胡永松，康學(xué)良，李德章，聶 祥，謝 明，吳 新

(貴州省畢節(jié)地區(qū)氣象局，貴州 畢節(jié) 551700)

T639在畢節(jié)2010年5月5日強(qiáng)對(duì)流天氣中的釋用分析

胡永松，康學(xué)良，李德章，聶 祥，謝 明，吳 新

(貴州省畢節(jié)地區(qū)氣象局，貴州 畢節(jié) 551700)

2010年5月5日傍晚到6日畢節(jié)地區(qū)出現(xiàn)了一次雷雨、冰雹、大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨。該文利用T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程從環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)等方面進(jìn)行分析。結(jié)果表明：T639物理量場(chǎng)預(yù)報(bào)結(jié)果對(duì)預(yù)報(bào)畢節(jié)2010年5月5日強(qiáng)對(duì)流天氣有較好的指示意義，為此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程提供了有力的預(yù)報(bào)依據(jù)。

T639;強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào);釋用分析;低渦切變

1 引言

隨著數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品在天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，但由于各種數(shù)值預(yù)報(bào)模式受到模式初始場(chǎng)、邊界條件、物理過(guò)程、地形、植被以及模式本身的設(shè)計(jì)等諸多因素的影響，數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品(尤其是對(duì)天氣要素的預(yù)報(bào))無(wú)論出現(xiàn)時(shí)間、空間分布及要素量級(jí)大小都不可避免地存在一定的誤差。當(dāng)今國(guó)內(nèi)全球模式已從T213發(fā)展到T639，其數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品從內(nèi)容、時(shí)效、層次上不斷增多，已經(jīng)成為廣大預(yù)報(bào)員在日常天氣預(yù)報(bào)中的參考依據(jù)。但是目前T639數(shù)值模式運(yùn)行也還不十分穩(wěn)定，數(shù)值預(yù)報(bào)初始場(chǎng)與實(shí)況場(chǎng)有時(shí)候不吻合，還存在一定的誤差。數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品所預(yù)報(bào)的環(huán)流形勢(shì)、要素場(chǎng)在時(shí)效、移動(dòng)、強(qiáng)弱等方面存在的預(yù)報(bào)誤差給天氣預(yù)報(bào)帶來(lái)一定的困難。因此，在應(yīng)用各類(lèi)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)對(duì)模式產(chǎn)品進(jìn)行解釋?xiě)?yīng)用和檢驗(yàn)。

本文利用 MICAPS3.0作為分析工具，選取T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)2010年5月5日傍晚到6日畢節(jié)地區(qū)的一次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程分別從環(huán)流形勢(shì)、影響系統(tǒng)、水汽條件、動(dòng)力條件、能量條件等方面進(jìn)行分析，以檢驗(yàn)T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)能力，為提高此類(lèi)天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)水平提供參考。

2 天氣過(guò)程分析

2.1 天氣實(shí)況及災(zāi)情

2010年5月5日傍晚到6日，畢節(jié)地區(qū)出現(xiàn)了雷雨、冰雹、大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程，赫章媽姑、畢節(jié)城區(qū)、金銀山、對(duì)坡和大方的大道等地降雹。畢節(jié)地區(qū)有245個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雨，其中小雨78個(gè)，中雨28個(gè)，大雨27個(gè)，暴雨14個(gè)，最大降水量在黔西的中建，為85.2mm。此次暴雨、大風(fēng)、冰雹天氣給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重災(zāi)害，赫章縣媽姑鎮(zhèn)一帶發(fā)生嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，洪水漫過(guò)橋梁，326國(guó)道一段被沖毀，造成6人死亡，3人失蹤，數(shù)間房屋被洪水沖毀，折斷樹(shù)木、電線(xiàn)若干，給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失。

2.2 天氣背景分析

2010年5月5日08時(shí)500hPa亞洲地區(qū)中高緯為兩脊一槽形勢(shì)，槽區(qū)位于貝加爾湖到內(nèi)蒙一帶，中低緯在四川中部有一小槽，高原上有小槽擾動(dòng)不斷分離東移，高空槽與溫度槽相配合，副熱帶高壓西伸脊點(diǎn)在95°E，副高西北側(cè)的西南氣流把來(lái)自孟加拉灣的高能暖濕水汽不斷輸送至貴州上空;20時(shí)副高減弱東退，四川中部小槽東移影響貴州地區(qū)，畢節(jié)西部偏西南氣流加強(qiáng)，威寧本站風(fēng)速達(dá)到18m/s。

5日08時(shí)700hPa圖上，切變線(xiàn)位于廣元—綿陽(yáng)—巴塘一線(xiàn)，切變線(xiàn)北部有很明顯的冷舌，0℃溫度線(xiàn)已南壓到河套地區(qū)，切變線(xiàn)北部冷空氣入侵較明顯，因此切變線(xiàn)未來(lái)將加強(qiáng)發(fā)展，20時(shí)切變線(xiàn)南壓到資中—西昌一線(xiàn)，切變線(xiàn)南側(cè)有一西南風(fēng)急流，急流軸中心最大風(fēng)速達(dá)到16 m/s。

850hPa從5日08時(shí)到20時(shí)，畢節(jié)地區(qū)西北面一直維持一低渦切變，切變南側(cè)一直維持有6～8 m/s來(lái)自南海的偏南氣流。因此，中低層較強(qiáng)的西南暖濕氣流為強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生提供了一定的水汽條件。

地面圖上，4日08時(shí)起，畢節(jié)地區(qū)一直受熱低壓控制，5日17時(shí)位于河套—川北的冷鋒南下影響貴州省，熱低壓有所填塞，四川資中—仁壽—西昌北面有一地面輻合線(xiàn)生成，20時(shí)因川北冷空氣不斷南下，地面輻合線(xiàn)加強(qiáng)并南壓至畢節(jié)西部，6日08時(shí)地面輻合線(xiàn)壓至貴州省的南部一帶。

因此，副熱帶高壓東退、中低層切變、西南暖濕氣流及冷空氣的共同影響是造成此次強(qiáng)對(duì)流天氣的主要原因。

3 T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)

T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品近年在預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中已被廣泛應(yīng)用，其物理量場(chǎng)的預(yù)報(bào)越來(lái)越趨于穩(wěn)定，成為短期預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中的主要參考依據(jù)。尤其是其要素預(yù)報(bào)全面，預(yù)報(bào)時(shí)次較多，預(yù)報(bào)產(chǎn)品時(shí)空分辨率高，能清晰地顯示形勢(shì)演變規(guī)律，較其它預(yù)報(bào)產(chǎn)品有其不可比擬的優(yōu)勢(shì)。T639數(shù)值預(yù)報(bào)對(duì)畢節(jié)2010年5月5日強(qiáng)對(duì)流過(guò)程的預(yù)報(bào)，各個(gè)要素場(chǎng)的配合較好，對(duì)畢節(jié)地區(qū)上層的強(qiáng)烈不穩(wěn)定反映也較好，本文以T639資料4日20時(shí)的實(shí)況為初始場(chǎng)，分析其對(duì)5日20時(shí)到6日凌晨的天氣形勢(shì)和要素預(yù)報(bào)情況，并將其與實(shí)況作對(duì)比分析。

3.1 T639環(huán)流形勢(shì)和500hPa實(shí)況場(chǎng)對(duì)比

以T639資料4日20時(shí)500hPa高度場(chǎng)為初始預(yù)報(bào)場(chǎng)，其24h預(yù)報(bào)與實(shí)況5日20時(shí)高度場(chǎng)非常接近(圖1)，尤其是在整個(gè)歐亞地區(qū)中高緯度，實(shí)況場(chǎng)與預(yù)報(bào)場(chǎng)幾乎重疊，中低緯度兩者均以緯向環(huán)流為主，高原上有一些小波動(dòng)不斷分離東移影響畢節(jié)地區(qū)，但對(duì)副熱帶高壓588線(xiàn)位置的預(yù)報(bào)較實(shí)況位置略偏西。

圖1 T639 500hPa高度場(chǎng)24h預(yù)報(bào)場(chǎng)和實(shí)況場(chǎng)對(duì)比(圖中點(diǎn)線(xiàn)為預(yù)報(bào)場(chǎng)，實(shí)線(xiàn)為實(shí)況場(chǎng))

3.2 T639中低層風(fēng)場(chǎng)和中小尺度切變系統(tǒng)與實(shí)況對(duì)比

以4日20時(shí)T639資料700hPa和850hPa風(fēng)場(chǎng)為初始場(chǎng)，其24h風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)與實(shí)況場(chǎng)也非常接近(圖2)，都反映出貴州省受一致的偏南氣流影響，但實(shí)況的切變線(xiàn)位置比預(yù)報(bào)位置略偏北(5日20時(shí)700hPa和850hPa實(shí)況場(chǎng)圖略);但是考慮到畢節(jié)地區(qū)西高東低的地形，除東部和南部的金沙、黔西和織金海拔低于850hPa外，其余縣市海拔均高于850hPa，因此，此次過(guò)程影響畢節(jié)地區(qū)西部的天氣系統(tǒng)主要是700hPa切變線(xiàn)，而東部金沙出現(xiàn)的暴雨天氣與預(yù)報(bào)的850hPa切變線(xiàn)的位置預(yù)報(bào)較吻合。

圖2 5日20時(shí)700hPa、850hPa風(fēng)場(chǎng)、切變線(xiàn)系統(tǒng)預(yù)報(bào)圖(圖中虛線(xiàn)為實(shí)況切變位置，實(shí)線(xiàn)為預(yù)報(bào)切變位置)

3.3 水汽輸送條件

從5日23時(shí)和6日02時(shí)相對(duì)濕度沿27°N的垂直剖面圖可以看出，5日23時(shí)，相對(duì)濕度大的區(qū)域主要集中在600hPa以下，相對(duì)濕度大值中心主要分布在畢節(jié)地區(qū)西部(104°E)，最大值達(dá)到94%，600hPa以上相對(duì)濕度較小;6日20時(shí)，相對(duì)濕度大值區(qū)東移至畢節(jié)地區(qū)東部，畢節(jié)地區(qū)降水逐漸減弱(圖略);水汽通量散度的高空分布與相對(duì)濕度分布大體一致，從5日23時(shí)水汽通量散度沿27°N的垂直剖面圖(圖3)可以看出，畢節(jié)地區(qū)西部上空有一大值中心為-56g·s-1·hPa-1·cm-1的水汽通量輻合中心，說(shuō)明畢節(jié)地區(qū)有強(qiáng)的水汽通量輻合，為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供較為充沛的水汽條件;6日02時(shí)，水汽通量輻合大值中心減弱東移，畢節(jié)地區(qū)上空轉(zhuǎn)為+20g·s-1·hPa-1·cm-1的水汽通量輻散中心。此次過(guò)程T639對(duì)5日08時(shí)的相對(duì)濕度和水汽通量散度的預(yù)報(bào)與實(shí)況幾乎一致，只是數(shù)值略有差異，較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)了此次過(guò)程的水汽條件，且水汽通量輻合中心與強(qiáng)降水中心有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖3 2010年5日23時(shí)和6日02時(shí)水汽通量散度預(yù)報(bào)剖面圖 (單位：g·s-1·hPa-1·cm-1)

3.4 動(dòng)力條件

分析渦度和散度圖(沿27°N)可知(圖4)，5日23時(shí)，104°E 600hPa以下有一散度輻合上升中心，中心值為-15×10-5·s-1，500hPa以上為一輻散下沉中心，中心值為15×10-5.s-1，低層輻合，高層輻散，大氣的抽吸作用明顯，有利于強(qiáng)對(duì)流和暴雨天氣發(fā)生;6日02時(shí)，600hPa以下輻合增強(qiáng)，輻合中心東移，畢節(jié)地區(qū)500hPa以上輻散也明顯增強(qiáng);6日05時(shí)(圖略)，600hPa以下輻合減弱，500hPa以上的輻散進(jìn)一步增強(qiáng)，對(duì)應(yīng)畢節(jié)地區(qū)降水逐漸減弱。分析渦度和垂直速度圖也反映出600hPa以下有較強(qiáng)的輻合上升運(yùn)動(dòng)，500hPa以上有較強(qiáng)的的下沉運(yùn)動(dòng);5日08時(shí)開(kāi)始，700hPa以下也反映出畢節(jié)地區(qū)有較強(qiáng)的正渦度平流區(qū)，幾個(gè)物理量都反映出有較強(qiáng)的抬升力作用。

圖4 2010年05日23時(shí)和6日02時(shí)散度預(yù)報(bào)剖面圖 (單位：10-5·s-1)

3.5 能量條件

近年來(lái)，能量分析方法已廣泛用于強(qiáng)對(duì)流天氣的分析預(yù)報(bào)，它反映了大氣的熱力結(jié)構(gòu)，假相當(dāng)位溫和k指數(shù)就是反映大氣層結(jié)中能量的較好指標(biāo)，在高溫高濕的不穩(wěn)定大氣層結(jié)條件下，在高能舌的北方只要有干冷空氣侵入，不穩(wěn)定能量鋒區(qū)將加強(qiáng)，加劇氣層的不穩(wěn)定性，上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展，在有冷空氣入侵的觸發(fā)條件下，引起不穩(wěn)定能量釋放，非常利于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生［2］。此次過(guò)程T639能量預(yù)報(bào)和天氣實(shí)況很吻合。

3.5.1 假相當(dāng)位溫分析 由假相當(dāng)位溫(圖5)沿27°N的垂直剖面圖可看出，5日23時(shí)到6日02時(shí)，600hPa以下邊界層內(nèi)有等θse線(xiàn)發(fā)展，中心值位于畢節(jié)地區(qū)(105°E)上空，中心最大值達(dá)78.5℃，θse不斷向上發(fā)展形成一個(gè)上凸的高能舌區(qū)域，其北側(cè)能量鋒區(qū)較強(qiáng)，這與地面輻合線(xiàn)迅速鋒生時(shí)段吻合，且假相當(dāng)位溫隨高度減少，說(shuō)明氣層非常不穩(wěn)定，有利于上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展;6日05時(shí)(圖略)，假相當(dāng)位溫高值中心移到貴州省東部，等θse線(xiàn)由密集變稀疏，等θse梯度減小，能量鋒區(qū)消失，θse中心值減小，畢節(jié)地區(qū)上空大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定，降水也基本結(jié)束。可見(jiàn)，此次過(guò)程中強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的時(shí)段和T639對(duì)假相當(dāng)位溫預(yù)報(bào)不穩(wěn)定發(fā)展的時(shí)間是一致的，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)域與地面冷鋒鋒區(qū)位置基本重疊，地面冷鋒迅速鋒生發(fā)展，造成熱低壓填塞，前期積累的大量高溫高濕的不穩(wěn)定能量在短時(shí)間釋放是造成這次短暫而劇烈的強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的原因。

圖5 2010年5日23時(shí)和6日02時(shí)假相當(dāng)位溫預(yù)報(bào)剖面圖(單位：℃)

3.5.2 k指數(shù)變化分析 從k指數(shù)預(yù)報(bào)變化(圖6)可看出，5日17時(shí)前，k指數(shù)變化不斷增加，17時(shí)后，k指數(shù)緩慢下降，說(shuō)明過(guò)程前期是不穩(wěn)定能量不斷存貯積累的過(guò)程，17時(shí)后，因冷空氣觸發(fā)引起前期積累的不穩(wěn)定能量釋放，強(qiáng)對(duì)流天氣開(kāi)始發(fā)生。

圖6 5日08時(shí)—6日08時(shí)k指數(shù)預(yù)報(bào)變化圖 單位(℃)

3.6 降水量級(jí)及落區(qū)預(yù)報(bào)

分析總降水量24h預(yù)報(bào)可知，畢節(jié)地區(qū)以小雨為主，畢節(jié)地區(qū)東北部的遵義地區(qū)5日20時(shí)到6日20時(shí)累計(jì)降水有暴雨出現(xiàn)(累計(jì)降水分布圖略)，這與實(shí)況降水量的量級(jí)和落區(qū)略有差異，總體上T639對(duì)此次24h雨量預(yù)報(bào)偏小，而大降水量級(jí)落區(qū)預(yù)報(bào)偏東偏北，雨量預(yù)報(bào)在強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)中難度較大，因?yàn)閺?qiáng)對(duì)流天氣主要是由中小尺度系統(tǒng)引起，其突發(fā)性和局地性難以預(yù)測(cè)，加之畢節(jié)地區(qū)屬于典型的低緯度高海拔喀斯特地形，境內(nèi)溝壑縱橫，地形切割劇烈，降水分布受地形影響，時(shí)空分布極不均勻，因此T639對(duì)畢節(jié)地區(qū)雨量的預(yù)報(bào)參考有限。

4 小結(jié)

①副熱帶高壓東退、中低層切變以及冷空氣入侵是造成此次強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的主要原因。

②T639對(duì)700hPa切變線(xiàn)位置預(yù)報(bào)偏東偏北，對(duì)畢節(jié)地區(qū)此次強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)指示作用不明顯，但是T639中水汽、動(dòng)力、能量條件等物理量的預(yù)報(bào)對(duì)此次天氣過(guò)程的發(fā)生有較好的指示作用。

③T639累計(jì)雨量預(yù)報(bào)在量級(jí)和落區(qū)方面與實(shí)況對(duì)比有一定的誤差，客觀(guān)雨量預(yù)報(bào)參考價(jià)值不大。

［1］ 唐延婧，金秀珍，吳曉萍.2008-08-15大暴雨天氣診斷分析及數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)［J］.貴州氣象，2009，33：6-9.

［2］ 孫忠欣，侯淑梅.數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品在山東“4·18”暴雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用［J］. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)(上半月刊)，2009，5：154-156.

［3］ 朱乾根，等.天氣學(xué)原理和方法［M］.北京：氣象出版社，1981.

P407

B

1003-6598(2011)02-0040-04

2010-06-22

胡永松(1981-)，男，助工，主要從事中短期天氣預(yù)報(bào)工作。