引言

多年的观测研究表明，夏季风系统、孟加拉湾强对流与大范围暴雨有直接的联系^[1-3]。近年文献^{[4, 5]}用多年NCEP、T213和OLR资料，分析出大范围暴雨发生前孟加拉湾低槽加深、中南半岛SW风速加强和对流活动北上等特征。文献[6]分析表明季风槽暴雨发生时副热带高压位置偏弱、偏东、四川盆地有西风槽，暴雨区上空200hPa为辐散区控制。

由于广西地处东亚夏季风影响的区域，夏季风影响期间广西大范围暴雨与低纬环流系统、孟加拉湾强对流和南支槽相关联，低纬天气系统的变化往往是决定雨量级别的主要因素。如果能根据低纬环流演变来做广西大范围暴雨的中期预报，将为广西气象决策服务提供可靠依据。

目前区域性的中期预报流程是把数值预报产品逐层调出分析，有时在分析上仅仅停留在某一个层面上，而容易忽视天气系统的空间变化，忽视了天气系统与物理量的配置。为此我们研制了广西季风暴雨中期预报平台。本软件使用VB6.0编程，绘图使用GRADS系统，可在Windows98/2000/ NT4.0/XP等操作系统下使用。本文主要介绍其研制思路。

1 设计思路

此平台有两个窗口，一个窗口为历史资料图显示窗口，用于显示历史暴雨个例资料图(包括广西大范围暴雨个例雨量图、暴雨前后5d各层天气要素的配置图、暴雨前后孟加拉湾强对流TBB演变图等)；另一个窗口为预测窗口，用于显示数值预报产品如利用MICAPES系统提供的T213资料绘制的各时次的预测各层形势与物理量配置图。

1.1 历史资料图显示窗口

首先建立暴雨个例资料图库，利用广西共90个站的逐日雨量资料，选取广西1980—2001年共22年的5、6、7共3个月季风影响期间30个站以上的暴雨过程为研究对象，共选出了18次大范围(30个站以上)锋面低涡型暴雨过程为研究个例。利用逐3h的TBB资料和6h雨量实况资料确定暴雨发生时刻^[7]，分析每一次暴雨发生前后低纬各季风天气系统的演变特征，绘制每次大范围暴雨个例前后120h的天气系统与物理量的配置图，如200hPa高空急流与500hPa垂直速度分布、200hPa高度与流场分布、500hPa高度与涡度分布、850hPa低空急流与风矢量分布，850hPa水汽通量与风矢量的分布、温度平流的演变、假相当位温随时间的演变、孟加拉湾和阿拉伯海的风速演变以及孟加拉湾强对流的演变图等。在逐例分析的基础上，又采用合成分析的方法分析了广西大范围暴雨发生前后高低空环流系统的共同特征，也绘制了合成图，这样就建立了资料图库。

根据系统发展的规律，将不同层次的形势场和物理量场叠加在一张图上，如把200hPa的南亚高压、高空急流与500hPa垂直速度同放在一张图上，避免了单纯从某一层面考虑问题。根据配置图的演变情况，基本确定了广西大范围暴雨发生时热带季风环流的系统配置模型，利用GRADS绘图软件建立了暴雨前后120h配置图库并找出相应的预报指标。

1.2 暴雨预测窗口

编程从MICAPS系统调取T213中期预报资料，并绘制出从00到120h数值预报产品的形势场与物理量场配置图，分析其配置情况，并与历史资料图作比较，同时确定预报指标，包括根据卫星云图显示的孟加拉湾强对流的预报指标，这样可预报未来72h广西大范围暴雨。

2 环流背景演变图选取与模型的建立 2.1 200hPa高空急流与500hPa垂直速度的分布

确定200hPa出现全风速v≥30m·s^-1范围为高空急流范围，为探讨高空急流右侧气流的垂直运动，将它与500hPa的垂直速度加以叠加，更有利于判断广西大范围暴雨高空急流的位置和上升运动的变化。对历史暴雨个例和合成图的分析表明：大范围暴雨发生前72h到暴雨发生时刻，高空急流轴线逐渐由西向东移动，暴雨发生时刻，高空急流轴通常位于35～40°N、80～125°E，从高空急流的右侧35°N、115°E附近到广西沿海为一东北西南向的500hPa垂直速度的上升区，广西上空的垂直速度ω≤-1×10^-4hPa·s^—1，为此，可把200hPa高空急流与500hPa垂直速度叠加图作为广西大范围暴雨的一个背景场。

2.2 200hPa高度、流场与散度

绘制分析广西大范围暴雨前后200hPa高度、散度与流场的叠加图。确定200hPa的1252线为南亚高压范围。分析发现，广西大范围暴雨发生时，广西位于南亚高压的东端辐散气流中；暴雨发生前3d到暴雨发生时刻，广西上空的散度逐渐加大，到暴雨发生时，从华东到西南地区，为一东北西南向的正散度区。广西200hPa散度值在3×10^-5s^-1 ～9×10^—5s^-1之间。可将200hPa高度、散度与流场作为200hPa的另一背景场。

2.3 850hPa低空急流与风矢量场

绘制分析广西大范围暴雨前后850hPa全风速与风矢量分布，可以看出，暴雨发生前72h到暴雨发生时刻，有一气流在索马里附近越过赤道，到达孟加拉湾的南端。同时，广西上空的850hPa全风速不断加大，到暴雨发生时，广西上空的西南风逐渐加大；暴雨发生时刻，从福建、广东到广西的沿海有一东北西南向的低空急流，广西上空的西南风为8～11m·s^-1 (合成值)。同时从风矢量图可看出，暴雨发生前，孟加拉湾的北部有一南支槽，槽前的西南气流爬上高原进入云南，在高原的东部有一低涡存在，东海为反气旋环流，即为副高控制。

西南气流由孟加拉湾北上进入广西；在暴雨发生时刻，在广西与贵州的交界形成一气旋性的曲率，可见暴雨发生时有一切变线或低涡位于广西与贵州的交界。可将850hPa低空急流与风矢量场的叠加作为850hPa的一个背景场。

2.4 850hPa水汽通量与风矢量

从合成资料分析暴雨发生时刻水汽通量和水汽通量散度的分布，暴雨发生时广西位于水汽通量大值区内，广西上空的值为11 ～14g·(s·hPa·cm)^—1，另外，广西的中部和西部位于水汽通量散度的负值区内。850hPa水汽通量与风矢量的叠加可作为850hPa的另外一个背景场。

2.5 500hPa高度场与涡度

确定500hPa的高度场为背景场是为了确定暴雨发生时刻500hPa副高的位置和高空槽线的位置，配合涡度的分布，可确定高空槽的东移发展潜力。从合成资料分析暴雨前后500hPa高度场的变化可知道，暴雨发生前有一西风槽由西面逐渐东移过来，到暴雨发生时刻，588线位于沿海，高空槽位于108～110°E附近。同时在暴雨发生前，孟加拉湾的北部有一南支槽。

2.6 孟加拉湾强对流的演变

分析暴雨前后合成TBB资料可见，暴雨发生前5d孟加拉湾的强对流是逐渐发展的，在暴雨发生前3d发展到最强，TBB值最低，而且每次暴雨发生前都有强对流发展并从孟加拉湾移出，但东移的路径有所不同，分析发现有三种不同的东移路径。

2.7 大范围暴雨前季风涌

为了预报指标的选取，考虑了暴雨前后5d经向风沿110°E的变化，发现在暴雨前5d沿110°E的20～25°N范围有v分量的增加，在暴雨发生前72h，v分量加强到最大。另外还考虑了桂林站暴雨前后假相当位温随时间的演变，分析发现暴雨前5d到暴雨发生时刻有假相当位温的增加。

3 预报指标的建立

通过对1980—2001年NCEP资料、TBB资料和历史暴雨资料的分析选取如下暴雨低纬环流指标：

(1) 孟加拉湾强对流指标

通过对历史暴雨资料的分析表明，孟加拉湾强对流云团的存在是广西锋面型大范围暴雨的一个必要条件。在暴雨发生前3d孟加拉湾必须有强对流云团发展，为了实现业务化，从MICAPS系统上的红外卫星云图判断对流云团的强弱，通过对历年TBB资料的测试，确定在5～20°N，85～95°E范围，有对流云系逐渐发展为强对流云团，同时在某日的09—14时达到如下指标：低于-80℃的面积指数(即-80℃以下的色标像素点相加)大于等于800个像素点时，确定为孟加拉湾强对流云团指标。

(2) 850hPa沿110°E经向风指标

通过对历史暴雨资料分析，确定沿110°E的22～25°N范围有经向风的增大，在暴雨发生的前3d，经向风为8～12m·s^-1。

(3) 桂林站假相当位温的增加

由于桂林独特的地理环境，广西的锋面型大范围暴雨90%存在假相当位温增高。通过对暴雨的个例分析选取桂林本站的假相当位温达到355K以上为预报指标。

(4) 选取200hPa广西上空的散度平均达到5×10^-5s^-1以上为一预报指标。

(5) 选取500hPa广西上空的垂直速度达到0.5×10^-4hPa·s^-1以上为一预报指标。

(6) 选取850hPa广西上空的水汽通量达到11 ～14g·(s·hPa·cm)^-1为一预报指标。

4 T213资料和NCEP资料的线性趋势估计

由于T213历史资料年数少，在研究暴雨规律、寻找指标时采用的是NCEP资料，但为了投入业务使用，必须用T213的72h预报场资料，而两种资料存在误差，为此选取多年T213与NCEP资料的有关物理量(高度H、纬向风分量U、经向风分量V、垂直速度ω、相对湿度RH、散度DIV、涡度VOR)，利用线性估计原理^[8]，求出各物理量的方程为：

利用得出的线性估计公式对NCEP资料指标进行了调整，得出预报广西夏季风期间大范围暴雨的T213的指标。

5 预报流程

利用T213资料72小时预报建立预报流程(见图 1)。

6 试用结果分析

利用NCEP资料寻找出来的指标对1980年以来的暴雨进行回报，18场暴雨个例报对14场，历史拟合率达到77.8%，其中漏报4场，空报5场，预报准确率达到60.9%。用建立的平台(图 1)对2002— 2005年进行了试用，首先利用本系统分析每次降水过程的高低层天气系统的特征，与历史过程作比较，然后用线性估计方法调整NCEP指标后得出的T213指标和孟加拉湾的强对流指标对每次过程进行应用。4年间广西共出现30个站以上暴雨6次，其中有3次出现在夏季风影响的5—7月间，本系统都做出了准确预报，但也有空报的情况，暴雨的站数达不到30个站。

7 结语

广西季风暴雨的中期预报平台是在利用NCEP资料研究1980年以来夏季风影响期间广西大范围暴雨的形势演变规律的基础上，先找出各层的大尺度的形势模型和NCEP预报指标，然后将T213的72h物理量预报与NCEP资料的相应各物理量进行线性估计，找出T213物理量应用指标而建立的，具有如下特点：

(1) 预报平台将不同层次的形势场和物理量放在一张图上，从立体的角度考虑天气系统的演变。

(2) 预报平台可绘制物理要素随时间的演变(如v分量随时间的演变)图，因而比以往的考虑更进了一步。

(3) 用不大于-80℃像素点相加的方法将孟加拉湾强对流强度加以量化，作为一个指标使用，考虑了孟加拉湾强对流对广西大范围暴雨的影响。

(4) 预报平台既可查阅广西大范围暴雨历史资料图，又可预报未来72小时的广西大范围暴雨，试用效果较好。

(5) 可将预报指标进行调整应用于全年的暴雨预报。