朱國明，胡 壯，張思瑤

（1.民航東北地區(qū)空中交通管理局，遼寧沈陽110043；2.民航西南空管局，四川成都610202；3.沈陽市氣象局，遼寧沈陽110168）

暴雨空間尺度小、持續(xù)時間短、降水強度大和成因復(fù)雜等特點一直是預(yù)報中的難點和重點[1-4]。許多學(xué)者對暴雨的氣候特征、環(huán)流形勢、結(jié)構(gòu)特征和水汽來源等做了大量的工作。肖遞祥等[5]選取35年四川盆地出現(xiàn)的極端暴雨天氣個例，分析了氣候特征、環(huán)流形勢、影響系統(tǒng)及中尺度對流環(huán)境條件，結(jié)果表明大多數(shù)極端暴雨都出現(xiàn)在持續(xù)性暴雨過程中，暴雨中心主要出現(xiàn)在盆地西北部和西南部，極端暴雨過程具有低層高比濕、整層相對濕度大、暖云層厚、CAPE呈狹長形態(tài)、垂直風(fēng)切變小等特征。雷蕾等[6]針對2016年7月19～20日華北極端暴雨中的低渦系統(tǒng)發(fā)展演變的結(jié)構(gòu)特征和加強機制進行了研究，結(jié)果表明：中低層低渦系統(tǒng)快速發(fā)展過程與高低空系統(tǒng)構(gòu)成耦合作用有關(guān)，低渦系統(tǒng)的發(fā)展進一步強化了低空暖平流，促使低空氣旋向東北方向發(fā)展移動，這一正反饋過程形成的耦合環(huán)流不僅造成了整個渦度柱強度增強，而且垂直結(jié)構(gòu)上逐漸由傾斜渦柱演變?yōu)榻跤谥绷⒌臏u柱。為了更好地研究沈陽本地局地暴雨預(yù)報，本文利用實況氣象觀測資料、歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）細網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品、雷達探測產(chǎn)品和地基GPS/MET觀測網(wǎng)大氣可降水量（PWV）數(shù)據(jù)，針對2017年8月

3日沈陽局地暴雨過程進行分析，反思預(yù)報思路，探討模式預(yù)報誤差，尋求預(yù)報著眼點。

1 降水過程概述

2017年8月3 日07時 ～4日06時，沈陽地區(qū)出現(xiàn)大雨局部暴雨天氣，降水量分布不均勻，強降水落區(qū)主要集中在沈陽新民、康平和法庫地區(qū)。全市7個國家氣象觀測站平均降水量26．5 mm，全市245個氣象觀測站平均降水量17．1 mm，最大降水量出現(xiàn)在新民柳河溝為93．1 mm，最大降水強度出現(xiàn)在法庫十間房為44．3 mm/h。

2 降水預(yù)報失誤分析

預(yù)報員主觀預(yù)報2017年8月3日傍晚到夜間沈陽地區(qū)將出現(xiàn)暴雨、局部大暴雨天氣過程，其中康平、法庫和新民地區(qū)降水量可能超過150．0 mm。對比實況降水量，預(yù)報失誤主要體現(xiàn)在沈陽市區(qū)的暴雨空報。本文反思預(yù)報思路，探討模式預(yù)報誤差，尋求預(yù)報著眼點，為臨近訂正預(yù)報提供依據(jù)。

2.1 模式環(huán)流背景檢驗

檢驗不同起報時刻ECMWF模式預(yù)報2017年8月3日08時700 hPa風(fēng)場和相對濕度場（圖1a、2c、3e）可知，2017 年 7月 31 日 20 時起報，低渦中心位于河北省與遼寧省交界處，閉合環(huán)流中，偏南風(fēng)風(fēng)速較強，偏北風(fēng)風(fēng)速較弱；2017年8月1日20時起報，低渦中心較前一起報時刻位置偏北，低渦北部延伸出風(fēng)速的輻合切變，偏南風(fēng)進一步增強；2017年8月2日20時起報，低渦中心位置較前一起報時刻變化不明顯，但輻合明顯增強。檢驗不同起報時刻ECMWF模式預(yù)報2017年8月3日20時700hPa風(fēng)場和相對濕度場的穩(wěn)定性（圖 1b、1d、1f）可知，2017年7月31日20時起報，低渦中心位于遼寧省中北部地區(qū)，沈陽地區(qū)上空為一致的西南氣流；2017年8月1日20時起報，低渦中心位置較前一起報時刻明顯偏北；2017年8月2日20時起報，切變線較前一起報時刻移速偏快，切變線前側(cè)的西南急流剛好位于沈陽地區(qū)上空。從檢驗結(jié)果來看，ECMWF模式預(yù)報的700hPa風(fēng)場和相對濕度場存在明顯的不確定性。

圖 1 2017年 7月 31日 20時（a、b）、8月 1日 20時（c、d）和 8月 2日 20時（e、f）起報 ECMWF模式預(yù)報 2017年 8月 3日 08時（a、c、e）和 8月 3日20時（b、d、f）850 hPa風(fēng)場和相對濕度場

圖2 2017年8月 2日20時起報ECMWF模式預(yù)報12～24小時（a、b）、24～36小時（c、d）的對流性降水量（a、c）和大尺度降水量（b、d）

圖3 2017年8月3日20時起報ECMWF模式預(yù)報遼寧地區(qū)850hPa風(fēng)場和相對濕度場的分析場（a）和 0～3小時預(yù)報場（b）

2.2 模式降水預(yù)報失誤

分析2017年8月2日20時起報ECMWF模式預(yù)報未來對流性降水量和大尺度降水量（圖2），2017年8月3日08時～20時，新民站（區(qū)站號；54333）累計降水量39．2mm，其中對流降水量 5．8mm，大尺度降水量 33．4mm；2017年 3日 20時 ～4日 08時，沈陽城區(qū)累計降水量70．8mm，其中對流降水量9．7mm，大尺度降水量61．2mm。由此可見，ECMWF模式預(yù)報的累計降水量主要是大尺度降水，即降水是由大尺度系統(tǒng)產(chǎn)生，而ECMWF模式預(yù)報的對流性降水量最大不超過10 mm，即降水由中、小尺度系統(tǒng)產(chǎn)生的比例較小。

2.3 模式大尺度降水預(yù)報誤差

從ECMWF模式對降水系統(tǒng)的調(diào)整來分析模式預(yù)報大尺度降水的誤差，圖3a給出了2017年8月3日20時ECMWF模式遼寧地區(qū)850hPa風(fēng)場和相對濕度場的分析場，2017年8月2日20時起報的預(yù)報8月3日20時的低空切變線較實況明顯偏慢，且預(yù)報的西南風(fēng)和偏南風(fēng)的水汽輻合消失，轉(zhuǎn)為西南風(fēng)的水汽通道。2017年8月3日23時，系統(tǒng)快速東移，水汽輻合區(qū)位于沈陽市區(qū)的東南，暖濕的對流環(huán)境消失。

為了進一步分析沈陽城區(qū)上空的水汽特征，通過分析2017年8月3日20時～3日23時逐小時大氣可降水量的探測結(jié)果。2017年8月3日20時大氣可降水量的大值區(qū)（≥65．0 mm）主要集中在遼寧中南部地區(qū)，沈陽城區(qū)上空并未出現(xiàn)水汽的堆積區(qū)。水汽堆積區(qū)向東北方向移動，擦過沈陽東南部地區(qū)，2017年8月2日20時起報ECMWF模式預(yù)報，2017年8月3日20時沈陽城區(qū)上空的水汽輻合區(qū)并未出現(xiàn)，因此導(dǎo)致沈陽城區(qū)的暴雨空報。

3 結(jié)論

本文利用實況氣象觀測資料、歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）細網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品和地基GPS/MET觀測網(wǎng)大氣可降水量（PWV）數(shù)據(jù)，針對2017年8月3日沈陽局地暴雨過程進行分析，反思預(yù)報思路，探討模式預(yù)報誤差，尋求預(yù)報著眼點，結(jié)果表明：

不同起報時刻ECMWF模式預(yù)報的700 hPa風(fēng)場和相對濕度場，切變線的位置和兩側(cè)風(fēng)速大小存在明顯的不確定性。

ECMWF模式預(yù)報的降水量主要是由大尺度降水產(chǎn)生，對對流性降水估計明顯不足。對降水系統(tǒng)的位置及風(fēng)場強度預(yù)報的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致大尺度降水落區(qū)處于不段調(diào)整，使沈陽城區(qū)對流環(huán)境發(fā)生改變，預(yù)報城區(qū)上空西南風(fēng)和偏南風(fēng)的水汽輻合消失，轉(zhuǎn)為西南風(fēng)的水汽通道，水汽輻合區(qū)出現(xiàn)在城區(qū)東南部，因此導(dǎo)致沈陽城區(qū)暴雨空報。

可以利用大氣可降水量的監(jiān)測資料，來判斷水汽輻合區(qū)，進而訂正模式預(yù)報。