閆 慧，趙桂香

(山西省氣象臺，山西 太原 030006)

引 言

暴雨是影響山西省的重要災害性天氣之一，暴雨預報及其數值預報產品檢驗一直是氣象工作重點關注的問題之一[1-4]。1978年HOSKINS等[5]提出準地轉Q矢量概念，之后被廣泛應用于暴雨和強對流天氣中尺度斜壓診斷分析[6-7]。研究表明，水汽凝結效應對暴雨的發(fā)展起著重要作用，因此，濕Q矢量鋒生函數更能反映暴雨落區(qū)和中尺度特征[8-9]，低層濕Q矢量輻合區(qū)與強降雨區(qū)、鋒生函數的正值區(qū)與同時刻暴雨區(qū)均有較好的對應關系[10-11]；非地轉濕Q矢量輻合與正渦度中心對應，有利于熱量和水汽的垂直輸送，可加快中尺度對流渦旋發(fā)展[12-13]，而強輻合早于鋒前暴雨發(fā)生，對鋒前暴雨有較強的預報能力[14]。

鋒生作用使上升運動增強，并促使低層氣旋性垂直渦度快速增長，而氣旋性渦度的發(fā)展與濕位渦變化有關。研究表明，濕正壓場上對流層低層β中尺度強對流不穩(wěn)定核心區(qū)的生成、濕正壓場和濕斜壓場的耦合有利于中尺度氣旋快速且顯著發(fā)展，也是β中尺度暴雨云團在短時間內獲得上升運動的重要原因[15]；另外，低層非絕熱過程引起的濕位渦制造與中尺度低渦發(fā)展也有很好的正相關[16]；暴雨前期，850 hPa和高層分別出現(xiàn)異常負位渦和正位渦分布，隨著正位渦向下滲透，冷空氣侵入，觸發(fā)強對流，暴雨位于濕位渦零線東側偏暖空氣一側[17]。

“配料法”是一種基于暴雨和強對流天氣發(fā)生物理機制的具有邏輯性的方法，也是基于有效數值模式輸出的短期預報方法之一[18]。隨著對暴雨和強對流天氣預報的深入研究[19-20]，數值模式預報產品在業(yè)務中廣泛應用，基于“配料法”的數值客觀預報產品可為暴雨預報提供更為有效的參考[21]。而集合預報將單一確定性預報轉變?yōu)楦怕暑A報，可定量估計數值預報的不確定性[22-24]，在給出暴雨等災害性天氣最可能、更穩(wěn)定的預報結論方面更有優(yōu)勢?；凇芭淞戏ā焙图项A報聯(lián)合概率方法，可根據不同天氣對氣象因子的依賴程度選用不同產品，在確定范圍內給出有效預報[25]。

2015年8月1—3日，山西中部出現(xiàn)持續(xù)性暴雨天氣過程，由于中尺度天氣系統(tǒng)范圍小、變化快，對流天氣突發(fā)性和局地性強，數值模式對強降水時間和強度的預報難度增大。本文利用氣象觀測資料和NCEP/NCAR(1°×1°)再分析資料，分析此次過程中連續(xù)觸發(fā)強對流天氣的環(huán)境場演變特征差異，并采用濕Q矢量和濕位渦理論進一步診斷揭示中尺度斜壓發(fā)展機制，同時，在對ECMWF集合預報產品檢驗的基礎上，采用聯(lián)合概率方法，對暴雨集合預報進行了改進，以期為暴雨預報提供參考。

1 環(huán)流背景

此次過程，200 hPa偏西北急流強，500 hPa副高強盛，地面低壓不斷發(fā)展，形勢穩(wěn)定。

強降雨前期，500 hPa亞歐中高緯為“2槽1脊”型(圖略)，貝加爾湖地區(qū)存在低渦，隨著低渦旋轉帶動槽后冷空氣不斷南下，槽前呈疏散形勢；大陸高壓穩(wěn)定向東伸展，貝加爾湖東側高壓脊也不斷向北發(fā)展，使得中國西南到東北廣大地區(qū)受高壓影響；同時，海上副熱帶高壓不斷西伸、北抬，逐步與大陸高壓打通；對應地面圖上，相應區(qū)域受低壓控制。

圖1為2015年8月1日20:00(北京時，下同)、3日08:00高低空及地面形勢綜合配置。圖2為山西省24 h累積降水量分布。從影響系統(tǒng)和降水特征可將此次降水過程分為兩個階段，第一階段(1日20:00至2日20:00)，500 hPa冷渦先減弱后加強，槽后偏西北氣流持續(xù)加強，最大風速26 m·s-1，700 hPa形勢與500 hPa類似，而850 hPa切變線穩(wěn)定位于山西西北部。隨著槽后干冷空氣不斷入侵，迫使低層暖濕空氣持續(xù)抬升，冷暖平流作用使斜壓鋒生，地面低壓帶于1日20:00斷裂[圖1(a)]，北側低壓形成氣旋并發(fā)展加深；2日08:00高空前傾形勢明顯(圖略)，大氣不穩(wěn)定性進一步加劇，低層西南暖濕氣流不斷加強和東移，850 hPa在暴雨區(qū)上空形成水汽輻合中心，為暴雨提供充足的水汽供應。在此期間，山西一直位于地面鋒前及高空急流分流區(qū)，低層輻合、高層輻散的垂直結構，有利于大氣垂直上升運動的持續(xù)加強，是暴雨發(fā)生發(fā)展的有利動力條件，高空干冷平流和強烈的輻合上升運動觸發(fā)鋒前強不穩(wěn)定能量釋放，造成山西中部強降水[圖2(a)]。

圖1 2015年8月1日20:00(a)、3日08:00(b)高低空及地面形勢綜合配置圖(陰影為200 hPa全風速場，單位：m·s-1)Fig.1 The system integrated configuration of high and low level and ground at 20:00 BST 1 (a), and 08:00 BST 3 (b) August 2015 (The shaded area is full wind speed on 200 hPa, Unit: m·s-1)

圖2 2015年8月1日20:00至2日20:00(a)、2日20:00至3日20:00(b)山西省24 h累積降水量分布(單位：mm)Fig.2 The 24 hours accumulated precipitation from 20:00 BST 1 to 20:00 BST 2 (a), and from 20:00 BST 2 to 20:00 BST 3 (b) August 2015 in Shanxi Province (Unit: mm)

第二階段(2日20:00至3日20:00)開始，500 hPa冷渦發(fā)展加深，渦后冷空氣持續(xù)南下，副高被迫斷裂，山西受偏西北氣流控制，對應地面位于均壓區(qū)(圖略)，降水出現(xiàn)間歇。3日08:00[圖1(b)]，冷渦不斷加深，中心向北發(fā)展，副高西北側西南氣流也不斷加強，大氣斜壓性再次發(fā)展，地面低壓再度發(fā)展為氣旋，山西自西向東開始出現(xiàn)大范圍降水；之后，500 hPa冷渦東移，渦后冷空氣大舉南下，700 hPa低槽減弱為切變線并移到山西東部，鋒生作用加強，山西位于高空急流入口區(qū)左側，同時地面冷鋒過境，山西東部再次觸發(fā)強降水[圖2(b)]，但低層西南急流更偏東偏南，水汽補充有所減弱，降水強度也隨之減弱。

綜上所述，第一階段，受500 hPa高壓脊阻擋，系統(tǒng)東移呈前傾結構，山西位于鋒前高能高濕的暖區(qū)，水汽輸送強，低層輻合層深厚，高空抽吸作用強烈，對流發(fā)展更旺盛，降水強度更大；第二階段，受高空槽和低層切變線影響，強上升運動中心高度降低，但垂直速度強度增強，低層擾動更明顯，同時地面冷鋒過境，觸發(fā)區(qū)域性強對流天氣，強降水時間和落區(qū)更集中，但強度減小，表1和表2分別列出兩個降水階段降水實況及暴雨站點環(huán)境場參數。

2 降水中尺度特征

為更加細致地了解強降水過程中的中小尺度特征，綜合分析衛(wèi)星云圖(圖3)、雷達產品(圖4)、地面加密自動站風場及暴雨站逐時降水量演變特征。

第一階段，1日午后，冷渦云系尾部、沿高空槽前西南氣流、近地面風場擾動區(qū)域，不斷有對流云團形成，在河套和山西北部有組織化的發(fā)展、合并。1日20:00形成α中尺度對流云團，相當黑體亮溫(TBB)≤-32 ℃冷云區(qū)面積大于1.5×105km2，TBB≤-52 ℃冷云區(qū)面積大于3×104km2，云團呈東北—西南向不規(guī)則的橢圓形，之后，逐漸發(fā)展東移影響山西中部地區(qū)，造成強降水。該云團于2日06:00減弱，其后部有新對流云團發(fā)展加強，在山西中部與陜西交界處，地面風場輻合區(qū)，發(fā)展成MCC(中尺度對流復合體)，并沿高空引導氣流向偏南方向移動，再次造成強降水[圖3(a)]。對應單站雷達圖上，受低空急流影響，河套和山西中部地區(qū)的強回波不斷東移發(fā)展成有組織的線狀，其中鑲嵌著多個強單體風暴，最大組合反射率因子位于線風暴尾部，強度達65 dBZ以上[圖4(a)]，且強回波中心發(fā)展高度較低，位于3 km左右[圖4(b)]，多站出現(xiàn)短時強降水。2日08:00，在地面持續(xù)偏南風影響下，新的強回波單體被激發(fā)，再次出現(xiàn)降水峰值。強降水主要集中在1日20:00至2日11:00，暴雨站點(興縣、臨縣、方山、永和)出現(xiàn)2～3個雨強≥20 mm·h-1的降水峰值，降水強度大。

表1 兩個降水階段降水實況Tab.1 The actual rainfall during two precipitation stages

表2 兩個降水階段暴雨站點環(huán)境場參數統(tǒng)計Tab.2 Statistics of environmental parameters for rainstorm stations during two precipitation stages

第二階段，河套地區(qū)形成新的高空槽云系，隨著高空槽東移，槽前山西中部盆地不斷有對流云團發(fā)展并向東北偏東方向移動，TBB≤-32 ℃冷云區(qū)面積逐漸擴大。3日午后，熱力作用加強，在地面風場輻合區(qū)域，觸發(fā)多個分散的β中尺度強對流云團，TBB≤-52 ℃冷云區(qū)面積大于1×103km2[圖3(b)]。對應雷達回波圖上，表現(xiàn)為大片片狀回波中鑲嵌著多個分散的強單體風暴，其中最強單體風暴呈橢圓形，強度達60 dBZ以上[圖4(c)]，45 dBZ以上的強回波位于4 km左右[圖4(d)]，造成山西中東部地區(qū)短時強降水。強降水集中在3日10:00—18:00，降水強度較第一階段有所減小。

綜上所述，第一階段強降水由冷渦云系尾部激發(fā)的α中尺度對流系統(tǒng)發(fā)展造成，雷達回波上表現(xiàn)為由多個強單體風暴組成的高度組織化的線狀回波，強度強，維持時間長，隨著風暴單體強度加強，多次出現(xiàn)雨峰。第二階段強降水由高空槽云系中激發(fā)的β中尺度對流系統(tǒng)東移影響造成，雷達回波上表現(xiàn)為片狀回波中分布著多個分散對流單體，強度較第一階段明顯減弱。

圖3 2015年8月2日08:00(a)和3日13:00(b)紅外云圖(陰影，單位：K)、TBB(棕色等值線，單位：℃，-32 ℃等值線加粗)、地面加密自動站風場(風矢量，單位：m·s-1)Fig.3 The infrared image (the shaded, Unit: K), TBB (the brown contours, Unit: ℃, the contour of -32 ℃ is thickened), wind field of encryption automatical weather stations (wind vectors, Unit: m·s-1) at 08:00 BST 2 (a) and 13:00 BST 3 (b) August 2015

圖4 2015年8月2日05:22榆林站(a、b)和3日12:13太原站(c、d)雷達組合反射率(a、c)及其垂直剖面圖(b、d)(單位：dBZ)Fig.4 The radar composite reflectivity (a, c) and their vertical sections (b, d) of Yulin station (a, b) and Taiyuan station (c, d) at 05:22 BST 2 and 12:13 BST 3 August 2015

3 中尺度環(huán)境特征

大氣層結不穩(wěn)定是產生對流性暴雨的基本條件[26-27]。圖5為2015年8月1日20:00和3日08:00太原探空站T-lnP圖，表3列出兩個降水階段中尺度環(huán)境條件特征量?？梢钥闯觯瑑蓚€降水階段探空曲線均具有上干冷、下暖濕的喇叭口型溫濕結構，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)；能量的正面積形狀均呈細長型分布，且面積較大，說明對流有效位能(CAPE)較大[圖5(a)]，為典型的短時強降水分布型。強降水發(fā)生前6 h，濕層增厚[圖5(b)]，CAPE、K指數和850 hPa與500 hPa溫差(ΔT850-500 hPa)均出現(xiàn)明顯躍增，沙氏指數(Si)和抬升指數(LI)均小于0(表3)，高低層較大的溫度差動平流進一步加劇了大氣層結不穩(wěn)定性發(fā)展，且中高層有干空氣入侵。不同的是：第一階段，CAPE和ΔT850-500 hPa更大，0～6 km風垂直切變較小，干空氣侵入在中層，凝結高度較低，具有典型的鋒前暖云降水特征，大氣可降水量大，降水效率也更大。第二階段，干空氣侵入高度抬高，減少了風暴對干空氣粒子的吸入，不利于低層低渦向高層繼續(xù)發(fā)展[28]；隨著不穩(wěn)定能量部分釋放，CAPE和ΔT850-500 hPa減小，大氣不穩(wěn)定性有所減弱；0～6 km風垂直切變加大，雖然有利于風暴的組織，但對流層中層風速增大，雨滴加速蒸發(fā)，積云對流凝結釋放的潛熱迅速向四周平流，熱量和水汽無法向上層集中[29]，對對流發(fā)展和降水增幅有一定抑制作用，因此，第二階段降水強度減弱?？梢?，兩個降水階段大氣層結結構存在一定差異，造成降水持續(xù)時間和強度不同。

圖5 2015年8月1日20:00(a)和3日08:00(b)太原探空站T-ln P圖(藍色實線為溫度層結曲線，綠色實線為露點溫度曲線，紅色實線為狀態(tài)曲線)Fig.5 The T-ln P diagrams of Taiyuan sounding station at 20:00 BST 1 (a) and 08:00 BST 3 (b) August 2015(the blue line for temperature curve, green line for dew point temperature, red line for state curve)

表3 兩個降水階段中尺度環(huán)境條件特征量Tab.3 The characteristic variables of mesoscale environmental conditions during two precipitation stages

4 斜壓發(fā)展特征

以上分析表明，兩個降水階段，由于大氣環(huán)境場特征不同，造成中尺度特征不同，降水強度和持續(xù)時間也存在明顯差異。為進一步揭示造成這些差異的原因，計算非地轉濕Q矢量(Q*)散度和鋒生函數以及濕位渦[8-9,30]，并分析其演變特征。

4.1 斜壓鋒生作用

假相當位溫(θse)是一個重要的溫濕特征參數[31]，暴雨過程中能量的積聚和釋放與強降水的產生和減弱密切相關，此次過程強降水開始前，與低層暖濕空氣輸送相對應，從我國西南經陜西、山西一直到內蒙中部，形成一個西南—東北走向帶狀分布的θse高值區(qū)(圖略)，隨著西北側冷空氣東南壓，其西北側梯度較大。兩個強降水階段，等θse線梯度不斷加大，說明大氣斜壓性加強，鋒生作用明顯。

圖6為2015年8月1日20:00、2日02:00、08:00和3日14:00 850 hPaQ*矢量鋒生函數?？梢钥闯觯瑢萻e梯度大值區(qū)靠近中心附近，低層均存在Q*矢量輻合區(qū)和鋒生函數正值區(qū)，輻合中心和鋒生函數正值中心與暴雨區(qū)基本吻合，且提前6 h出現(xiàn)，對暴雨預報有一定指示意義。說明暴雨區(qū)上空存在強次級環(huán)流，大氣斜壓性不斷發(fā)展，造成低層輻合上升運動持續(xù)加強，加之存在強鋒生作用，不穩(wěn)定能量向暴雨區(qū)持續(xù)累積，使中尺度對流云團維持，并在后部下沉補償氣流處不斷激發(fā)新的對流云團，造成暴雨增幅和持續(xù)發(fā)生。不同的是，第一階段，Q*矢量輻合和鋒生出現(xiàn)多次增大的過程，對應多次出現(xiàn)雨峰[圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)]；第二階段，由于第一階段降水造成的潛熱釋放，使得等θse線梯度更大，輻合中心強度和鋒生作用均有所加強[圖6(d)]，這可能是降水反饋作用造成的，加之高空冷空氣大舉南下，下沉氣流加強，對對流發(fā)展有所抑制，因此，降水強度比第一階段小，持續(xù)時間短。

圖6 2015年8月1日20:00(a)、2日02:00(b)、08:00(c)和3日14:00(d)850 hPa非地轉濕Q矢量鋒生函數(單位:1.0×10-14 K·hPa-1·s-3)(黑色圓點為暴雨站)Fig.6 The wet Q vector frontogenesis function on 850 hPa at 20:00 BST 1 (a), 02:00 BST 2 (b), 08:00 BST 2 (c), 14:00 BST 3 (d) August 2015 (Unit: 1.0×10-14 K·hPa-1·s-3)(Black dots are storm stations)

4.2 濕斜壓發(fā)展

濕位渦qw<0是判斷大氣發(fā)生條件性對稱不穩(wěn)定的依據，分析qw及其剖面圖的演變特征，有助于揭示中尺度系統(tǒng)與大氣斜壓發(fā)展特征的聯(lián)系[30]。

分析此次兩個降水階段qw水平分布變化，發(fā)現(xiàn)其演變特征在低層表現(xiàn)更明顯。兩個降水階段850 hPa上的qw存在共同特征，濕正壓場上山西中部均存在向北伸展的高位渦舌且不斷增強，暴雨區(qū)的qw強度達-2.1～-1.2 PVU，對流不穩(wěn)定能量向暴雨區(qū)集聚并發(fā)展，與弱的正、負濕斜壓場耦合，有利于強對流天氣的發(fā)生、發(fā)展，暴雨區(qū)位于濕斜壓場零線附近及其以北或以東正值區(qū)一側(圖略)。但在垂直方向上，兩個降水階段qw變化存在明顯差異。分別沿暴雨區(qū)(110°E和113.5°E)作濕位渦空間剖面圖(圖7)，可以看出，濕正壓場上，兩個階段暴雨區(qū)上空600 hPa以下均為負值，并明顯向下延伸，強度可達-1.5 PVU[圖7(a)和圖7(c)]，說明大氣中低層存在強對流不穩(wěn)定性。濕斜壓場上，負值自低層向高層傾斜向北發(fā)展，500 hPa以上基本為正值，斜壓場梯度較大，斜壓性較強[圖7(b)和圖7(d)]。所不同的是，第一階段，濕正壓場和濕斜壓場耦合作用更明顯，強對流伸展高度更高，因此，降水強度更強；第二階段，隨著中高層西北急流的加強和東移，地面冷鋒過境，風垂直切變增大，濕斜壓場上，850 hPa在暴雨區(qū)西北側出現(xiàn)負值中心，強度達-0.3 PVU，低層斜壓擾動加強，但位渦下傳高度較第一階段低，因此，不穩(wěn)定厚度減小，降水強度較第一階段減小。

圖7 2015年8月2日02:00(a、b)、3日14:00(c、d)濕正壓場(a、c)、濕斜壓場(b、d)沿110°E(a、b)及113.5°E(c、d)的緯度-高度剖面(單位: PVU)Fig.7 The latitude-height sections of wet barotropic (a, c) and wet baroclinic field (b, d) along 110°E (a, b) and 113.5°E (c, d) at 02:00 BST 2 (a, b) and 14:00 BST (c, d) 3 August 2015 (Unit: PVU)

5 集合預報檢驗

5.1 集合預報產品檢驗

圖8為ECMWF集合預報2015年7月31日20:00起報的48 h時效最大值產品、集合平均預報及其離散度產品、72 h時效90%分位數產品和8月1日20:00起報的24 h時效最大值產品。第一階段對于降水量≥50 mm的概率預報，只對山西西北部暴雨有一定指示意義，與降水實況對比可看出，暴雨落區(qū)較大概率區(qū)偏南(圖略)；最大值產品[圖8(a)]顯示，預報與實況暴雨落區(qū)基本吻合，但強降水中心明顯偏北，陽曲縣暴雨、永和縣大暴雨出現(xiàn)漏報，山西東部的暴雨則出現(xiàn)空報；集合平均預報產品顯示，預報強降水量級較實況明顯偏小，離散度大值區(qū)較實況暴雨中心偏北約1個緯度[圖8(b)]。第二階段，對于降水量≥50 mm的預報，概率產品(圖略)及90%分位數產品[圖8(c)]的大值區(qū)范圍均與實況暴雨落區(qū)較吻合，而最大值產品暴雨落區(qū)范圍偏大(圖略)，集合平均預報產品對暴雨出現(xiàn)漏報，離散度大值區(qū)位于山西東部(圖略)。隨著時間臨近，模式預報調整，8月1日20:00起報的第一階段降水預報，最大值產品[圖8(d)]暴雨落區(qū)向南調整，北部暴雨空報、中部暴雨漏報范圍均有所減少，預報效果改善，但永和縣大暴雨仍漏報，東部仍存在暴雨空報。

從以上分析不難看出，集合預報的不同產品對于兩個階段的暴雨預報效果不同，集合預報高分位數產品可較好地預報出強降水趨勢和范圍，但對鋒前突發(fā)性暴雨落區(qū)和降水強度的精準預報性能還有待提升。

5.2 改進的聯(lián)合概率預報檢驗

針對此次暴雨過程，基于ECMWF集合預報產品，從暴雨形成機制入手，綜合考慮水汽、不穩(wěn)定能量和動力等條件，采用聯(lián)合概率方法[25]，動態(tài)篩選因子，建立概率預報方程，并對預報效果進行檢驗。

分析7月31日20:00和8月1日20:00起報的聯(lián)合概率集合預報產品(圖9)?？梢钥闯?，第一階段，雖然對山西中部暴雨落區(qū)預報概率偏小，對西南部弱降水預報概率偏大，但超過50%的范圍較好地預報出山西西部兩個暴雨中心；第二階段，對山西中部暴雨落區(qū)的預報概率大于20%，對南部小到中雨的預報概率略偏大，但概率大于40%的范圍較好地預報出了山西東部暴雨中心。

可見，改進后的聯(lián)合概率預報產品，大概率范圍基本覆蓋了兩個階段暴雨中心，但南部出現(xiàn)空報。這主要是由于：(1)西南氣流對水汽的輸送作用，使山西南部水汽條件充足，模式產品強化了水汽作用；(2)K指數和假相當位溫是判別熱力條件較好的指標，但暴雨可能會出現(xiàn)在其梯度大值區(qū)，而不是K指數和假相當位溫的大值區(qū)，山西南部由于溫度較高，K指數較大，模式產品同樣放大了其作用；(3)動力條件的影響與降水時間的開始和結束密切相關，隨著預報時效延長，預報大概率范圍整體偏南。

因此，針對不同暴雨天氣過程，應深入研究其形成的物理機制，提煉能夠精細描述其發(fā)生發(fā)展特征的物理量作為預報因子，通過相關性和影響時間的詳細分析，得出概率預報產品，改進暴雨預報效果。

圖8 ECMWF集合預報2015年7月31日20:00起報的48 h時效最大值產品(a)、集合平均預報(等值線)及其離散度(陰影)產品(b)、72 h時效90%分位數產品(c)和8月1日20:00起報的24 h時效最大值產品(d)(單位：mm)Fig.8 The maximum forecast product (a), ensemble mean forecast (the contours) and spread (the shaded) product (b) for 48-hour, 90% quantile forecast product (c) for 72-hour started from 20:00 BST 31 July and maximum forecast product for 24-hour started from 20:00 BST 1 August (d) 2015 of ECMWF ensemble prediction system (Unit: mm)

圖9 ECMWF集合預報2015年7月31日20:00(a)和8月1日20:00(b)起報的24 h時效聯(lián)合概率預報產品(單位：%)Fig.9 Joint probability forecast product for 24-hour started from 20:00 BST 31 July (a) and 20:00 BST 1 August 2015 (b) of ECMWF ensemble prediction system (Unit: %)

6 結論與討論

(1)此次持續(xù)性暴雨天氣過程受高空槽、蒙古冷渦、副高和地面冷鋒共同影響，降水具有明顯對流特征。第一階段，系統(tǒng)呈前傾結構，山西位于鋒前高能高濕區(qū)，熱力不穩(wěn)定觸發(fā)了較長時間的降水，暴雨中心分散；第二階段，地面冷鋒過境，觸發(fā)區(qū)域性強對流，降水區(qū)域集中但持續(xù)時間相對短。

(2)中尺度及環(huán)境場特征，第一階段，低層輻合層深厚、高空抽吸作用強烈，對流單體不斷發(fā)展成有組織的線狀回波，使得降水維持時間較長，加之位于鋒前，降水效率更大；第二階段，地面鋒面過境，加強了低層擾動，對流天氣范圍更集中，但干空氣侵入高度抬高，垂直風切變增大，對流受到抑制，降水強度減弱。

(3)中尺度斜壓診斷表明，第一階段，Q*矢量輻合和鋒生作用出現(xiàn)多次增強，對流發(fā)展旺盛，降水強度大；第二階段，伴隨強降水的出現(xiàn)，斜壓發(fā)展，但負位渦向下延伸，對流不穩(wěn)定厚度減小，因此，降水強度減小。

(4)采用聯(lián)合概率方法改進后，集合預報產品大概率范圍與暴雨中心吻合。但針對暴雨不同發(fā)展階段，影響中尺度系統(tǒng)發(fā)展的物理量因子變化特征不同，因此，需通過深入分析暴雨發(fā)展機制來選取預報因子，并結合集合統(tǒng)計量和氣象要素概率預報產品，改進暴雨預報效果。