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  气象   2020, Vol. 46 Issue (3): 313-324.  DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2020.03.003

论文

引用本文 [复制中英文]

林宝亭, 陆秋霖, 林确略, 等, 2020. 一次玉林地区漏报的强双雨带影响的过程分析[J]. 气象, 46(3): 313-324. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2020.03.003.
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LIN Baoting, LU Qiulin, LIN Quelüe, et al, 2020. Process Analysis of a Missing-Forecast Severe Double Rain Belt in Yulin[J]. Meteorological Monthly, 46(3): 313-324. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2020.03.003.
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资助项目

国家自然科学基金项目(41765002)、中国气象局预报员专项(CMAYBY 2018-055)、广西自然科学基金重点项目(2017GXNSFDA198030)和广西气象局面上项目(桂气科2019M17)共同资助

第一作者

林宝亭,主要从事短期天气预报工作.Email:baoting86@163.com

文章历史

2018年9月4日收稿
2019年8月20日收修定稿
一次玉林地区漏报的强双雨带影响的过程分析
林宝亭 , 陆秋霖 , 林确略 , 陈明璐 , 苏尉宣     
广西玉林市气象局,玉林 537000
摘要:暖区暴雨一直是业务预报难点,而双雨带中的暖区暴雨预报更是难以把握。2016年4月19日20时至20日20时出现了一次很强的双雨带过程,业务值班漏报了其对玉林地区的影响(漏报玉林南雨带的暴雨、大暴雨量级)。通过对数值预报产品、NCEP 1°×1°全球客观分析资料、常规气象资料、雷达资料等进行剖析,找出漏报的原因,结果如下:预报的500 hPa槽距本地较远、925 hPa辐合线不明显、雨量偏小,导致漏报玉林南雨带的暴雨、大暴雨量级;忽略了与冷温槽相配合的冷平流使高空槽加深的作用;上下游台站都误认为冷空气已入海,忽略了高压脊后部地面回流形势对玉林的影响;没有仔细分析暴雨前CAPE值,忽略了玉林周围已具备“上干下湿”的有利降水条件,易触发暴雨;边界层能量锋的锋生利于对流不稳定气团的抬升;低空急流为南雨带提供了源源不断的水汽输送, 水汽通量大值区和水汽辐合区都集中在玉林,水汽补给充足,导致玉林普降暴雨。
关键词双雨带    漏报    地面回流    
Process Analysis of a Missing-Forecast Severe Double Rain Belt in Yulin
LIN Baoting, LU Qiulin, LIN Quelüe, CHEN Minglu, SU Weixuan    
Yulin Meteorological Office of Guangxi, Yulin 537000
Abstract: The warm-area rainstorm has always been a difficult point in operational forecasting, and forecasting the rainstorm in the double rain belt is even more difficult. There was a severe double belt rainstorm from 20:00 BT 19 to 20:00 BT 20 April 2016, which was missing in forecasting. In order to provide lessons for future forecasts, based on the numerical forecast products, NCEP 1°×1 ° global objective analysis data, conventional meteorological data, the severe double rain belt were analyzed. The results are as follows. The predicted 500 hPa trough was far from Yulin, the convergence line at 925 hPa was not obvious, and the rainfall was small. The effect of cooling trough in front of the south branch trough was neglected. The cold air was misjudged into the sea, and the effect of backflow on Yulin was ignored. The CAPE value was not analyzed in detail and it was not found that before the rainstorm Yulin had favorable dynamic conditions for "dry and wet", which was easy to trigger rainstorm. The energy frontogenesis contributed to the rise of convective instability. The low-level jet provided a continuous flow of water vapor for the south rain belt and the large area of water vapor flux and the convergence area of water vapor are concentrated in Yulin, which is conducive to the occurrence and development of rainstorms.
Key words: double rain belt    missing-forecast    surface backflow    
引言

广西玉林位于我国华南的偏南一带,是全国汛期最早的市之一,前汛期暴雨不仅有锋面暴雨,还有锋前200~300 km的暖区暴雨(黄士松等, 1986),每年春末夏初,玉林是暖区暴雨的频发地带,偶尔有双雨带发展,带来强降水,造成严重的城市内涝和山体滑坡,给人民生活生产带来极大不便。暖区暴雨具有突发性强、雨势猛的特点,一直是国内外学者研究的重点(伍志方等,2018傅佩玲等,2018王坚红等,2017陈玥等,2016),国内气象专家们通过观测数据分析、理论原理探讨和数值模式模拟等多种手段对华南暴雨进行研究,并取得了大量的成果:林良勋(2006)指出,华南前汛期暖区暴雨容易出现在高温、高湿和不稳定的情况下,锋面在长江流域时,华南就容易出现暴雨,且暖区雨强大于锋面雨强;丁治英等(2008)发现,华南和江南地区常有双雨带出现,当江南的北雨带出现时,华南的南雨带出现的概率达40%以上,北雨带主要与锋面和冷空气活动有关,南雨带主要为暖区暴雨。目前,对广西区域性暴雨的研究很多(赵华生等,2018李向红等,2018孔期和林建,2017刘国忠等,2017),但对广西双雨带的研究较少。

2016年4月19日20时至20日20时,华南、江南出现双雨带暴雨过程,南雨带位于广西桂中到桂南玉林一带, 北雨带位于江南为锋面暴雨,但各级台站均漏报出现在玉林(21.4°~23°N、109.3°~110.5°E)的南雨带, 属疑难暴雨过程。本文以此次双雨带过程为例,通过对欧洲中心数值预报(ECMWF)、中国气象局GRAPES_Meso集合预报、中国气象局T639集合预报、日本细网格数值预报(Japan)等数值预报产品、1°×1°的NCEP全球客观再分析资料、常规观测资料、多普勒雷达资料, 分析本次漏报的原因,对本次漏报过程的认识和问题进一步归因,以期为今后提高暴雨预报的准确率提供有益参考。

1 双雨带天气实况

2016年4月19日20时至20日20时(图 1),华南、江南出现双雨带暴雨过程,广西玉林受双雨带过程影响,在35°N以南有两条明显的雨带,一条位于湖北、安徽南部和江苏南部(简称为北雨带),一条位于广西的桂中到桂南玉林一带(简称为南雨带)。北雨带主要降水发生在江淮到桂北一带(29°~33°N、113°~121°E),强降水范围集中,中心雨量为暴雨量级,局地大暴雨;南雨带主要降水在桂中到桂南玉林一带(20°~25°N、108°~112°E),暴雨落区为广西桂中来宾到桂南玉林一带。19日20时(图略),有零散的小雨分布在广西境内;20日02时开始(图 1a),出现双雨带,北雨带位于湖北和安徽一带,雨量为10~30 mm,呈东西向的带状分布,南雨带位于广西西南部到东北部,雨量为20~60 mm,呈西南—东北向的带状分布;08—14时(图 1b),是双雨带旺盛时期,南雨带东移,最大降水区为玉林,雨量为40~80 mm;14时后(图 1c),南雨带移到广东,对广西的降雨影响逐渐减弱,广西2849个自动站监测数据(图略)显示:南雨带中有812个站大雨(25~49.9 mm),369个站暴雨(50~99.9 mm),12个站大暴雨(100~249.9 mm),玉林本地暴雨率为54.5%(209个自动站中有114个站出现暴雨以上降水),其中最大降水位于博白龙潭镇(163 mm)。

图 1 2016年4月19—20日过程雨量实况(a)20日02—08时,(b)20日08—14时,(c)20日14—20时,(d)19日20时至20日20时 (图 1d中红色实线:南、北雨带中心位置) Fig. 1 Observed rainfall in the process during 19-20 April 2016 (a) 02:00-08:00 BT 20, (b) 08:00-14:00 BT 20, (c) 14:00-20:00 BT 20, (d) from 20:00 BT 19 to 20:00 BT 20 (red solid line in Fig. 1d: center of rain belt)
2 预报过程回顾

图 2是2016年4月18日20时起报的ECMWF、GRAPES_Meso、T639、Japan共四种数值预报48 h的降雨量(4月19日20时至20日20时),ECMWF预报模式(图 2a)只考虑了桂北和江淮一带暴雨、局部大暴雨,而桂东南玉林地区只报了20 mm的中雨;GRAPES_Meso预报模式(图 2b)显示强雨区(暴雨量级)位于山东、武汉到贵州,桂中南为10 mm以下的小雨量级;T639预报模式(图 2c)显示华中区域到贵州一带为暴雨、局部大暴雨量级,桂中南为小雨量级;Japan预报模式(图 2d)考虑华中一带为暴雨区,桂中南为小雨量级。四个模式预报中,ECMWF和T639都较好地报出雨带西南端有另一个强降水中心,但落区有偏差;GRAPES_Meso双雨带结构清晰,但位置偏北;Japan模式雨带整体形势可以,但分辨率低,降水强度偏小。四种数值预报都只预报了江淮一带的强雨区,漏报了广西南部20 mm以上的降雨。本次过程数值预报漏报的主要原因是由于地处高原下游,天气过程受青藏高原的影响显著,模式的预报难度大。就对高原的处理而言,ECMWF模式最好,GRAPES_Meso较差。

图 2 2016年4月19日20时至20日20时(a)ECMWF,(b)GRAPES_Meso,(c)T639,(d)Japan模式雨量预报场 (18日20时起报48 h预报) Fig. 2 Precipitation forecast by (a) ECMWF, (b) GRAPES_Meso, (c) T639, (d) Japan from 20:00 BT 19 to 20:00 BT 20 April 2016 (48 h forecast starts from 20:00 BT 18 April)

以ECMWF数值预报为代表,由18日20时起报的24~36 h的500 hPa和850 hPa预报形势场(图略)发现:4月19日20时,高原槽位于四川中部,东移影响华中;南支槽位于云南东部,比较平滑,玉林受槽前西南气流控制,850 hPa切变线位于贵州到湖南一带;4月20日08时,高原槽东移到江西一带,将影响江淮一带,导致强降水天气出现,南支槽东移到云南中部,但玉林处于槽前西风区,距离槽比较远(超过350 km),850 hPa切变线位于广西与湖南交界,对玉林影响不大,因此考虑雨量不大。

预报员参考数值预报场得出的预报为桂北和安徽中部、江西中部、江苏南部考虑暴雨过程。玉林本站的预报为19日20时至20日08时,玉林雷阵雨;20日08—20时,小到中雨。

3 天气过程实况

19日08时(图略), 高层500 hPa亚欧中高纬呈两槽一脊型,青藏高原以东的小槽异常活跃,不断分裂东移南下,西太平洋副热带高压呈东西带状分布,脊线位于16°N以南,位置偏南。20日08时,位于江淮一带的高原槽东移配合冷锋南下是江淮北雨带的主要影响系统,已预报准确;而四种数值预报都没有预报出华南的南雨带,尤其玉林(19日20时至20日20时)只报了小到中雨,实况却出现了全市性的暴雨天气,最大降雨时段出现在08—11时,所以侧重分析南雨带的影响系统。通过分析南雨带发展旺盛时期(20日08时)的形势场(图 3a)发现:南支槽已加深东移到广西西部,桂东南玉林处于高原槽前正涡度平流区,有利于其不稳定能量的释放;地面冷空气(图 3b)东移入海, 没有新的强冷空气影响玉林,等压线呈南北走向,东高西低明显,玉林地面风向由北风已转为南风,玉林位于冷高压脊的后部。地面的偏南风与东南风相汇于玉林,地面有辐合线,玉林降雨明显, 形成明显的南雨带。

图 3 2016年4月20日08时高空与地面形势场实况(a) 500 hPa高度场(等值线,单位:gpm)和风场(风向杆,单位:m·s-1);(b)海平面气压场(等值线,单位:hPa)和风场(风向杆,单位:m·s-1) Fig. 3 Observed situation at 08:00 BT 20 April 2016 (a) 500 hPa height field (isoline, unit: gpm) and wind (wind barb, unit: m·s-1) (b) sea level pressure (isobar, unit: hPa) and wind (wind barb, unit: m·s-1)
4 南雨带漏报原因分析 4.1 ECMWF的天气形势预报偏差 4.1.1 高空天气形势预报偏差原因

通过仔细分析双雨带期间的预报,发现南雨带过程漏报与数值预报漏报有关。以ECMWF数值预报为代表,分析数值预报漏报原因。预报员19日15时发布天气预报时,参考的是前一天(18日)20时的预报场。预报场显示4月20日08时(图 4),南支槽东移到云南中部,但处于槽前西风区的玉林距离槽比较远(>350 km),且此时预报的冷温槽位于缅甸境内(90°E附近),考虑对南支槽影响不大。而20日08时实况,南支槽比预报更深,已快速东移到桂西,玉林位于槽前正涡度平流区,有利于其不稳定能量的释放,降雨明显;此时南支槽后的冷温槽比预报更加偏东,位于云南西部(100°E附近),槽后冷平流明显,槽后西北风垂直于槽前西南风,呈90°角,与冷温槽相配合的冷平流使高空槽加深(覃靖等,2017),有利于玉林地区出现明显降雨,导致实况比预报的中雨雨量大了两个量级,最大达大暴雨量级。

图 4 2016年4月20日08时500 hPa高度场预报与实况 (红色实线:实况高空槽;蓝色实线:预报的高空槽;绿色三角间断线:实况温度槽;蓝色三角间断线:预报的温度槽;粉色区域:玉林) Fig. 4 The 500 hPa height field forecast and observation at 08:00 BT 20 April 2016 (red solid line: observed 500 hPa trough; blue solid line: forecasted 500 hPa trough; green triangle broken line: observed temperature trough; blue triangle broken line: forecasted temperature trough; pink area: Yulin)
4.1.2 低层预报场与实况对比

ECMWF预报场显示,2016年4月19日20时(图略),925 hPa图上的切变线位于贵州中部到安徽一带,呈东北—西南向,桂西南和桂东南都为东南气流(东分量不明显),到20日08时(图 5a),切变线缓慢南压到贵州—湖南一带,广西地区上空盛行偏南风,由两股气流组成,一股是位于桂西南的西南急流(南偏西分量非常小),来自北部湾地区,另一股位于玉林的东南急流(南偏东分量非常小),来自南海地区,且两股气流在广西地区无明显辐合现象,而是与北方吹来的偏北干冷气流辐合于贵州到江淮地区,利于江南地区产生暴雨,因此,预报员在参考ECMWF预报时只重视了在江淮一带会产生暴雨天气,而没有考虑到会出现南雨带。而实际情况是:19日20时(图略),925 hPa图上, 桂西南和玉林都为西南风,贵州中部到安徽一带有切变线;到了20日08时(图 5b),切变线略南压,影响江淮地区,形成北雨带,玉林转为东南风,平均风力为16 m·s-1,桂东南的东南急流建立,与桂西南不断加大的西南急流形成辐合线相汇于玉林,触发当地不稳定能量释放,给玉林带来暴雨,形成南雨带。

图 5 2016年4月20日08时925 hPa风场ECMWF预报(a)与实况(b) (深蓝色箭头表示急流,风向杆代表风场,单位:m·s-1;粉色区域:玉林) Fig. 5 The 925 hPa wind field forecast (a) and observation (b) at 08:00 BT 20 April 2016 (blue arrow: streamline; wind barb, unit: m·s-1; pink area: Yulin)

对于玉林区域,在预报的南支槽不算太深、辐合线不明显、且雨量预报为中雨的情况下,预报员报了小到中雨,漏报了暴雨、局地大暴雨过程。

4.2 地面回流形势

仔细分析玉林双雨带过程的地面图发现,预报员漏报南雨带与对玉林地面的回流形势的认知度不够有关。回流暴雨是指前一股冷空气已变性东移出海,后一股冷空气未到华南,在变性冷高脊后部的辐合气流影响下产生的暖区暴雨(林良勋,2006)。研究此双雨带过程,发现地面回流形势明显。

4月18日08时(图 6a),玉林受较强冷空气影响,冷锋压到海上,锋后玉林地面为北风,气温和气压明显下降。19日08时(图 6b),冷高压逐渐东移入海,玉林处于冷高压脊后部,温度图显示(图略),福州(26°N、119.3°E)温度(17℃)和露点温度(12℃)比广州(23.1°N、113.3°E)温度(21℃)和露点温度(18℃)低,而处于西边的玉林(22.8°N、110°E)的温度(23℃)、露点温度(20℃)则比它们高,即T福州 < T广州 < T玉林Td福州 < Td广州 < Td玉林,说明有冷空气从东部(福建)向西部(广西)扩散,高压后部回流具有干冷空气性质,玉林地面风向由东北风转为东南风。19日20时(图 6c),新一股冷空气已到达贵州北部,桂东南和桂西南的上空仍为东南风。20日02时(图 7a),桂西南的钦州防城港开始由东南风转为西南风,与玉林的东南风汇合在桂西南,形成辐合线,强回波对应辐合线,呈飑线状位于桂西南、桂中(图 7c),桂西南降雨明显,桂东南上空只有小部分回波,玉林雨量为2~5 mm。20日08时,冷锋南压到桂北(图 6d),桂西南的辐合线东移到桂东南(图 7b),强回波区也对应移到玉林(图 7d),玉林普降暴雨(55~80 mm)。20日20时(图略),玉林上空东南风减弱,辐合线消失,暴雨结束。19日15时发布天气预报时,玉林位于高压脊后部的地面回流形势已明显,但上下游台站都误认为前一股冷空气已入海,只注重位于桂北的冷锋,忽略玉林回流的影响,从而漏报了南雨带过程。

图 6 2016年4月18—20日地面图实况(a)18日08时,(b)19日08时,(c)19日20时,(d)20日08时 (等值线,单位:hPa;风向杆,单位:m·s-1) Fig. 6 Observed situation from 18 to 20 April 2016 (a) 08:00 BT 18, (b) 08:00 BT 19, (c) 20:00 BT 19, (d) 08:00 BT 20 (isoline, unit: hPa; wind barb, unit: m·s-1)

图 7 2016年4月20日02时(a, c)和08时(b, d)地面流场实况(a, b,单位:m·s-1)与雷达实况(c, d,单位:dBz) Fig. 7 Surface streamline field (a, b, unit: m·s-1) and observed radar reflectivity factor (c, d, unit: dBz) at (a, c) 02:00 BT and (b, d) 08:00 BT 20 April 2016

通过分析此次南雨带的回流特点,以玉林区域(21.4°~23°N、109.3°~110.5°E)为例,建立了回流形势指标模型(图 8):暴雨发生前48 h,本区域受冷空气影响,且冷锋锋面南压至近海区域(19°~21°N、104°~114°E),暂无高空槽切变线影响,本站地面观测数据为北风;暴雨发生前24 h,冷空气东移入海(20°~30°N、130°~140°E),玉林位于高压后部,当T福州 < T广州 < T玉林Td福州 < Td广州 < Td玉林,说明高压后部回流有冷空气从东部(福建)向西部(广西)扩散,回流具有干冷空气性质,本站地面观测数据为东北风转东南风,高空槽位于云南中部(21°~26°N、96°~100°E),第二股冷空气锋面位于河套地区(35°~45°N、90°~110°E);暴雨当天,第二股冷空气锋面位于桂北与湖南交界(26°~28°N、105°~115°E),高空槽东移到桂黔交界(21°~26°N、105°~107°E),850 hPa切变线位于江淮到湖南南部,850 hPa有风向辐合位于玉林,对应地面场玉林有东南风与西南风的辐合线。当形势场符合指标时,可考虑玉林会出现暖区南雨带,并且通过2016“4·30”、2017“3·19”等近三年共7个玉林双雨带个例的验证,是预报着眼点之一。

图 8 回流形势指标模型图 (红色实线:500 hPa高空槽,绿色三角间断线:500 hPa温度槽,红色箭头线:850 hPa急流,黑色间断线:850 hPa辐合线,带三角的蓝实线:地面冷锋,蓝色双实线:850 hPa切变线) Fig. 8 Control parameters of the backflow index (red solid line: 500 hPa trough, green triangle broken line: 500 hPa temperature trough, red arrow line: 850 hPa jet stream, black broken line: 850 hPa convergence line, blue triangle line: surface cold front, double blue solid line:850 hPa shear line)
4.3 不稳定能量分析

探空图能很好地表征本区域是否具有高温高湿不稳定能量存在(张楠等,2018祁海霞等,2017)。此过程,预报员没有仔细分析暴雨前的实况探空资料,忽略了玉林的不稳定能量的聚集。现侧重分析2016年4月19日08时(暴雨发生前24 h,当天15时发布预报时能看到)及暴雨前(19日20时)和旺盛时期(20日08时)的探空资料,以期找出漏报南雨带的机理,避免同类漏报发生。因为玉林没有探空站,以玉林距离最近的北海站为南雨带的代表站。19日08时(图 9a),北海站的对流有效位能(CAPE)比较小,对流自由高度(LFC)比较高(达618.2 hPa),但低层1000~700 hPa是湿层,高层600~400 hPa是干层,0~6 km强风切变达18 m·s-1,低层为东南风,顺转为高层西南风,这种“上干下湿”的形势配合强风切变,具备形成强降水的有利条件。20时(图 9b),北海站CAPE值增大达2359.7 J·kg-1,LFC下降到846 hPa,垂直风切变达14 m·s-1,700~400 hPa为干层,700 hPa以下为深厚湿层,变得有利于降水产生。20日08时(图 9c),北海站CAPE值继续增大(为2577.1 J·kg-1),LFC下降为977 hPa,垂直风切变达16 m·s-1,干层上升到500~300 hPa,低层水汽扩大范围到中层,即1000~500 hPa都为湿层,更有利于激发对流不稳定能量。由此可得,从暴雨发生前24 h到暴雨发生时,CAPE值由小不断增大到2000 J·kg-1以上,LFC不断下降至900 hPa以下,600 hPa以上为干层并不断向高层扩大,700 hPa以下维持深厚湿层,高温高湿条件配合明显的强风切变,有利于不稳定能量的聚集,导致南雨带形成。此过程,预报员没有仔细分析暴雨前的不稳定能量,忽略了玉林周围的不稳定能量的聚集,从而导致南雨带漏报。

图 9 2016年4月19日08时(a), 19日20时(b)和20日08时(c)北海实况探空图 Fig. 9 The T-logp diagram of Beihai at 08:00 BT 19 (a), 20:00 BT 19 (b) and 08:00 BT 20 (c) April 2016

仔细分析北海探空站的风场(图 10),进一步证明有回流存在,当暴雨发生前48 h(18日08时),受前一股冷空气影响,北海低层1000~850 hPa为偏北风,当暴雨发生前24 h(19日08时),北海站低层转为南风,形成回流过程,到19日20时低层南风逐渐加大,且高低空垂直强风切变达14 m·s-1,对流不稳定,利于产生暴雨。

图 10 2016年4月18日08时至20日08时北海站探空风场垂直分布 Fig. 10 Vertical distribution of wind at Beihai Station from 08:00 BT 18 to 08:00 BT 20 April 2016

进一步分析19日20时与20日08时的CAPE值分布图(图 11)可得,暴雨发生前(19日20时),CAPE大值区集中在桂南一带,暴雨发生时(20日08时)桂南区域CAPE值达900~1200 J·kg-1,玉林区域(21.4°~23°N、109.3°~110.5°E)CAPE值由900 J·kg-1上升到1500 J·kg-1,有利于不稳定能量的维持,触发南雨带。

图 11 2016年4月19日20时(a)和20日08时(b) CAPE值分布 Fig. 11 CAPE diagram at 20:00 BT 19 (a) and 08:00 BT 20 (b) April 2016
4.4 边界层能量锋

假相当位温θe对当地的高温高湿有很好的指征(黄小刚等, 2017, 苏爱芳等,2016),θe等值线的密集带,存在能量锋,是触发华南暴雨的重要天气系统(包澄澜,1986)。研究θe场发现:暴雨发生前,19日08时(图略),玉林500 hPa的θe达333 K,高于850 hPa的值(330 K),大气为稳定。19日20时(图略),玉林500 hPa的θe为328 K,850 hPa的θe为345 K,两者相差17 K,玉林上空变为不稳定。且从图 6c可以看出云南、四川一带有暖低压存在,为锋前暖湿气团,东北部为干冷气团,相汇于广西,广西存在弱锋面。20日02时,地面辐合线在桂西南(图 7a)。为了探究辐合线附近是否有锋生存在,作暴雨旺盛时期(20日08时)边界层1000 hPa的θe图(图 12),发现玉林站(22.8°N、110°E)西南侧是340~348 K的暖湿高值区,东北侧是中心低值为312 K的干冷区,指标站:θe玉林-θe广州=307-297=10 K>0,θe广州-θe福州=297-285=12 K>0,θe玉林θe广州θe福州,对应的是高压后部的回流,东高西低,这股冷气流与玉林西南侧的暖湿气流相汇,结合08时地面图和雷达图(图 7b7d)判断出地面辐合线位于桂南中部,玉林东侧为θe等值线的密集带,说明沿低层辐合线有锋生发生。沿θe最大曲率作AB垂直剖面图(起点A:18°N、104°E,终点B:30°N、119°E)(图 13)发现:玉林(22.8°N、110°E)的高空500 hPa的θe为最低值,达336 K为干冷区;低层975 hPa为最高值,达348 K为暖湿区;两者相差12 K,玉林处于“上干冷下暖湿”的不稳定区域,边界层能量锋配合“上干下湿”的不稳定条件,有利于玉林出现暴雨。

图 12 2016年4月20日08时1000 hPa θe (黑点:玉林,黑色直线AB:剖面线) Fig. 12 1000 hPa θe at 08:00 BT 20 April 2016 (black dot: Yulin, black line AB: section line)

图 13 2016年4月20日08时沿图 12中AB的θe剖面 Fig. 13 θe section along line AB in Fig. 12 at 08:00 BT 20 April 2016
5 水汽输送分析

双雨带发生发展的首要条件,就是要有充沛的水汽输送到当地,如果离开了水汽输送,光靠当地已有的水汽不可能形成暴雨(林确略等,2015),因此,必须要有水汽源源不断的输入,才有利暴雨形成,水汽通量是表示水汽输送的物理量(孔凡超等, 2016冯晋勤等, 2017陶祖钰,2011)。从2016年4月19日20时至20日20时的低层925 hPa的水汽通量风场和水汽通量散度图(图 14)可以发现:来自于北部湾海上的西南气流与东南气流相汇合于桂中、东南一带(图 14b),为玉林的强降水提供了水汽供应。19日20时(图 14a14d),925 hPa玉林水汽通量达27 g·cm-1·hPa-1·s-1,桂东北区域水汽通量比较小,只有9 g·cm-1·hPa-1·s-1,水汽通量大值区位于桂中南区域,水汽辐合区分别位于桂东北和桂东南,玉林水汽条件充足,利于强降水的形成。20日08时(图 14b14e),双雨带旺盛期间,925 hPa显示南雨带所在的桂中、南区域的水汽通量为最大值区,桂中水汽通量极值达22 g·cm-1·hPa-1·s-1,玉林达20 g·cm-1·hPa-1·s-1,水汽辐合区比较零散,玉林上空水汽通量散度达-5×10-7 g· cm-2·hPa-1·s-1,为水汽辐合,利于南雨带的维持。20日20时(图 14c14f),925 hPa的水汽通量减弱东移,南雨带雨势减弱。南雨带的形成和持续,离不开低层充足的水汽供应。

图 14 2016年4月19日20时(a, d), 20日08时(b, e), 20日20时(c, f)925 hPa水汽通量(a, b, c, 单位:g·cm-1·hPa-1·s-1)和925 hPa水汽通量散度(d, e, f, 单位:10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1) Fig. 14 Water vapor flux (a, b, c, unit: g·cm-1·hPa-1·s-1) and water vapor flux divergence (d, e, f, unit: 10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1) at 925 hPa at 20:00 BT 19 (a, d), 08:00 BT 20 (b, e), 20:00 BT 20 (c, f) April 2016
6 结论与讨论

2016年4月19日20时至20日20时,广西玉林受双雨带过程影响, 本地降水达暴雨、局部大暴雨量级,位于江淮的北雨带已预报出来,而位于广西东南部玉林的南雨带过程,上下游业务台站和常用的ECMWF、GRAPES_Meso、T639、Japan预报产品都漏报,具有突发性强、机制复杂、预报难度大等特点,因此有必要深入研究其机理,探讨漏报原因,得出以下结论。

(1) 数值预报场漏报双雨带中的玉林南雨带,在预报的500 hPa槽距离本地较远、925 hPa辐合线不明显、雨量偏小的情况下,预报员预报玉林小到中雨,漏报了暴雨、局地大暴雨过程。

(2) 忽略了南支槽前的冷温槽对其加深的增幅作用、边界层的能量锋以及暴雨前本区域的不稳定能量,这些容易产生的对流不稳定,导致了玉林南雨带发生发展。上下游台站都误认为冷空气已入海,忽略了高压脊后部地面回流形势对玉林的影响。

(3) 双雨带的形成和持续,离不开低层充足的水汽输送条件,南雨带发生前期和旺盛期间,桂东南区域的水汽通量为大值区,配合水汽辐合区,水汽补给充足,导致了玉林普降暴雨。

今后,我们将加强对中尺度数值预报的应用,特别是根据12~36 h的数值预报,及时进行修正,提高预报准确率,努力为防灾减灾做贡献。

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