 時，副高有所南退，切變線東移南壓，雨帶隨之南壓并逐步移出沂沭泗地區，此次暴雨過程結束。

圖2 2023 年7 月12 日沂沭泗水系大暴雨天氣形勢診斷分析圖

從200hPa 天氣圖上可以看出，7 月12 日08 時至 13 日08 時整個強降水期間，我國北方40°N 附近有一條高空急流帶（圖2a），中心最大風速達58m/s，沂沭泗地區處于高空急流出口區右側，為強輻散中心。850hPa 上，西南低空急流穩定維持，急流軸從湖南西部至安徽北部，沂沭泗地區處于低空急流出口區左側，這種低層輻合、高層強輻散的高低層配置，十分有利于上升運動發展，暴雨中心與強上升運動有很好的對應關系。

從850hPa 上比濕和溫度場來看，我國西南地區為大片的高溫高濕區，并且向河南北部、河北南部伸出一濕舌（圖2c），從12 日08 時開始逐步向沂沭泗地區擴展，13 日凌晨沂沭泗地區濕度達到頂峰，比濕穩定在16～20g/kg，水汽條件和能量條件非常有利于產生強降水。從水汽通量和水汽通量散度場來看，強降水期間從西南地區東部到長江中游直到沂沭泗地區始終維持著較大的水汽通量值，安徽北部水汽通量最大值超過20g/（cm·hPa·s）。13 日02時850hPa 上沂沭泗地區正處于水汽通量輻合中心（圖2d），中心最大值-25×10-8g/（cm2·hPa·s），而其他時次水汽輻合中心并不在沂沭泗地區。通過分析925hPa 的水汽通量散度場發現，沂沭泗地區始終處于水汽通量輻合區內，13 日02—08 時處于輻合中心區，由此可見，強降水期間沂沭泗地區始終存在充足的水汽輸送和較好的水汽輻合條件。

3 預報偏差分析

此次降水過程正值沂沭泗水系主汛期，預報員提前24h，數值模式提前了48h 預報了此次強降水過程。EC 模式預報7 月12 日沂沭泗水系將有中到大雨，南四湖周邊、沂沭河上游有暴雨，流域面平均雨量35mm，南四湖區45mm，沂河臨沂以上60mm，邳蒼區15mm。預報員訂正預報7 月12 日沂沭泗水系將有大到暴雨，沂沭河中游將有大暴雨，流域面平均雨量40～50mm，南四湖區50～70mm，沂河臨沂以上70～90mm，邳蒼區40～60mm。與實際降水相比，EC模式預報和預報員預報降水強度均偏弱，其中暴雨中心邳蒼區的降水量模式預報值僅為實況值的1/3。

將EC 模式7 月11 日20 時起報的環流形勢場與實況進行對比檢驗。結果表明，模式預報的中高緯環流形勢、西風帶短波槽東移、中低層低渦切變線發展均與實況一致，副高的南北擺動、西南氣流強度預報基本一致。預報出現偏差的可能原因有以下三個方面：一是模式預報12 日20 時副高增強北抬，北界588 線越過淮河到達34°N 附近，實況副高增強北抬但北界未越過淮河，預報位置比實況位置偏北大約1.5°，導致模式預報雨區位置明顯偏北；二是中低層我國東部沿海有高壓脊活動，低渦切變線系統東移速度較慢，導致雨帶在沂沭泗地區穩定維持了一整天，模式未能預報出沿海高壓脊活動，預報降水系統白天影響沂沭泗地區，夜間將移動至山東半島地區，降水時長和落區均出現偏差導致累計降水量大幅偏差；三是模式對籠罩我國西南地區至淮河流域的大片高能高濕區預報不足，從河南地區向沂沭泗地區強暖平流輸送，促使暖濕氣流輻合上升，十分有利于對流性強降水的發生發展。

4 結論

本文采用地面站觀測雨量數據、NCEP 再分析資料和EC 模式預報資料，對2023 年7 月12 日沂沭泗水系主汛期一次大暴雨過程的成因和預報偏差進行分析，主要結論如下：

1）此次大暴雨過程的環流背景特征表現為西風帶短波槽東移影響，副高西伸北抬、低空急流加強，長江上中游地區高溫高濕，為強降水提供了異常充沛的水汽和極好的能量條件；低渦切變線系統移速緩慢，雨帶在沂沭泗地區長時間維持，造成局地強降水。

2）高低空急流耦合對此次暴雨的促發具有重要作用，強降水期間沂沭泗地區上空存在高層輻散和低層輻合，形成旺盛的上升運動。暴雨發生過程中沂沭泗地區始終有西南低空急流輸送大量水汽，低層水汽輻合為強降水發生發展創造了有利條件。

3）EC 數值模式預報此次大暴雨過程偏差的主要原因可能是副高北抬位置的預報偏差，模式預報副高更偏北，降水落區偏北，降水影響系統東移速度預報偏快，導致降水位置和降水時長均有偏差，長江上中游地區高溫高濕區輸送強暖平流有利于輻合上升運動，模式預報暖濕氣團強度不及實況，導致預報降水強度偏弱