（黑龍江省氣象臺(tái)，黑龍江哈爾濱 150030)

1 引言

近年來(lái)，隨著數(shù)值預(yù)報(bào)發(fā)展，一般性天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率越來(lái)越高，預(yù)報(bào)員的作用和能力更多體現(xiàn)在災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)中。東北地區(qū)產(chǎn)生暴雨的中緯度高空影響系統(tǒng)主要為低渦（切變）北上和冷渦（低槽）東移兩類[1]，黑龍江省區(qū)域性暴雨（某日內(nèi)≥3 個(gè)國(guó)家站）僅占總暴雨日數(shù)24.5%，總體來(lái)看暴雨具有較強(qiáng)的突發(fā)性和局地性，以短時(shí)強(qiáng)降雨為主。暴雨提前預(yù)報(bào)預(yù)警、尤其是落區(qū)預(yù)報(bào)一直是預(yù)報(bào)員工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)[2]，對(duì)災(zāi)害性天氣失誤總結(jié)是提高預(yù)報(bào)質(zhì)量的一個(gè)重要方向[3－5]。2016 年7 月下旬，黑龍江省一次暴雨天氣，在降水區(qū)域和時(shí)段的預(yù)報(bào)上都出現(xiàn)明顯偏差，本文利用常規(guī)觀測(cè)資料、NECP 1*1 再分析資料等對(duì)這次過(guò)程進(jìn)行分析，同時(shí)討論預(yù)報(bào)員日常工作中應(yīng)用的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品（EC、Japan、T639）在本次過(guò)程表現(xiàn)，分析失誤原因，為以后類似的預(yù)報(bào)提供參考。

2 天氣回顧與預(yù)報(bào)情況

2.1 天氣回顧

2016 年7 月23－24 日，黑龍江省中部地區(qū)出現(xiàn)較大降雨：175 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)大雨，31 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨，其中有2個(gè)國(guó)家站（通河、樺川）暴雨，16 個(gè)國(guó)家站大雨。大雨以上降水主要分布在哈爾濱東部、佳木斯、鶴崗等地市，其它地區(qū)在中雨以下，其中西部和東南部部分地區(qū)沒有降水 （圖1a）。較大降雨主要出現(xiàn)在24 日白天。

2.2 預(yù)報(bào)情況

預(yù)報(bào)中，21 日起報(bào)大雨以上在黑龍江省西部和中部偏南地區(qū)，22 日略有調(diào)整，23 日起報(bào)范圍縮小，僅黑河、伊春南部、綏化北部、哈爾濱北部大雨,局部暴雨，西南部和東南部均為小雨，其它地區(qū)以中雨為主。

2.3 預(yù)報(bào)與實(shí)況對(duì)比

從實(shí)況和預(yù)報(bào)對(duì)比可以看到，一方面是主要降水區(qū)（大雨和暴雨）失誤，實(shí)況較預(yù)報(bào)區(qū)域明顯偏東，而在預(yù)報(bào)的主要降水區(qū)無(wú)降水或降水較弱（圖1）；另一方面是強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)段誤差，預(yù)報(bào)考慮大雨和暴雨出現(xiàn)在23 日夜間，而降水集中時(shí)段在24 日14－20時(shí)（圖1b）。為方便起見，將預(yù)報(bào)的大雨以上區(qū)域稱為Ⅰ區(qū)，將實(shí)際出現(xiàn)的大雨以上區(qū)域稱為Ⅱ區(qū)，其中哈爾濱東南部雖然雨量稍大，但以連續(xù)性降雨為主，與預(yù)報(bào)偏差不大，下文中不予討論。

3 過(guò)程回顧

3.1 天氣形勢(shì)場(chǎng)演變

圖1 降水實(shí)況圖 2016 年（a） 7 月23 日20 時(shí)-24 日20 時(shí),（b）7 月24 日14-20 時(shí)降水實(shí)況

從500 hPa 上看，副高與日本海到庫(kù)頁(yè)島附近的高壓脊打通，22 日黑龍江省為東高西低形勢(shì)。貝加爾湖與黑龍江省間槽加強(qiáng)，受東阻影響移動(dòng)緩慢，于23日20 時(shí)形成低渦，渦中心位于116°E、56°N，地面低壓中心位于120.9°E、51.2°N，暖鋒在吉林與黑龍江交界。隨后，低壓逐漸減弱并向東北-偏東移動(dòng)，至24日20 時(shí)地面低壓中心移至大興安嶺以北，高低空系統(tǒng)中心近于重合，500 hPa 槽、冷鋒移至黑龍江省中部地區(qū)（圖略）。

數(shù)值預(yù)報(bào)形勢(shì)場(chǎng)（EC、JAPAN19 日始；GRAPESMESO21 日始）一直相對(duì)穩(wěn)定，低渦和低壓中心、風(fēng)場(chǎng)均與實(shí)況接近，但850 hPa 切變和槽的位置略有調(diào)整，22 日20 時(shí)EC 預(yù)報(bào)23 日20 時(shí)Ⅰ區(qū)850 hPa 有弱輻合，23 日08 時(shí)分析場(chǎng)上，Ⅰ區(qū)以南850 hPa 有切變，且系統(tǒng)總體移動(dòng)緩慢。因此Ⅰ區(qū)在夜間有強(qiáng)降水出現(xiàn)的可能（圖略）。

3.2 冷暖空氣活動(dòng)

在中高緯，21 日貝加爾湖東北有冷空氣逐漸南下，其前部暖空氣脊北上到黑龍江省西部地區(qū)，EC和T639 預(yù)報(bào)中，23 日夜間850 hPa 暖脊自黑龍江省西南北上，暖鋒區(qū)略加強(qiáng)；對(duì)應(yīng)地面暖鋒從齊齊哈爾南部向北抬。23 日20 時(shí)預(yù)報(bào)850 hPa 鋒區(qū)加強(qiáng)，地面暖鋒弱鋒生，因此，隨著低層暖鋒區(qū)和地面暖鋒北抬，在暖鋒附近（Ⅰ區(qū)）夜間有出現(xiàn)較大降水的可能，這也是黑龍江省一種比較典型的成片大雨、局地暴雨形勢(shì)[6]。而黑龍江省東部地區(qū)與鋒面較遠(yuǎn)，預(yù)報(bào)主要以連續(xù)性小雨為主。

3.3 水汽條件

從水汽預(yù)報(bào)來(lái)看，22 日20 時(shí)到23 日08 時(shí)黑龍江省中南部（Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)）大部850 hPa 到地面rh＞80%，其中Ⅰ區(qū)大部q＞12 g·kg-1,700 hPa 以下T-Td＜4 ℃，說(shuō)明23 日本地水汽條件較好；但從水汽輸送來(lái)看，22 日20 日EC 預(yù)報(bào)在內(nèi)蒙東部附近850 hPa rh＜40%，同層次預(yù)報(bào)為西南風(fēng)，黑龍江省西南部水汽輸送相對(duì)較差。

3.4 各家模式的降水預(yù)報(bào)比較

降水區(qū)域雖然略有調(diào)整 （圖略），但EC-thin 從21 日20 時(shí)起預(yù)報(bào)23 日夜間在Ⅰ區(qū)附近有大雨，局部雨量超過(guò)50 mm（最大降水量78 mm），而東部地區(qū)（Ⅱ區(qū)）則以小雨或者中雨為主；而T639 和日本模式大雨以上降水也在Ⅰ區(qū)，中央臺(tái)指導(dǎo)預(yù)報(bào)大雨及暴雨區(qū)域與圖1 相似?？傮w來(lái)說(shuō)數(shù)值預(yù)報(bào)和指導(dǎo)預(yù)報(bào)對(duì)Ⅰ區(qū)降水預(yù)報(bào)較大，而對(duì)Ⅱ區(qū)以中雨以下量級(jí)為主。

3.5 綜合分析

由實(shí)況及預(yù)報(bào)場(chǎng)分析看，23 日夜間，低渦在東南部的切變線北抬，與地面暖鋒相配合，暖鋒在前半夜會(huì)有所加強(qiáng)在Ⅰ區(qū)造成明顯降水天氣，這也是東北冷渦容易出現(xiàn)暴雨的位置[7]；但是，由于Ⅰ區(qū)水汽輸送條件較差，以本地的水汽為主，因此強(qiáng)降水、尤其是暴雨區(qū)域不會(huì)太大，且持續(xù)時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)，所以在Ⅰ區(qū)預(yù)報(bào)大雨，局地暴雨。而Ⅱ區(qū)則一直處在低渦和地面低壓東南部，且離中心較遠(yuǎn)，因此以陰天和連續(xù)性雨為主，無(wú)強(qiáng)降水，預(yù)報(bào)中雨或小雨。

4 實(shí)際天氣演變

4.1 Ⅰ區(qū)未出現(xiàn)暴雨原因分析

4.1.1 形勢(shì)場(chǎng)變化-切變線的迅速北抬

在23 日08 時(shí)925、850 hPa 上，低渦東南部?jī)?nèi)蒙古、吉林、黑龍江三省交界附近有弱西南風(fēng)與南-東南風(fēng)切變，槽后冷空氣繼續(xù)南下，東南部切變線隨著槽前暖空氣北上而北抬，并略有發(fā)展，20 時(shí)后抬至Ⅰ區(qū)附近（47-48°N），槽前低層700 hPa 以下前期有θse 暖濕舌，且CAPE>1800 J·kg-1（圖略），因此認(rèn)為夜間系統(tǒng)北抬，在切變線附近短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)的可能性較大。但從實(shí)況來(lái)看，由于低層暖空氣較強(qiáng)，且北上速度快，至20 時(shí)，切變線已經(jīng)北抬至49°N，低層切變線以南為一致西南風(fēng)，有水汽輸送，但暖鋒區(qū)寬廣，地面和對(duì)流層低層均無(wú)明顯輻合線。

4.1.2 物理量分析

圖2 2016 年7 月23 日20 時(shí)沿48°N 經(jīng)向-高度剖面圖

從23 日20 時(shí)的經(jīng)向-高度剖面圖來(lái)看，Ⅰ區(qū)（126-127°N） 附近，且低層暖平流較強(qiáng) （圖（圖2b），因此Ⅰ區(qū)大氣為不穩(wěn)定層結(jié)；從20 時(shí)水汽條件來(lái)看，Ⅰ區(qū)雖然大氣可降水量>40 mm，低層相對(duì)濕度也在90%以上但800 hPa 以上，相對(duì)濕度迅速減小（圖2a），同時(shí)，水汽通量散度>0（圖略），說(shuō)明Ⅰ區(qū)雖然近地面水汽條件較好，但沒有明顯水汽輻合，水汽條件不利于強(qiáng)降水出現(xiàn)；從20 時(shí)抬升條件來(lái)看，Ⅰ區(qū)垂直方向上沒有明顯低層輻合或高空輻散（圖2a），且700 hPa 以下為下沉運(yùn)動(dòng)(圖2b)；對(duì)流有效位能CAPE<800 J·kg-1。

在23 日20 時(shí)探空?qǐng)D上，Ⅰ區(qū)西部的嫩江站有一定的不穩(wěn)定能量，但由于低層無(wú)強(qiáng)抬升作用和上升運(yùn)動(dòng)相配合，因此沒有造成強(qiáng)降水（圖略）

4.1.3 Ⅰ區(qū)綜合分析

從前面分析可以看到，對(duì)于Ⅰ區(qū)：大氣層結(jié)條件較好，低層大氣高能高濕，存在不穩(wěn)定能量，有西南風(fēng)水汽輸送，有利于當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)強(qiáng)降水；但同時(shí)也存在著不利條件：Ⅰ區(qū)水汽主要集中在低層，無(wú)明顯水汽輻合；從觸發(fā)條件來(lái)看，低層無(wú)輻合線，整層大氣為弱輻散，在水汽相對(duì)好的層次（700 hPa 以下）和不穩(wěn)定能量較高的層次為下沉運(yùn)動(dòng)，不利于水汽輻合和能量釋放。因此，由于Ⅰ區(qū)缺乏低層觸發(fā)和抬升條件，導(dǎo)致了23 日夜間Ⅰ區(qū)沒有強(qiáng)降水、甚至部分地區(qū)無(wú)降水出現(xiàn)。

4.2 Ⅱ區(qū)失誤分析

Ⅱ區(qū)降水時(shí)段分為兩部分，23 日夜間主要是黑龍江省中東部大部的小雨和中雨，降水的性質(zhì)與量級(jí)與預(yù)報(bào)偏差不大。第二段是24 日14-20 時(shí)出現(xiàn)的強(qiáng)對(duì)流降水（圖1b），這是Ⅱ區(qū)預(yù)報(bào)中出現(xiàn)失誤的主要區(qū)域和時(shí)段。

4.2.1 形勢(shì)場(chǎng)變化-天空狀況預(yù)報(bào)失誤和地面中尺度輻合線生成

23 日夜間，Ⅱ區(qū)預(yù)報(bào)有降水，因此考慮24 日空氣濕度較大，且依然處于槽前西南氣流中，有水汽輸送和弱上升運(yùn)動(dòng)，預(yù)報(bào)Ⅱ區(qū)24 日上午天氣以陰為主，伴有小雨或陣雨，氣溫上升緩慢且均勻，熱力因子不利于下午出現(xiàn)對(duì)流性天氣。但24 日上午，Ⅱ區(qū)部分地方出現(xiàn)了多云甚至晴天，近地面輻射加熱作用較強(qiáng)，在相對(duì)濕度較大的情況下，仍有6 ℃左右升溫。地面不均勻升溫造成局地加熱為下午生成中尺度輻合線提供了基礎(chǔ)。

在14 時(shí)地面圖上，通河南部有偏南風(fēng)和偏東風(fēng)中尺度輻合線生成，并于15-16 時(shí)在輻合線附近產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水（其中通河達(dá)47.8 mm/h），隨后輻合線迅速減弱，17 時(shí)左右在佳木斯附近再次有輻合線生成，并產(chǎn)生強(qiáng)降水。因此，局地加熱產(chǎn)生的中尺度輻合線為該區(qū)域強(qiáng)降水提供了觸發(fā)條件。

4.2.2 物理量分析

圖3 2016 年7 月24 日14、20 時(shí)假相當(dāng)位溫（陰影，單位：℃）與垂直速度（黑色等值線，單位：10-4 hPa·s-1）、水平風(fēng)場(chǎng)(箭矢線，單位：m/s)經(jīng)向-高度剖面圖(a)24 日14 時(shí)，46°N；(b)24 日20 時(shí)，47°N

沿著兩個(gè)暴雨點(diǎn)通河（128.7°E，46.0°N）和樺川（130.7°E，47.0°N）分別做強(qiáng)降水時(shí)次的經(jīng)向-高度剖面圖（圖3），可以看到垂直方向上都有，說(shuō)明大氣具有不穩(wěn)定層結(jié)。從水汽條件來(lái)看，Ⅱ區(qū)的大氣可降水量>50 mm；低層相對(duì)濕度也在90%以上，600 hPa 相對(duì)濕度仍然在70%，濕層較厚；24 日14 時(shí)有較強(qiáng)水汽輻合，20 時(shí)輻合區(qū)向東移動(dòng)，與強(qiáng)降水出現(xiàn)區(qū)域?qū)?yīng)較好（圖略）。從抬升條件來(lái)看，14 時(shí)在通河附近（圖3a）、20 時(shí)在樺川附近（圖3b）均為上升運(yùn)動(dòng)，其中14 時(shí)通河上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，850-450 hPa 間有40*10-4hPa·s-1上升運(yùn)動(dòng)中心，這可能是當(dāng)?shù)氐蛯尤踺椇弦鹕仙\(yùn)動(dòng)略有加強(qiáng)，而樺川附近20 時(shí)上升運(yùn)動(dòng)相對(duì)較小，強(qiáng)降水趨于結(jié)束。另外，在Ⅱ區(qū)附近對(duì)流有效位能CAPE>1800 J·kg-1（圖略），說(shuō)明當(dāng)?shù)貙?duì)流潛勢(shì)較好。

從24 日08 時(shí)探空?qǐng)D上看，Ⅱ區(qū)附近探空站均有不穩(wěn)定能量，與低層輻合線相配合，因此有出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣的可能（圖略）。

4.2.3 雷達(dá)圖分析

在雷達(dá)圖上（圖略），通河附近有多個(gè)10-15 km的對(duì)流單體呈近南北走向線狀排列，由于線狀回波帶與回波移動(dòng)方向有一定夾角（約30°），因此導(dǎo)致通河強(qiáng)降水維持時(shí)間大于線狀對(duì)流本身垂直移過(guò)本站時(shí)間。在速度圖上，通河附近出現(xiàn)速度模糊，1.5°仰角（約4 km）上風(fēng)速中心近45 m/s，存在明顯風(fēng)速輻合，對(duì)流發(fā)展旺盛。因此通河出現(xiàn)了局地強(qiáng)降水，但范圍不大。

4.2.4 Ⅱ區(qū)綜合分析

對(duì)于24 日下午Ⅱ區(qū)，從層結(jié)條件和不穩(wěn)定能量來(lái)看，具有不穩(wěn)定層結(jié)且對(duì)流有效位能較高，低層高能高濕；從觸發(fā)及抬升條件來(lái)看，低層有中尺度輻合線，垂直方向上有較強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，有利于不穩(wěn)定能量釋放；本地水汽條件較好，中低層有明顯的水汽輻合，但輸送條件略差。從各要素配置來(lái)看，Ⅱ區(qū)有利于出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水天氣，以局地強(qiáng)降水為主，不會(huì)出現(xiàn)大范圍強(qiáng)降水。樺川附近也出現(xiàn)了強(qiáng)回波，但持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度均較通河弱，因此降水也較通河略弱。

4.3 Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)的對(duì)比分析

從天氣形勢(shì)來(lái)看，Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)均處于低渦東南部槽前，低層高能高濕，具有不穩(wěn)定層結(jié)，大氣中存在不穩(wěn)定能量，且有西南或偏南風(fēng)水汽輸送，均有出現(xiàn)強(qiáng)降水的潛勢(shì)。

Ⅰ區(qū)出現(xiàn)失誤的原因，主要是切變線弱且移動(dòng)快，無(wú)明顯觸發(fā)和抬升條件，水汽輻合較差，因此，沒有形成強(qiáng)降水；需要注意的是，水汽輻合和動(dòng)力條件有正反饋的作用，Ⅰ區(qū)如果有切變線，一方面由于風(fēng)場(chǎng)氣旋式切變產(chǎn)生水汽輻合，另一方面切變線附近的上升運(yùn)動(dòng)也將導(dǎo)致水汽垂直方向傳輸，濕層深厚，水汽條件轉(zhuǎn)好。因此，Ⅰ區(qū)降水失誤主要原因是對(duì)切變線預(yù)報(bào)失誤造成的。

Ⅱ區(qū)出現(xiàn)失誤的主要原因是由于對(duì)上午天空狀況判斷失誤，導(dǎo)致對(duì)局地加熱導(dǎo)致的變化考慮不足，所以沒有預(yù)報(bào)出局地強(qiáng)降水。

4.4 數(shù)值預(yù)報(bào)變化

從本次過(guò)程來(lái)看，在形勢(shì)場(chǎng)上，數(shù)值預(yù)報(bào)對(duì)于低渦、地面低壓生成、發(fā)展、中心位置及槽線移動(dòng)均與實(shí)況相近，但是在23 日20 時(shí)暖空氣北上強(qiáng)度和速度上存在偏差，因此切變出現(xiàn)位置及強(qiáng)度出現(xiàn)偏差。從形勢(shì)場(chǎng)上和物理量來(lái)看，EC-thin 的3 h 預(yù)報(bào)在23日20 時(shí)-24 日02 時(shí)的925 hPa 上仍預(yù)報(bào)在Ⅰ區(qū)切變線北抬，但暖鋒區(qū)沒有加強(qiáng)（圖略）。

從降水預(yù)報(bào)來(lái)看，到了23 日20 時(shí)起報(bào)場(chǎng)上，雖然降水區(qū)略向東調(diào)整，EC-thin 較大降水仍偏西且較Ⅰ區(qū)略偏南，實(shí)際出現(xiàn)大雨、局部暴雨地區(qū)（Ⅱ區(qū)）預(yù)報(bào)降水量仍然偏??；日本雖然較22 日20 時(shí)起報(bào)的大降水預(yù)報(bào)區(qū)域略偏東，但與實(shí)際大降水區(qū)域 （Ⅱ區(qū)）相比位置相對(duì)偏西偏北。這說(shuō)明本次過(guò)程中不確定因素較多，數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品在降水預(yù)報(bào)中有一定的偏差。

5 小結(jié)

本文對(duì)2016 年7 月23-24 日大雨、局地暴雨進(jìn)行討論，分析預(yù)報(bào)過(guò)程，并對(duì)大雨及以上降雨空?qǐng)?bào)和漏報(bào)失誤原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)雖然總體來(lái)看，數(shù)值預(yù)報(bào)偏差不大，但細(xì)節(jié)不同導(dǎo)致了降水區(qū)域和主要降水時(shí)段出現(xiàn)了明顯偏差。分析認(rèn)為：

對(duì)于空?qǐng)?bào)的Ⅰ區(qū)和漏報(bào)的Ⅱ區(qū)，二者都處在相同天氣背景下，均位于高空渦東南部槽前不穩(wěn)定層結(jié)大氣中，低層大氣高能高濕，槽前西南風(fēng)引導(dǎo)水汽北上，本地具有強(qiáng)降水潛勢(shì)；

Ⅰ區(qū)沒有出現(xiàn)暴雨的原因主要是動(dòng)力條件較預(yù)期差，缺乏觸發(fā)和抬升條件；其次是水汽輻合不明顯；

Ⅱ區(qū)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水直接原因是因?yàn)榈孛嬗兄谐叨容椇暇€生成，中尺度輻合線觸發(fā)對(duì)流，導(dǎo)致不穩(wěn)定能量釋放，產(chǎn)生強(qiáng)降水；

Ⅱ區(qū)出現(xiàn)了預(yù)期外的中尺度輻合線是由于局地加熱不均勻引起的。