馮沁，梁巧倩，涂靜，任鵬飛，王鳳

（廣東省氣象臺(tái)，廣東廣州 510640）

低溫陰雨天氣是廣東冬春季節(jié)主要的災(zāi)害性天氣之一，多出現(xiàn)在2—3月份，南下的北方冷空氣和北上的暖濕空氣對(duì)峙，易造成長(zhǎng)時(shí)間的低溫陰雨寡照天氣［1］。已有諸多學(xué)者從氣候背景、環(huán)流特征和天氣成因等方面對(duì)廣東地區(qū)的低溫陰雨天氣和過(guò)程開(kāi)展了研究，如黃露菁［2］統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)廣東低溫陰雨天氣平均總?cè)諗?shù)分布自北向南遞減，并且以全省性嚴(yán)重或全省性輕度類(lèi)型為主；紀(jì)忠萍等［3］發(fā)現(xiàn)廣州低溫陰雨的年景變化與廣東高度一致，尤其烏拉爾山-貝加爾湖以西的阻塞高壓可作為預(yù)報(bào)廣東出現(xiàn)長(zhǎng)低溫陰雨的前兆信號(hào)；何偉芬等［4］、吳乃庚等［5］、汪瑛等［6］、付雅婷［7］分別通過(guò)對(duì)2008、2010、2012年低溫陰雨過(guò)程的成因進(jìn)行了分析；林良勛等［8］對(duì)2008年廣東低溫雨雪冰凍天氣及應(yīng)急服務(wù)情況進(jìn)行了回顧和思考?，F(xiàn)有的研究對(duì)廣東低溫陰雨氣候特征統(tǒng)計(jì)和天氣過(guò)程成因討論較多，對(duì)決策服務(wù)節(jié)奏效果分析及主客觀預(yù)報(bào)檢驗(yàn)研究較少。2022年2月18—23日出現(xiàn)了一次罕見(jiàn)的低溫暴雨冰凍天氣過(guò)程，對(duì)民眾生活、各行各業(yè)都造成了明顯影響。廣東省氣象部門(mén)提前把握決策氣象服務(wù)節(jié)奏做好了預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)，為各級(jí)部門(mén)防雨防寒防凍提供了及時(shí)有力的氣象支撐。本研究對(duì)該次過(guò)程的預(yù)報(bào)和服務(wù)節(jié)奏等進(jìn)行分析，并對(duì)各主客觀網(wǎng)格預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，以了解該次過(guò)程的天氣特點(diǎn)、總結(jié)廣東冬季低溫陰雨冰凍天氣服務(wù)經(jīng)驗(yàn)和不足以及探討模式對(duì)該過(guò)程預(yù)報(bào)的指示作用。

1 低溫暴雨天氣過(guò)程及特點(diǎn)

2022年2月受大氣環(huán)流異常影響，廣東省氣溫偏低、降水偏多，其中18—23日受強(qiáng)冷空氣影響，廣東出現(xiàn)了罕見(jiàn)的持續(xù)低溫暴雨冰凍天氣。該次過(guò)程有“降水范圍廣、累計(jì)雨量大、低溫時(shí)間長(zhǎng)、山區(qū)冰凍多”的特點(diǎn)。

2月18—23日全省連續(xù)出現(xiàn)大范圍降水，平均雨量129.6 mm，較歷史同期偏多6.4倍（圖1，時(shí)間為北京時(shí)，下同）；2月20日國(guó)家站平均日雨量47.6 mm，打破2月國(guó)家站日雨量最多歷史記錄；降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，21市平均降水持續(xù)時(shí)間為67 h，汕頭市持續(xù)了95 h。

圖1 2022年2月17日20：00—23日20：00廣東省累計(jì)雨量分布

2月19日起廣東自北向南出現(xiàn)了大范圍降溫，過(guò)程降溫幅度達(dá)6～12℃，其中粵北和珠江三角洲市縣連續(xù)出現(xiàn)了2～5℃的低溫（粵北高寒山區(qū)-3～0℃）；19—22日全省持續(xù)4 d氣溫日較差＜3℃；清遠(yuǎn)連州和連山、韶關(guān)樂(lè)昌和乳源、肇慶懷集等高寒山區(qū)出現(xiàn)了雨夾雪、冰凍、雨凇、道路結(jié)冰，并出現(xiàn)了低于2 km的低能見(jiàn)度天氣。

全省持續(xù)多日的暴雨、低溫以及粵北地區(qū)的冰凍天氣對(duì)春運(yùn)交通、電力輸送、農(nóng)林養(yǎng)殖和居民生產(chǎn)生活產(chǎn)生了明顯影響。京珠北高速公路部分路段出現(xiàn)結(jié)冰，京港澳高速云巖部分高海拔路段監(jiān)測(cè)到有濃霧，京港澳高速公路18日夜間至25日下午實(shí)施了交通管制措施［9］；19—22日期間粵北高寒山區(qū)電力線路出現(xiàn)覆冰情況；持續(xù)陰冷寡照天氣還影響了水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)以及蔬菜、冬種作物及熱帶水果、成熟冬種作物的生長(zhǎng)和收獲。

2 過(guò)程決策氣象服務(wù)特點(diǎn)

該次過(guò)程陰雨寒冷、低溫冰凍程度明顯，對(duì)多行業(yè)產(chǎn)生不利影響。該次決策服務(wù)與應(yīng)急響應(yīng)準(zhǔn)確適當(dāng)把握住了服務(wù)節(jié)奏、提供了充足的預(yù)報(bào)提前量，對(duì)災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確，為各級(jí)部門(mén)防雨防寒防凍提供了及時(shí)有力的氣象支撐。

2.1 把握節(jié)奏提前研判

廣東省氣象局提前一周預(yù)報(bào)出該次降水降溫過(guò)程，研判后于2月16日下午發(fā)布快報(bào)，預(yù)報(bào)18日起受強(qiáng)冷空氣影響，全省降溫7～10℃，未來(lái)一周持續(xù)陰雨寒冷，粵北市縣有低溫冰凍，過(guò)程期間預(yù)報(bào)結(jié)論穩(wěn)定。全省氣象部門(mén)以汛期值守班工作狀態(tài)做好該次強(qiáng)冷空氣服務(wù)，及時(shí)啟動(dòng)氣象災(zāi)害寒冷應(yīng)急響應(yīng)，積極向當(dāng)?shù)攸h委政府和相關(guān)部門(mén)滾動(dòng)加密發(fā)送決策氣象服務(wù)信息，報(bào)送《重大氣象信息快報(bào)》、《農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警》、《寒冷災(zāi)害影響評(píng)估預(yù)警》、《最新氣象信息》等材料，每日更新《每日天氣報(bào)告》、《春運(yùn)氣象保障服務(wù)專(zhuān)報(bào)》，23日?qǐng)?bào)送《重大氣象信息專(zhuān)報(bào)》報(bào)告該次過(guò)程結(jié)束。過(guò)程期間全省各級(jí)氣象部門(mén)共提供決策服務(wù)材料244份，協(xié)助多級(jí)應(yīng)急管理和三防部門(mén)提前對(duì)該次低溫暴雨冰凍過(guò)程影響展開(kāi)了研判和防御部署。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警突出重點(diǎn)

該次過(guò)程決策服務(wù)指引到位，廣東省氣象局在過(guò)程首份快報(bào)中就提前提醒相關(guān)部門(mén)做好低溫、冰凍、凍雨、雨夾雪和海上大風(fēng)的防御工作（圖2）。過(guò)程期間滾動(dòng)提供針對(duì)農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、畜牧業(yè)、海陸交通、醫(yī)療衛(wèi)生等多行業(yè)的防御指引，利用各種傳統(tǒng)媒體和新媒體渠道廣泛宣傳科普防御知識(shí)，聯(lián)合省應(yīng)急管理廳等單位向全網(wǎng)手機(jī)用戶(hù)發(fā)布應(yīng)急短信1.9億人次。過(guò)程恰逢2022年春運(yùn)末期，廣東省氣象局及時(shí)敏銳地增加了針對(duì)雨霧天氣能見(jiàn)度低路面濕滑、粵北山區(qū)道路結(jié)冰、海上風(fēng)力較大等涉及海陸交通安全的專(zhuān)項(xiàng)提醒，有力保障春運(yùn)出行安全。

圖2 過(guò)程決策服務(wù)流程

3 主客觀預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

在北脊南槽的環(huán)流背景下，長(zhǎng)時(shí)間勢(shì)均力敵的冷暖氣流對(duì)峙造成了2月18—23日廣東的持續(xù)降水，其中19—20日全省普降大雨，南部市縣出現(xiàn)了暴雨。本研究對(duì)2月18—23日的日降水、最高和最低氣溫主客觀網(wǎng)格預(yù)報(bào)（20：00起報(bào)）進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)估。評(píng)估的主觀產(chǎn)品為省級(jí)主觀網(wǎng)格預(yù)報(bào)，客觀產(chǎn)品為ECMWF和CMA-GD模式，降水檢驗(yàn)評(píng)估以廣東省86個(gè)市縣測(cè)站和近3 000個(gè)區(qū)域級(jí)自動(dòng)觀測(cè)站為基準(zhǔn)；氣溫檢驗(yàn)評(píng)估以廣東省86個(gè)市縣測(cè)站為基準(zhǔn)。

3.1 降水預(yù)報(bào)檢驗(yàn)評(píng)估

檢驗(yàn)指標(biāo)包括小雨、中雨、大雨和暴雨以上量級(jí)的累積降水TS評(píng)分，以及大雨和暴雨以上量級(jí)的空?qǐng)?bào)率、漏報(bào)率和預(yù)報(bào)偏差；還采用了MODE空間檢驗(yàn)方法的雨區(qū)面積偏差、平均雨量偏差和極值雨量偏差等指標(biāo)對(duì)降水最強(qiáng)的19—20日主客觀網(wǎng)格預(yù)報(bào)進(jìn)行空間檢驗(yàn)評(píng)估。

從過(guò)程主客觀24 h預(yù)報(bào)TS評(píng)分（表1）可以看出，主客觀預(yù)報(bào)基本能把握該次降水過(guò)程，小雨和中雨以上TS評(píng)分超過(guò)90%和80%，但對(duì)暴雨的評(píng)分較低。主觀網(wǎng)格在大雨和暴雨以上量級(jí)預(yù)報(bào)對(duì)ECMWF有正訂正。CMA-GD在除中雨以上降水評(píng)分中略低外，在其他量級(jí)上均優(yōu)于ECMWF，尤其是暴雨以上量級(jí)TS評(píng)分優(yōu)勢(shì)明顯。

表1 主客觀降水24 h預(yù)報(bào)TS評(píng)分 %

進(jìn)一步分析過(guò)程中的大雨和暴雨以上預(yù)報(bào)評(píng)分（表2），發(fā)現(xiàn)對(duì)大雨以上降水，主觀網(wǎng)格和CMA-GD空?qǐng)?bào)率均大于漏報(bào)率，主客觀預(yù)報(bào)偏差均接近于1；而對(duì)暴雨以上降水，主客觀預(yù)報(bào)的漏報(bào)率均高于空?qǐng)?bào)率，預(yù)報(bào)偏差均小于1。在主客觀預(yù)報(bào)中，CMA-GD模式表現(xiàn)最優(yōu)，大雨以上和暴雨以上漏報(bào)率最低，同時(shí)暴雨空?qǐng)?bào)率也較小，暴雨預(yù)報(bào)偏差最為接近1；ECMWF對(duì)大雨的漏報(bào)較為明顯，且對(duì)暴雨預(yù)報(bào)偏差遠(yuǎn)小于1，考慮其預(yù)報(bào)的暴雨落區(qū)偏小且與實(shí)況偏差太大，所以同時(shí)漏報(bào)率和空?qǐng)?bào)率較高。主觀網(wǎng)格在ECMWF預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上一定程度訂正大雨范圍，但仍然漏報(bào)暴雨，主要是由于各模式形勢(shì)預(yù)報(bào)與實(shí)況存在偏差，對(duì)低層南風(fēng)預(yù)報(bào)較實(shí)況偏弱（圖略），為該次過(guò)程中主觀強(qiáng)降水預(yù)報(bào)訂正帶來(lái)困難。

表2 過(guò)程主客觀強(qiáng)降水24 h預(yù)報(bào)評(píng)分

對(duì)19和20日大雨以上和暴雨以上降水進(jìn)行空間檢驗(yàn)（圖3），發(fā)現(xiàn)19日主客觀預(yù)報(bào)對(duì)大雨以上的降水面積（圖3a）顯著偏小，19日大雨以上實(shí)況雨區(qū)與預(yù)報(bào)雨區(qū)面積偏少2 892格點(diǎn)，而主觀和CMA-GD均在-2 000格點(diǎn)以下，CMAGD對(duì)日降水落區(qū)范圍大小預(yù)報(bào)效果較優(yōu)；20日主客觀預(yù)報(bào)對(duì)雨區(qū)面積的預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確。19和20日的平均雨量偏差（圖3b）分布較為集中，均在±10 mm以?xún)?nèi)；而極值雨量偏差（圖3c）較大，19日的主客觀預(yù)報(bào)極值雨量偏差達(dá)到了-50～-30 mm，20日的在-20 mm以?xún)?nèi)。模式平均（極值）雨量基本都明顯小于實(shí)況，說(shuō)明模式對(duì)19—20日的本次過(guò)程降水集中期的日降水量預(yù)報(bào)還是以低估為主，CMA-GD模式在該次過(guò)程的強(qiáng)降水時(shí)段的參考性明顯優(yōu)于ECMWF。

圖3 2月19和20日大雨以上量級(jí)雨區(qū)面積偏差（a）、平均雨量偏差（b）、極值雨量偏差（c）

3.2 氣溫預(yù)報(bào)檢驗(yàn)評(píng)估

從表3和圖4可以看出，主觀網(wǎng)格和客觀模式整體能夠很好的把握降溫節(jié)奏、降溫幅度，以及后續(xù)的回溫趨勢(shì)。主客觀預(yù)報(bào)該次過(guò)程的氣溫變化節(jié)奏把握較為準(zhǔn)確，預(yù)報(bào)誤差較小，各模式之間預(yù)報(bào)離散度較小，各模式最低氣溫的預(yù)報(bào)差異較最高氣溫的預(yù)報(bào)差異略偏大（圖略）。最高氣溫的平均絕對(duì)誤差均小于1.5℃，主觀預(yù)報(bào)和ECMWF模式的最低氣溫小于1℃。ECMWF對(duì)氣溫預(yù)報(bào)的表現(xiàn)在該次過(guò)程實(shí)際預(yù)報(bào)中參考性較強(qiáng)。主觀將過(guò)程最低氣溫預(yù)報(bào)在20日早晨，客觀模式均預(yù)報(bào)21日出現(xiàn)過(guò)程最低氣溫，和實(shí)況較為接近。

表3 主客觀逐日氣溫24 h網(wǎng)格預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差℃

圖4 過(guò)程廣東省86市縣測(cè)站氣溫實(shí)況、省級(jí)網(wǎng)格預(yù)報(bào)和絕對(duì)誤差的逐日分布

4 討論

2022年2月18—23日的廣東極端低溫暴雨過(guò)程有“降水范圍廣、累計(jì)雨量大、低溫時(shí)間長(zhǎng)、山區(qū)冰凍多”的特點(diǎn)，對(duì)民眾生活、各行各業(yè)都產(chǎn)生了不利影響。該次決策服務(wù)準(zhǔn)確適當(dāng)?shù)匕盐兆×朔?wù)節(jié)奏，為各級(jí)部門(mén)防雨防寒防凍提供了及時(shí)有力的氣象支撐。對(duì)降水和氣溫的主客觀預(yù)報(bào)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，主客觀預(yù)報(bào)對(duì)冬季暴雨極端性估計(jì)有所不足，降水預(yù)報(bào)偏小，CMA-GD模式對(duì)大量級(jí)降水預(yù)報(bào)較好；整體對(duì)氣溫預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確，ECMWF模式在溫度預(yù)報(bào)上誤差較小；主觀預(yù)報(bào)對(duì)粵北低溫冰凍情況有所低估。

從影響預(yù)報(bào)方面來(lái)看，過(guò)程中缺乏天氣災(zāi)害實(shí)況的及時(shí)反饋信息，導(dǎo)致預(yù)報(bào)中對(duì)電線積冰情況考慮不足。未來(lái)需要加強(qiáng)寒冷災(zāi)害的綜合監(jiān)測(cè)和移動(dòng)監(jiān)測(cè)，加密對(duì)道路結(jié)冰、電線覆冰的觀測(cè)，重點(diǎn)加強(qiáng)粵北山區(qū)和偏遠(yuǎn)村鎮(zhèn)的冰凍、雨雪情況等寒冷災(zāi)害信息的自動(dòng)采集能力。

從預(yù)報(bào)技術(shù)角度分析，在2月非汛期背景下，該次過(guò)程降水極端性明顯，考慮廣東暴雨往往具有很強(qiáng)的季節(jié)性特征，預(yù)報(bào)團(tuán)隊(duì)對(duì)預(yù)報(bào)廣東冬季暴雨缺乏足夠的信心。整體降水累積量預(yù)報(bào)偏小一個(gè)量級(jí)，該過(guò)程中CMA-GD模式的降水預(yù)報(bào)具有較好的參考性，未來(lái)可加強(qiáng)對(duì)CMA-GD在冬季暴雨過(guò)程中的檢驗(yàn)評(píng)估和應(yīng)用。