李 坦，萬凌云，王 彩，朱 浩，蔣 帥

（1.湖南省岳陽市氣象局，湖南 岳陽 414000；2.氣象防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410118；3.岳陽國家氣候觀象臺，湖南 岳陽 414000）

暴雨天氣具有突發(fā)性、頻發(fā)性和持續(xù)性特點(diǎn)，往往導(dǎo)致嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，危及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全［1，2］。岳陽市西鄰洞庭湖，東臨幕府山。受季風(fēng)性氣候和特殊地形的疊加作用，暴雨過程在岳陽市頻繁發(fā)生，導(dǎo)致城市內(nèi)澇、山洪泥石流等災(zāi)害，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及人民生命財(cái)產(chǎn)安全，造成嚴(yán)重的國民經(jīng)濟(jì)損失［3-5］。

從持續(xù)時(shí)間上，暴雨天氣可以分為2 類，一類是持續(xù)時(shí)間長、降水強(qiáng)度相對均勻的暴雨天氣；另一類是短時(shí)暴雨，6 h 雨量超過50 mm 或12 h 雨量超過100 mm。短時(shí)暴雨天氣是湖南省春夏季節(jié)主要的氣象災(zāi)害之一，具有發(fā)生突然、天氣激烈、致災(zāi)嚴(yán)重的特點(diǎn)，同時(shí)由于短時(shí)暴雨天氣水平尺度小、生命史短、生消變化快、移動(dòng)路徑復(fù)雜，其可預(yù)報(bào)時(shí)效短，預(yù)報(bào)難度大［6，7］。2020 年6 月8 日（簡稱“0608”）、2020年6 月9 日（簡稱“0609”）岳陽市出現(xiàn)2 次突發(fā)性暴雨過程，局地性強(qiáng)，短期預(yù)報(bào)難度較大，各家數(shù)值預(yù)報(bào)模式的降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品以及湖南省氣象臺、岳陽市氣象臺短期時(shí)效內(nèi)發(fā)布的主觀降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品均未準(zhǔn)確報(bào)出這2 次暴雨過程。本研究綜合利用歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)中心（EC、GRAPES_GFS）預(yù)報(bào)資料、自動(dòng)站資料等，探討該次災(zāi)害性天氣在短期時(shí)效的預(yù)報(bào)偏差大的原因及訂正思路。

1 資料與方法

本研究所用的資料主要有2 部分，①湖南國家站、區(qū)域站實(shí)況站點(diǎn)資料。②歐洲中心（EC）、中國全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)（GRAPES_GFS）、華南、華東模式預(yù)報(bào)場資料。分析的氣象要素有降水量、500 hPa 高度場、850 hPa 和10 m 風(fēng)場。通過對比分析的方法，探究2 次突發(fā)性暴雨漏報(bào)的原因。

2 2020 年6 月8 日預(yù)報(bào)偏差分析

2.1 天氣實(shí)況

岳陽市2020 年6 月8 日8：00 至9 日8：00 天氣實(shí)況、市氣象臺預(yù)報(bào)見圖1。第一次過程發(fā)生在副高北抬、西風(fēng)槽東移過程中，配合中低層低渦切變線發(fā)生的暖區(qū)強(qiáng)降水天氣過程。降水發(fā)生在2020 年6 月8 日，從降水實(shí)況來看，岳陽市中北部以大雨為主，部分暴雨，局地大暴雨，南部以小到中雨為主；強(qiáng)降水集中時(shí)段為8 日12：00 至9 日8：00，強(qiáng)降水局地特征明顯；此次過程共出現(xiàn)大暴雨1 站，暴雨23 站，大雨49 站，最大降水量和最大小時(shí)雨強(qiáng)均出現(xiàn)在君山良心堡站，分別達(dá)120.3 mm 和70.7 mm。

圖1 2020 年6 月8 日8：00 至9 日8：00 天氣實(shí)況、市氣象臺預(yù)報(bào)

2.2 偏差分析

2.2.1 降水落區(qū)及強(qiáng)度檢驗(yàn) 上級指導(dǎo)和各模式對全省的降水落區(qū)和強(qiáng)度預(yù)報(bào)與實(shí)況均存在較大的偏差（圖2），對岳陽市降水預(yù)報(bào)也有較大偏差，其中對岳陽市南部縣市小到中雨量級的降水和落區(qū)預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確，偏差主要是對北部縣市強(qiáng)降水的量級和落區(qū)上，對大暴雨、暴雨、大雨漏報(bào)，市氣象臺預(yù)報(bào)偏差主要是在北部縣市（圖1b）。

圖2 8 日8：00 至9 日8：00 的降水量

從EC 7 日8：00 起報(bào)的24 h 累計(jì)降水來看，岳陽市全區(qū)為小到中雨量級，模式對南部縣市降水落區(qū)和強(qiáng)度預(yù)報(bào)較好，但對北部縣市的降雨量級預(yù)報(bào)偏小，大雨、暴雨、大暴雨漏報(bào)。從鄰近7 日20：00 的預(yù)報(bào)來看，岳陽市中雨落區(qū)有所調(diào)小，雖然暴雨落區(qū)有所體現(xiàn)，出現(xiàn)在益陽中部地區(qū)，但落區(qū)較實(shí)況明顯偏南。從GRAPES_GFS 7 日8：00 起報(bào)的24 h 累計(jì)降水來看，對岳陽市北部縣市的大雨、暴雨均有所體現(xiàn)，位置略有所偏北；岳陽南部縣市的小、中雨量級的落區(qū)預(yù)報(bào)較好。鄰近預(yù)報(bào)7 日20：00 的預(yù)報(bào)來看，暴雨量級有所體現(xiàn)，出現(xiàn)在湘陰、益陽東部地區(qū)，但暴雨落區(qū)有所南調(diào)，較實(shí)況偏南，較前一時(shí)次預(yù)報(bào)效果變差。從區(qū)域模式來看，暴雨量級在湘北均有體現(xiàn)，華東模式對湘西北模擬效果較好，暴雨落區(qū)與實(shí)況較為一致；但對于湘東北岳陽市，華南模式較好，對于岳陽市北部地區(qū)的暴雨落區(qū)有所體現(xiàn)，但落區(qū)偏東。

模式對中、小量級降水及落區(qū)有一定預(yù)報(bào)能力，但對大量級降水表現(xiàn)各異。相對而言，此次過程中GRAPES_GFS 較EC 模式預(yù)報(bào)效果好，連續(xù)2 個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次均對暴雨量級降水有體現(xiàn)，且落區(qū)位置與實(shí)況較更為一致。對于區(qū)域模式而言，華南模式對岳陽市的暴雨落區(qū)有較好表現(xiàn)。

2.2.2 500 hPa 高度場檢驗(yàn) 7 日20：00 起報(bào)的8 日8：00、20：00 的500 hPa 高度場實(shí)況和預(yù)報(bào)場如圖3所示。由圖3 可知，8 日8：00 500 hPa 中高緯為一槽兩脊形勢，貝湖北側(cè)有低渦，其南側(cè)的槽向南延展，并與河套地區(qū)的西風(fēng)槽相接，槽區(qū)經(jīng)向度大。四川盆地和貴州中部有高原低槽東移發(fā)展。副高伸展至華南沿海，脊線位于北緯20°以南，西伸脊點(diǎn)至東經(jīng)110°以西，岳陽市處于槽前西南氣流及副高584 線西部邊緣；20：00 副高西伸北抬，低槽東移，副高584線西伸至湘西北，岳陽地區(qū)仍處于槽前西南氣流中。

模式對中高緯度環(huán)流形勢的預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確，但對中緯度西風(fēng)槽的預(yù)報(bào)有所偏差，EC 和GRAPES_GFS 預(yù)報(bào)西風(fēng)槽位置均偏北，且強(qiáng)度較實(shí)況明顯偏弱，這與湘北地區(qū)暴雨漏報(bào)相關(guān)。此外，EC 和GRAPES_GFS 對副高范圍的預(yù)報(bào)均偏東，不利于水氣和熱量向岳陽市輸送，導(dǎo)致降水量級偏??；在8 日20：00，都有預(yù)報(bào)出副高向西延伸的特點(diǎn)，預(yù)報(bào)能力優(yōu)于8：00。

2.2.3 850 hPa 風(fēng)場檢驗(yàn) 考慮到降水落區(qū)與850 hPa 切變位置對應(yīng)關(guān)系較好，因此對850 hPa 風(fēng)場進(jìn)行檢驗(yàn)。8 日8：00、20：00 850 hPa 實(shí)況風(fēng)場和7 日20：00 起 報(bào) 的EC 和GRAPES_GFS 預(yù) 報(bào) 場 風(fēng) 場 見圖4。從實(shí)況風(fēng)場來看，8 日8：00 850 hPa 貴州省有低渦發(fā)展，低渦前部暖切伸展至湘北地區(qū)。8日20：00，850 hPa 暖切維持，位置有所南壓，岳陽市處于暖切北側(cè)的東風(fēng)氣流中。

圖4 模式7 日20 時(shí)起報(bào)的8 日8：00、20：00 850 hPa 風(fēng)場和對應(yīng)時(shí)次實(shí)況場

從EC 預(yù)報(bào)08：00 的形式來看，對切變線有體現(xiàn)，但切變線位于湘中一帶，與實(shí)況對比明顯偏南，且切變南側(cè)的風(fēng)速較實(shí)況偏小。20：00 切變南壓，位于湘中偏南一帶，而實(shí)況位于湘北地區(qū)。從GRAPES_GFS 預(yù)報(bào)8：00 的形式來看，切變位置與實(shí)況較為一致，20：00 有所南壓，位于懷化至長沙北部沿線，較實(shí)況略偏南。

EC 和GRAPES_GFS 均預(yù)報(bào)出850 hPa 暖式切變，且對其南壓趨勢有體現(xiàn)，但對其位置預(yù)報(bào)存在偏差，GRAPES_GFS 對切變位置預(yù)報(bào)更加接近實(shí)況。

2.2.4 2020 年6 月8 日預(yù)報(bào)偏差總結(jié) 通過對“0608”過程的模式降水、高度場、風(fēng)場等檢驗(yàn)分析，得出如下結(jié)論。

1）模式對中、小量級降水及落區(qū)有一定的預(yù)報(bào)能力，但對大量級降水表現(xiàn)各異。相對而言，GRAPES_GFS 較EC 模式預(yù)報(bào)效果好，連續(xù)2 個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次預(yù)報(bào)的暴雨均有體現(xiàn)，且落區(qū)位置與實(shí)況較更為一致。對于區(qū)域模式而言，華南模式對岳陽市的暴雨落區(qū)有較好表現(xiàn)。

2）模式對500 hPa 中高緯度環(huán)流形勢的預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確，但對中緯度西風(fēng)槽和副高的預(yù)報(bào)較實(shí)況存在一定偏差；EC 和GRAPES_GFS 預(yù)報(bào)西風(fēng)槽位置偏北、強(qiáng)度偏弱，預(yù)報(bào)副高范圍偏東，這與湘北區(qū)域性暴雨漏報(bào)有關(guān)。

3）對850 hPa 風(fēng)場的檢驗(yàn)可知，對中低層切變線位置的預(yù)報(bào)與強(qiáng)降水落區(qū)有較大關(guān)系。切變線預(yù)報(bào)偏南導(dǎo)致強(qiáng)降水落區(qū)偏南，其中GRAPES_GFS 對切變位置預(yù)報(bào)更加接近實(shí)況，因此對降水預(yù)報(bào)好于EC。

3 2020 年6 月9 日預(yù)報(bào)偏差分析

3.1 天氣實(shí)況

第二次過程發(fā)生在副高北抬、中緯度多波動(dòng)的背景下，配合切變線、加之弱冷空氣和地面輻合線的觸發(fā)而發(fā)生的區(qū)域性強(qiáng)降水天氣過程。降水發(fā)生在2020 年6 月9—10 日，主要降水時(shí)段為9 日14：00 至10 日1：00。從降水實(shí)況來看岳陽市西北部以小到中雨為主，南部和東北部大到暴雨，局地大暴雨（圖5）。共出現(xiàn)大暴雨2 站，暴雨28 站，大雨56 站，最大降水量出現(xiàn)在汨羅市川山坪站，為212.2 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在臨湘市五里鄉(xiāng)千針坪站，為63.7 mm。

圖5 2020 年6 月9 日8：00 至10 日8：00 天氣實(shí)況、市氣象臺預(yù)報(bào)

3.2 降水落區(qū)及強(qiáng)度檢驗(yàn)

從上級指導(dǎo)預(yù)報(bào)和市氣象臺預(yù)報(bào)來看，對南部縣市降水量級預(yù)報(bào)均偏小，對華容東部和市區(qū)的量級預(yù)報(bào)偏大，其中市氣象臺對東部山區(qū)降水落區(qū)和強(qiáng)度的預(yù)報(bào)較好（圖6）。

圖6 9 日8：00 至10 日8：00 的降水量

從EC 8 日8：00 時(shí)起報(bào)的24 h 累計(jì)降水來看，模式對臨湘地區(qū)出現(xiàn)大暴雨空報(bào)，暴雨預(yù)報(bào)較為正確，但位置偏東南，對岳陽市南部大雨以上的量級出現(xiàn)漏報(bào)。EC 8 日20：00 起報(bào)的24 h 累計(jì)降水將臨湘東部降水量級調(diào)小，位置偏東南，南部縣市對大雨以上量級仍然空 報(bào)。從GRAPES_GFS 8 日8：00 和8 日20：00 起報(bào)的24 h 累計(jì)降水來看，GRAPES_GFS 對岳陽市西南部的大雨降水落區(qū)的預(yù)報(bào)能力較好，但對臨湘、南部縣市出現(xiàn)暴雨漏報(bào)。從區(qū)域模式來看，華南、華東模式暴雨預(yù)報(bào)的落區(qū)偏北。此外，對于大雨量級的預(yù)報(bào)不如EC 和GRAPES_GFS 模式。

總體而言，EC 對岳陽市東北部臨湘的強(qiáng)降水有較好預(yù)報(bào)表現(xiàn)，但對于南部縣市則GRAPES_GFS 預(yù)報(bào)與實(shí)況較為一致，區(qū)域模式對于大雨量級的預(yù)報(bào)不如EC 和GRAPES_GFS 模式。

3.3 500 hPa 高度場檢驗(yàn)

8 日20：00 起報(bào)9 日8：00、20：00 500 hPa 高度場和對應(yīng)時(shí)次的實(shí)況場見圖7。由圖7可知，9日8：00，副高588 線穩(wěn)定維持在廣東沿海地區(qū)，西伸脊點(diǎn)伸至東經(jīng)100°附近。重慶市有小槽東移，岳陽市為西南氣流控制，懷化至長沙地區(qū)也有一小槽東移。9日20：00，副高588 線有所北抬至廣東中部一帶，高空小槽由重慶東移至宜昌至武昌一帶，岳陽北部地區(qū)受此小槽影響，處于槽前西南氣流中。另在湘中地區(qū)的小槽此時(shí)已經(jīng)東移至江西西部地區(qū)，岳陽南部地區(qū)位于該槽槽后。

圖7 8 日20 時(shí)起報(bào)9 日8：00、20：00 500 hPa 高度場和對應(yīng)時(shí)次的實(shí)況場

從8 日20：00 起報(bào)的9 日8：00 和20：00 500 hPa環(huán)流場來看，EC 和GRAPES_GFS 對中高緯度環(huán)流形勢的預(yù)報(bào)與實(shí)況較為一致，均能預(yù)報(bào)出副高西進(jìn)的特點(diǎn)，但是對副高范圍的預(yù)報(bào)偏東，即副高的西伸脊點(diǎn)較實(shí)況偏東；此外，對中緯度西風(fēng)槽的預(yù)報(bào)而言，20：00 西風(fēng)槽較實(shí)況強(qiáng)度偏弱，位置偏西。

3.4 850 hPa 風(fēng)場檢驗(yàn)

8 日20 時(shí)起報(bào)9 日8：00、20：00 850 hPa 風(fēng)場和對應(yīng)時(shí)次的實(shí)況場見圖8。由圖8 可知，9 日8：00 中低層暖切維持在湘中及以北地區(qū)，岳陽市在暖切北側(cè)東南氣流中。9 日20：00，700 hPa 岳陽市北部地區(qū)為南風(fēng)氣流控制，南部縣市為弱的東北氣流。850 hPa 岳陽地區(qū)受東南氣流影響，主要輻合區(qū)位于岳陽東北部的臨湘，925 hPa 東北氣流影響至湘中一帶，岳陽地區(qū)處于東北氣流控制中。

圖8 8 日20：00 起報(bào)9 日8：00、20：00 850 hPa 風(fēng)場和對應(yīng)時(shí)次的實(shí)況場

從 對850 hPa 風(fēng) 場 的 檢 驗(yàn) 來 看，8：00 EC 和GRAPES_GFS 對切變線南部的風(fēng)速預(yù)報(bào)偏小，對9日白天岳陽市南部降雨的預(yù)報(bào)量級偏弱；20 時(shí)模式預(yù)報(bào)的岳陽市受低渦影響，臨湘市均處于切變輻合處，但是中心風(fēng)速較實(shí)況偏??；此外，GRAPES_GFS預(yù)報(bào)的風(fēng)向較實(shí)況略有偏差，因此漏報(bào)了臨湘東北部的強(qiáng)降水，預(yù)報(bào)能力不如EC。

由此可見，EC 和GRAPES_GFS 對850 hPa 低渦位置預(yù)報(bào)均較好體現(xiàn)，但是模式對風(fēng)速大小和風(fēng)向的預(yù)報(bào)能力在一定程度上反映強(qiáng)降水落區(qū)和量級。

3.5 10 m 風(fēng)場檢驗(yàn)

9 日岳陽市受輻合線影響，輻合線呈東北-西南走向，華容一直處于切變線北側(cè)的偏北風(fēng)中，切變線在9 日白天有所南壓；模式對10 m 風(fēng)場及輻合線位置都有較好的預(yù)報(bào)能力，但20：00 預(yù)報(bào)的偏北風(fēng)分量較實(shí)況偏弱（圖9）。

圖9 8 日20：00 起報(bào)9 日8：00、20：00 10 m 風(fēng)場和對應(yīng)時(shí)次的實(shí)況場

3.6 2020 年6 月9 日預(yù)報(bào)偏差總結(jié)

通過對“0609”過程的模式降水、高度場、風(fēng)場等檢驗(yàn)分析，得出如下結(jié)論。

1）市氣象臺預(yù)報(bào)和EC 對臨湘的強(qiáng)降水有較好預(yù)報(bào)表現(xiàn)，但對于南部縣市，GRAPES_GFS 預(yù)報(bào)與實(shí)況較為一致，區(qū)域模式對于大雨量級的預(yù)報(bào)不如EC和GRAPES_GFS 模式。

2）模式對中高緯度環(huán)流形勢的預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確，但對副高范圍的預(yù)報(bào)偏東。

3）對于風(fēng)場的檢驗(yàn)，EC 和GRAPES_GFS 對850 hPa 切變線強(qiáng)度和位置以及地面風(fēng)場均較好體現(xiàn)，EC 對風(fēng)向的預(yù)報(bào)更接近實(shí)況。模式對風(fēng)速大小和風(fēng)向的預(yù)報(bào)能力在一定程度上反映強(qiáng)降水落區(qū)和量級。

4 小結(jié)與討論

本研究綜合利用歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)中心（EC、GRAPES_GFS）預(yù)報(bào)資料、加密自動(dòng)站資料等，探討“0608”“0609”災(zāi)害性天氣在短期時(shí)效的預(yù)報(bào)失敗原因及訂正思路，得到以下結(jié)論。

1）全球模式EC、GRAPES_GFS 對中、小量級降水及落區(qū)有一定的預(yù)報(bào)能力，但對大量級降水表現(xiàn)各異?！?608”過程，GRAPES_GFS 較EC 模式預(yù)報(bào)效果好，連續(xù)2 個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次預(yù)報(bào)的暴雨均有體現(xiàn)，且落區(qū)位置與實(shí)況較一致?！?609”過程中，EC 對臨湘的強(qiáng)降水有較好預(yù)報(bào)表現(xiàn)，但對于南部縣市，GRAPES_GFS 預(yù)報(bào)與實(shí)況較為一致。對于區(qū)域模式而言，除了“0609”過程，華南模式對岳陽市的暴雨落區(qū)均有較好表現(xiàn)，尤其是對于局地強(qiáng)降水，區(qū)域模式對下墊面細(xì)節(jié)考慮更加全面，預(yù)報(bào)局地短時(shí)強(qiáng)降水更加具有參考價(jià)值。

2）在形勢場方面，模式對中高緯度環(huán)流形勢的預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確，但對中緯度西風(fēng)槽的預(yù)報(bào)存在偏差，在“0608”過程中EC 和GRAPES_GFS 預(yù)報(bào)位置偏北強(qiáng)度偏弱。模式對于副高西進(jìn)的趨勢均有預(yù)報(bào)，但是范圍預(yù)報(bào)偏東，這將對水氣及熱量的預(yù)報(bào)產(chǎn)生偏差，從而影響降水預(yù)報(bào)。對于風(fēng)場的檢驗(yàn)，EC 和GRAPES_GFS 對850 hPa 切變線強(qiáng)度和位置以及風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)表現(xiàn)各異，對于“0608”過程GRAPES_GFS 對切變位置預(yù)報(bào)的更接近實(shí)況，對于“0609”過程EC 對風(fēng)速大小和風(fēng)向的預(yù)報(bào)更好。因此，對中低層切變線、風(fēng)向風(fēng)速的預(yù)報(bào)能力尤為重要，這與降水的強(qiáng)度和落區(qū)有密切關(guān)系。模式對于地面風(fēng)場均有較好體現(xiàn)，對10 m 風(fēng)場及輻合線都有較好的預(yù)報(bào)能力。

3）2 次中等天氣強(qiáng)迫系統(tǒng)造成的強(qiáng)降水過程，動(dòng)力條件相對典型的暴雨形勢較差，但熱力條件較好，前期有明顯的感熱通量，升溫較快，午后到傍晚有冷空氣侵入，高低空低渦，暖切系統(tǒng)的疊加成為此次過程重要的觸發(fā)機(jī)制。區(qū)域模式對下墊面考慮更加精細(xì)，對于地形的強(qiáng)迫抬升更加準(zhǔn)確，對于這種弱強(qiáng)迫、高能量的短強(qiáng)更應(yīng)該參考華南、華東模式。此外，弱天氣強(qiáng)迫條件下，應(yīng)該關(guān)注對流能量的預(yù)報(bào)偏差和高溫預(yù)報(bào)以及訂正早上的T-log。