吳 桐,關(guān)寧欣

(1.伊春市氣象局，黑龍江 伊春 153000;2.牡丹江市氣象局，黑龍江 牡丹江157000)

1 引言

2013年汛期期間，黑龍江省部分地區(qū)出現(xiàn)了近30 a一遇的災(zāi)害性暴雨天氣，部分河流超出警戒水位，汛情形勢嚴(yán)峻。伊春地區(qū)歷年較大的降水過程主要集中在七月下旬到八月上旬，但達(dá)到暴雨量級的過程較少。汛期期間，伊春地區(qū)出現(xiàn)洪澇、泥石流等災(zāi)害，對人民生命財產(chǎn)安全造成巨大損失，因受小興安嶺區(qū)域地理環(huán)境影響，伊春地區(qū)降水的突發(fā)性、局地性更為顯著，預(yù)報工作更難進(jìn)行。

本次過程達(dá)到暴雨量級的區(qū)域主要集中在伊春中南部地區(qū)，嘉蔭流域已經(jīng)超出警戒水位，所以此次降水給防汛抗洪工作、保障農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)工作帶來了巨大的影響。本文對此次降水過程進(jìn)行技術(shù)總結(jié)，對此類極端天氣預(yù)報誤差進(jìn)行評定分析，揭示其成因，尋找此類天氣過程預(yù)報著眼點。

2 降水實況

8月12-14日的降水為一次自南向北的過程，雨量較大時段主要集中在12日-13日白天，其中12日24 h內(nèi)朗鄉(xiāng)累計降雨量為70.9mm，五個區(qū)站累積量在10-30 mm之間；13日夜間鐵力地區(qū)降雨量達(dá)到41.0 mm，14日金山屯地區(qū)降雨量達(dá)到58.1 mm，其余地區(qū)中到大雨不等。過程結(jié)束后15日伊春部分地區(qū)仍有降水，其中鐵力桃山地區(qū)雨量達(dá)到10 mm，16-18日全市又有一次較大降水過程。此次降水持續(xù)時間較長，且兩次較大降水過程連續(xù)，量級較大，范圍較廣，較為罕見。此次過程多數(shù)1 h雨量為0-5 mm，極少數(shù)1 h雨量為5-10mm，所以本次降水屬于較為穩(wěn)定性降水。

3 天氣形勢分析

3.1 高空形勢分析

12日20時，500 hPa 高空圖上歐亞大陸中高緯度地區(qū)為兩槽一脊型[1]，貝加爾湖西部的高壓脊穩(wěn)定維持，巴爾喀什湖北部西西伯利亞地區(qū)與貝加爾湖附近被兩個低壓中心占據(jù)，受高壓脊控制，有小股的冷空氣南下。12-14日，影響黑龍江省的低渦加深并略向東移北抬，其中13日達(dá)到最強(qiáng)，伴隨著低渦加深，不斷有小槽波動?xùn)|移，14日后此次系統(tǒng)過程逐漸減弱，下一個系統(tǒng)即將影響黑龍江省。西太平洋副熱帶高壓一直位于我國東南沿海一帶，副高西部的偏南氣流從海上帶來充沛的水汽，配合河套北部低渦中心的西北氣流，一較深小槽影響我國北方地區(qū)，850 hPa上存在低空急流導(dǎo)致有大量的水汽輸送而來，大氣產(chǎn)生不穩(wěn)定層結(jié)，有利于降水發(fā)生，且量級較高。到了13日08時，貝加爾湖附近的低渦加深，500 hPa槽線位于黑龍江省西部地區(qū)，經(jīng)度加大，850 hPa的冷槽轉(zhuǎn)為東北-西南走向，與500 hPa、700 hPa相配合，且有明顯的風(fēng)場氣旋性切變，對應(yīng)降水大值區(qū)。

3.2 地面形勢分析

12日02時，從貝加爾湖東南部地區(qū)到我國東北地區(qū)都受地面低壓控制，其中大興安嶺到內(nèi)蒙古中部為冷鋒帶，吉林省與黑龍江省交界一帶為暖鋒，配合高空低渦系統(tǒng)，到了12日20時，低壓加強(qiáng)，低壓中心位于大興安嶺西部地區(qū)蒙古國境內(nèi)，之后繼續(xù)加強(qiáng)，位置少動。此時暖鋒已經(jīng)到達(dá)黑龍江省南部地區(qū)，暖鋒附近出現(xiàn)明顯降水。隨著地面低壓中心逐漸向北伸展，全省大部分地區(qū)開始出現(xiàn)降水，暖鋒兩側(cè)的氣壓梯度加大，暖鋒強(qiáng)度加強(qiáng)，降水強(qiáng)度也隨之加強(qiáng)，此時伊春市部分區(qū)域降水較強(qiáng)，個別站點雨量達(dá)到暴雨量級。到了15日，低壓中心強(qiáng)度減弱，此次降水主要過程趨于結(jié)束。在低壓移動過程中，日本海域不斷有水汽補(bǔ)充，使得低層水汽充沛，配合高空形勢，降水量級較大。

3.3 物理量場

在散度場中高層輻散，低層輻合有利于大氣的抽吸作用，使上升運(yùn)動的趨勢更強(qiáng)，這為此次強(qiáng)降水過程提供了有利的動力條件。通過12日20時500 hPa和850 hPa的散度場可知，此時700 hPa以下黑龍江省整個中部區(qū)域都為負(fù)散度場，最強(qiáng)輻合場位于850 hPa,處于輻合上升狀態(tài)，輻合中心位于黑龍江省南部邊緣區(qū)域。高層中西部地區(qū)為正散度場，為輻散下沉狀態(tài)，輻散中心位于黑龍江省與吉林交界處以及黑河地區(qū)。此時高低層配置最好，輻散輻合基本垂直，地面降水開始。13日08時，輻散場北伸，黑龍江和吉林地區(qū)全部為其覆蓋，輻合場也隨之北抬，700 hPa黑龍江省西部為輻散區(qū)，東部為輻合區(qū)，20時，700 hPa以上為正輻散場，850 hPa一半為輻散區(qū)，一半為輻合區(qū)，降水區(qū)域減小，由全省性降水縮至東部降水，此時伊春市仍位于降水區(qū)域內(nèi)，但強(qiáng)度減弱。14日08時，850 hPa以下為上升運(yùn)動，白天的降水強(qiáng)度減到最弱，趨于停止，夜間受另一股空氣補(bǔ)充影響，又有降水發(fā)生。

從垂直運(yùn)動場和渦度場中可以得到全省較大降水過程主要集中在12日夜間到13日白天，其余時間為黑龍江省部分區(qū)域降水，伊春市降水主要集中在夜間進(jìn)行。從散度場上可知，此次過程低層輻合運(yùn)動較強(qiáng)，上升運(yùn)動明顯，高空輻散運(yùn)動較弱，此種過程水汽輸送強(qiáng)度加大，致使降水量級較高。

4 水汽條件分析

從東海、黃海、日本海一帶輸送來的水汽是此次降水的主要來源，從12日20時水汽通量場來看，完整的水汽通道主要是東海-黃海-日本海區(qū)域-吉林-黑龍江南部地區(qū)，13日南來的水汽輸送達(dá)到最強(qiáng)。水汽通量場中心大值區(qū)分為兩個，分別位于伊春市上空和吉林省南部，與降水大值區(qū)相對應(yīng)，是暴雨的高發(fā)區(qū)，而此時伊春市降水極大值實況出現(xiàn)在12日夜間-13日白天以及13日夜間，對應(yīng)了此時的水汽通量場圖。14日08時，位于黑龍江省的水汽通量場大值區(qū)減弱并北抬，14日20時此系統(tǒng)入海，在吉林省上空又有新的大值區(qū)產(chǎn)生。

水汽通量散度場分析，12日20時黑龍江省中南部上空850 hPa為負(fù)值控制，中心位于黑龍江省南部，925 hPa負(fù)值中心強(qiáng)度加強(qiáng)，水汽輻合，有利于暴雨發(fā)生。到了13日20時，850 hPa以上西部為正值區(qū)，東部為負(fù)值區(qū)，西部低層水汽輻散，降水強(qiáng)度有所減弱，不利于暴雨發(fā)生發(fā)展。此次降水過程水汽通量散度場的低層輻合明顯時段為12日20時-13日08時，水汽的輻合為降水提供了豐富的水汽，同時由于水汽凝結(jié)釋放潛熱使上升運(yùn)動加強(qiáng)，對降水有反饋作用，使降水強(qiáng)度增加，加大了暴雨發(fā)生的可能性。

5 急流分析

在850 hPa高度場上，從河套以東渤海一帶到吉林區(qū)域出現(xiàn)了風(fēng)力達(dá)到12 m/s以上的西南風(fēng)急流[2]，部分站點觀測區(qū)域風(fēng)力達(dá)到20 m/s以上。到了13日，西南風(fēng)急流南收北伸，北部達(dá)到黑龍江省上空，南部收到遼東半島一帶，風(fēng)力稍有加強(qiáng)。14日，風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)。此次西南風(fēng)低空急流對應(yīng)此次降水過程向黑龍江省輸送大量的水汽，同時也輸送了熱量，使受地面暖鋒影響的暖濕氣流在向北移動過程中因熱力作用而產(chǎn)生上升運(yùn)動，并與高空輻散下沉氣流耦合，使大氣層結(jié)不穩(wěn)定，易發(fā)生強(qiáng)降水天氣。

6 數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品檢驗及預(yù)報著眼點

6.1 EC預(yù)報場和T639預(yù)報場中高緯環(huán)流預(yù)報檢驗

此次降水過程，在11日20時更新的EC和T639的500 hPa高度場，未來24 h變化兩個預(yù)報場預(yù)報基本與實況相符，系統(tǒng)形勢與低渦位置幾乎沒有偏差，隨著時長延長，預(yù)報場誤差增大，EC場48 h位置略偏北偏東，72 h預(yù)報場略快于實況場。T639預(yù)報場與實況場基本吻合。對西太平洋副高位置的預(yù)報EC預(yù)報場較實況場位置一直偏東，青藏高原上空沒有閉合的高壓中心，漏掉588線。

6.2 EC預(yù)報場和T639預(yù)報場溫度預(yù)報檢驗

檢驗850 hPa溫度場預(yù)報，11日20時的數(shù)值產(chǎn)品預(yù)報未來溫度場變化，24 hEC和T639預(yù)報都與實況基本吻合，到了48 h，EC和T639的溫度場落后于實況場，預(yù)測的溫度略高，72 hEC場的東西邊界與實況吻合度下降。

6.3 德國降水與T639預(yù)報場降水預(yù)報檢驗

兩種數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品都預(yù)報12日夜間到13日白天有較大量級降水，德國預(yù)報伊春市24 h累計量在15-20mm,雨區(qū)大值區(qū)偏西。T639預(yù)報伊春全區(qū)24 h累積量為1-10mm,雨區(qū)大值區(qū)也在黑龍江省西部地區(qū)。伊春市實況降水除鐵力站為4.5 mm外，其余區(qū)站降水累計量都為20-30mm，兩種產(chǎn)品預(yù)報量級偏低，T639預(yù)報誤差大，且降水暴雨落區(qū)預(yù)報錯誤，此次過程整體來說德國降水準(zhǔn)確率高于T639,降水量級更接近實況值。

7 總結(jié)

（1）本次暴雨過程是高低緯度共同作用的結(jié)果，受副高西南風(fēng)影響，南方海上的水汽輸送至北方地區(qū)，為本次暴雨過程提供充足的水汽條件。

（2）此次降水過程中地面上伊春市受暖鋒過境影響，鋒面附近有降水發(fā)生，且低壓中心移動較慢，暖鋒維持在伊春市上空時間長，導(dǎo)致此次降水過程時間較為長久。

（3）物理量場上黑龍江省高低空對流運(yùn)動明顯，但降水時間主要持續(xù)在12日夜間-13日，暴雨發(fā)生可能性較高。

（4）12日夜間到13日白天水汽通量散度場低層輻合明顯，且水汽輸送通道已經(jīng)建立，所以降水得到了加強(qiáng)。

（5）分析急流，配合高低空天氣圖，水汽輸送明顯，且大氣層結(jié)不穩(wěn)定，易發(fā)生降水天氣。

[1]壽紹文，王菁華，徐海明,等.天氣學(xué)分析[M].北京:氣象出版社，2006:100-150.

[2]朱乾根，林錦瑞，壽紹文,等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社，2000:105-220.