鄂爾多斯市2023年6月27日強對流天氣過程和可預報性分析

摘 要：利用地面自動站資料、高空探測和GRAPES-GFS中尺度模式數據，對2023年6月27日發生在鄂爾多斯市的一次強對流天氣過程進行分析。結果表明：高空低槽、低層急流和切變線是造成此次暴雨的主要影響系統，中層干侵入和地面冷空氣為對流的產生提供了觸發機制；對比分析實況和模式預報，對模式預報的天氣系統的位置、強度和移動速度加強關注，建立起當前降水雨帶和天氣系統的對應關系，對降水落區可以起到很好的訂正作用。

關鍵詞：短時強降水；冰雹；雷暴大風；GRAPES-GFS中尺度模式

中圖分類號：P45 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）08–0-03

隨著社會經濟的高質量發展和城市化進程的不斷加快，局地強對流天氣造成的影響變得越來越嚴重，也引起了越來越廣泛的關注。強對流天氣屬于中小尺度天氣系統，水平尺度小、生命史短、影響范圍小、強度大，給人民生活和農業發展帶來了一定的不利影響。王丹丹等[1]對“3·21”湖州市強對流天氣過程及預報誤差成因分析研究發現，多個組織性完好的強對流單體陸續東移形成列車效應，利于形成短時強降水和暴雨等強對流天氣；姚蓉等[2]分析湖南出現的一次大范圍不同類型強對流天氣過程發現，強對流天氣過程發生前大氣環流出現明顯調整，低空西南急流的發展加強、中層干冷空氣的卷入為大范圍強對流天氣提供了有利的環境條件。在日常工作中，強對流天氣是預報工作中的難點和重點，容易出現漏報和錯報。相對于臺風暴雨、梅雨鋒暴雨等的研究而言，強對流天氣預報預警方法研究和預報指標提煉還存在不足，難以滿足現在短臨預報業務的需求。

1 天氣實況與災情

1.1 天氣實況

受高空槽和低層暖濕切變線共同影響，2023年6月27日08：00至28日上午，鄂爾多斯市出現強對流天氣，部分地區出現短時強降水，局地伴有雷電、大風、冰雹。最大降雨量出現在烏審旗神水臺，為75.0 mm；最大小時雨強出現在鄂托克旗木凱淖爾，為47.7 mm。

1.2 受災情況

受冰雹、雷暴大風和短時強降水的影響，鄂爾多斯市出現不同程度災害損失。據統計，鄂爾多斯市烏蘭鎮、敖勒召其鎮、樹林召鎮受災人數共計1 854人，農作物受災面積2 253.48 hm2，直接經濟損失約1 916.06萬元。

2 天氣過程分析

2.1 環流形勢演變

2023年6月27日08：00，在200 hPa上有風速超過54 m/s的高空急流存在，鄂爾多斯位于高空急流入口區右側，正渦度和強輻散作用有利于中低層系統發展。

6月26日20：00，在500 hPa上（圖1），鄂爾多斯市上游地區有短波槽發展，溫度場落后于高度場，鄂爾多斯位于短波槽前，槽前正渦度平流有利于低層輻合抬升。2023年6月27日08：00（圖2），隨著短波槽東移發展，冷空氣不斷補充南下，在蒙古國有切斷低壓存在。

6月26日20：00，在700 hPa上，鄂爾多斯受暖脊影響，青海有一個暖性低壓發展，隨著系統的東移。6月27日08：00（圖3）低渦移入阿拉善盟一帶，輻合作用明顯，鄂爾多斯轉為受脊后的影響，此時，西北部地區已經有切變線。

6月26日20：00—27日08：00，在850 hPa上，阿拉善盟至蒙古國受低渦控制，鄂爾多斯市位于低渦前部，有明顯的切變線，整層水汽條件較差。

2.2 地面圖分析

在地面圖上，2023年6月27日08：00（圖4），從新疆到阿拉善至蒙古國一帶有1條冷鋒，冷鋒前面有氣旋發展，鄂爾多斯市處于氣旋前部，有3 h正變壓。14：00冷鋒移至鄂爾多斯西部，整體轉為負變壓控制，負變壓中心最大值達-22 hPa。18：00西部地區轉為正變壓區，東部地區仍為負變壓區。20：00冷鋒移至鄂爾多斯東部，鄂爾多斯處于高壓底前部，整體受正變壓區控制。

2.3 物理條件

從探空圖分析可知，2023年6月27日08：00整層濕度條件較差，850～600 hPa風速隨高度變化不大，風向隨高度逆時針旋轉，600 hPa以上轉為偏西風，風力增大明顯，0 ℃層在4 km，-20 ℃層高度在7 km，均有利于雹胚發展的高度。6月27日20：00（圖5），CAPE值為128.3，SI指數為-0.8，BLI指數為-1，中等強度0～6 km垂直風切變和相對弱的CAPE值有利于多單體風暴的形成，0 ℃層高度和-20 ℃層高度適宜，有利于冰雹生成。垂直位溫分析圖上，飽和假相當位溫隨氣壓降低迅速減小，垂直方向位溫遞減率大，飽和假相當位溫和假相當位溫之間的距離大，表明大氣低層較為干燥；800～600 hPa位溫曲線幾乎垂直于橫坐標，表明大氣層結幾乎為絕熱狀態；20：00，假相當位溫和飽和假相當位溫距離有所接近，大氣中的水汽在不斷增加。

3 衛星云圖特征

從衛星云圖分析，6月27日15：30（圖6a）在鄂爾多斯市大部地區有分散性對流云系覆蓋，其中，烏審旗、杭錦旗東部、達拉特旗上空對流云系發展較為旺盛，結構密實，邊界清晰，云頂亮溫達234.17 k。

16：30在鄂托克旗上空又有結構密實的對流云系生成。17：30（圖6b）對流云系繼續發展，范圍有所擴大。18：30東移發展合并。20：00（圖6c）對流云系移至鄂爾多斯市中東部地區，西部強對流天氣結束。6月28日00：00對流云團變得較為松散，即將移出鄂爾多斯市，鄂爾多斯主體降水基本結束。

4 雷達回波特征

此次強對流天氣過程主要表現為超級單體在鄂爾多斯南部生成加強并向東北偏北方向移動，造成鄂爾多斯多地出現冰雹和雷暴大風，局地出現短時強降水。15：00～18：30是冰雹集中時段。因距離較遠，本地雷達無法觀測到鄂爾多斯市西部偏西地區的回波，中國氣象局短臨預報業務平臺（SWAN3.0）監測到2023年6月27日14：19，鄂爾多斯市鄂托克前旗局地有對流單體生成，強度在55 dBz以上，對流單體繼續向東北偏北方向移動并發展，強度增加，并不斷有新的對流單體被激發出來。在烏審旗東部，鄂托克旗東南部有對流單體分布，14：48，對流單體回波強度進一步增強，鄂托克前旗和烏審旗回波強度達到60 dBz以上。15：00過后，強回波范圍進一步擴大，鄂爾多斯北部有新的對流單體生成。從ROSE2.0上可以監測到烏審旗強回波對應區域的回波頂高達14.4 km，液態水含量維持在27 kg/m2（圖7），最大可至43 kg/m2，根據冰雹回波指標，有利于降雹。截至17：00，在鄂爾多斯烏審旗、鄂托克前旗、鄂托克旗、杭錦旗東部、達拉特旗均出現了冰雹，對農業生產造成了不同程度的影響。16：00～19：00，是雷暴大風集中時段，全市大部地區均出現8級以上大風天氣。

5 可預報性分析及多家模式對比檢驗

5.1 可預報性分析

分析ECMWF和GRAPES-GFS模式在此次強對流

天氣過程中的預報效果，選取2種模式2023年6月26日20：00起報的預報產品。利用500 hPa高度場分析形勢變化、利用700 hPa風場分析降水開始時間，評估2種模式的可預報性。

500 hPa高度場，ECMWF和GRAPES-GFS模式對

于高度場形勢預報與實況吻合度較高，2種模式對于此次強對流天氣過程預報的效果較好。但與實況相比，

ECMWF和GRAPES-GFS模式預報的500 hPa高度場略偏北，系統偏弱，是造成模式對強對流天氣過程中降水量級偏小的原因之一。

700 hPa風場，6月27日14：00，ECMWF模式在杭錦旗西部預報有明顯的切變，GRAPES-GFS 模式預報鄂爾多斯整體受偏南氣流影響。17：00 ECMWF模式預報西北部地區的切變線東移，在鄂托克前旗和烏審旗實況出現強對流區域有明顯的切變；GRAPES-GFS模式在鄂托克前旗和鄂托克旗交界處及烏審旗存在切變。20：00 ECMWF模式預報的切變線已移至鄂爾多斯中東部地區，GRAPES-GFS模式在烏審旗一帶有輻合中心，輻合上升運動明顯，西部杭錦旗至鄂托克旗一帶的切變線與降水實況出現時間進行對比，ECMWF模式對于降水的起止時間預報優于GRAPES-GFS模式。

5.2 模式對比檢驗

將各家模式對此次降水的落區和量級進行對比分析，預報整體較好，CMA-MESO模式相對預報最好。對于降水落區，各家模式均預報西北部地區為小雨，其余地區為中到大雨，與實況基本一致，對于暴雨的落區只有CMA-MESO模式有所提及；各家模式對于中雨、大雨的落區差異較大，MESO模式預報出烏審旗東部有暴雨點；其他模式均預報東部、南部地區的中到大雨天氣，與實況基本一致。

6 思考與總結

此次過程預報降水開始、主過程降水結束時間偏晚，降水落區基本準確，總體服務效果良好。但回波發展的表現形式和細節把握不足，對冰雹強度預估不足。

（1）高空低槽、低層急流和切變線是造成此次暴雨的主要影響系統，中層干侵入和地面冷空氣為對流的產生提供了觸發機制。

（2）中國氣象局短臨預報業務平臺（SWAN3.0）、風云地球衛星云圖中對流監測產品和雷達反射率產品相結合，可判斷對流云系強度演變趨勢，對流定量信息為強對流天氣預警提前量提供有力保障。

（3）加強實況和多家模式預報的對比分析，對模式預報的天氣系統的位置、強度和移動速度加強關注，建立起當前降水雨帶和天氣系統的對應關系（強降水與地面輻合線、850 hPa和700 hPa切變、急流位置的關系），對降水落區有很好的訂正作用。

參考文獻

[1] 王丹丹，尹浩，奚雷，等.“3·21”湖州市強對流天氣過程及預報誤差成因分析[J].科技通報，2022，38（8）：11-18，109.

[2] 姚蓉，唐佳，蘭明才，等.一次混合強對流天氣的環境條件及演變特征分析[J].暴雨災害，2017，36（3）：217-226.