2020 年夏季一次致灾强降雨的模式检验

刘泽恩，曹 蕾

（1.通河县气象局，黑龙江哈尔滨 150900；2.哈尔滨市气象台，黑龙江哈尔滨 150028）

1 引言

夏季强降雨频发，短时强降水因其局地性强并常伴随发生强对流天气，成为夏季预报的关注重点。由于短时间内产生较大的雨量，易造成城市内涝、农田积水等现象，对山区更易引发山洪、泥石流等地质灾害，对交通运输、农业养殖方面有着极大的影响，甚至危及群众的生命安全。2020 年6 月20-21 日哈尔滨北部县（市）出现一次伴有短时强降水的暴雨过程。6 月下旬是农作物的生长期，此次强降雨对作物的成熟及产量都有较大的影响。因此，提高强降雨天气过程的预报准确率，精准定位暴雨落区、确定降雨量级，在最大程度上保护人们群众的生命、财产安全是夏季防灾减灾工作的重中之重。随着气象现代化水平提升，智能网格预报取得明显成效，各模式预报产品不断完善为预报员提供更多的辅助，特别是对于稳定性降水系统的预测可信度高，但对于局地性强、量级大的降雨预报稳定性仍有欠缺。因此本文选取EC 模式24 h 间隔降水预报和Grapes 全球模式24 h 间隔降水预报进行预报效果检验，寻找出最适合本区域的数值预报模式，以便为预报业务人员提供参考，提高预报准确率，提升气象服务能力，做好气象防灾减灾工作，保障生命安全。

2 天气实况及对农业的影响

受强降水天气影响，2020 年6 月20-21 日，哈尔滨市通河县遭强降水天气，其中通河县浓河镇累计雨量达95.5 mm，最大小时雨强达54.6 mm。这次强降水天气致使部分水稻、玉米、大豆等作物严重受损，给农民生产生活带来严重影响。累计受灾面积达60539.1 hm2，成灾面积19354.5 hm2，绝收面积4858 hm2，损失粮食24706吨，造成直接经济损失6557.1 万元。

3 环流背景

6 月20-21 日哈尔滨北部出现强降水，500 hPa 环流形势场在中高纬地区表现为多槽脊，降水开始前24 h，有两个弱的高空冷涡分别位于黑龙江的西北和东北方向，随着系统发展，两个低涡合并加强。由于500 hPa存在暖脊，使得冷涡中心始终影响黑龙江北部地区。20日20 时，涡后冷空气势力加强，脊线东移，涡底部有较强的风速辐合。在黑龙江西南部齐齐哈尔到哈尔滨一带存在高空急流，急流轴出口区左侧位于哈尔滨东北部，为强降水出现提供动力条件。这条大风速带在降水过程中始终维持，大风速轴位置出现南北跳动，在21 日20时加强并南移，急流出口区左侧的辐合区再次移动到哈尔滨东北的通河、依兰附近。

对比低层环流形势，从850 hPa 高度场发现，20 日08 时，有一个强暖中心位于内蒙古西部，低涡中心也位于内蒙古，暖中心随系统发展缓慢东移，20 日20 时开始，暖脊从中心延伸至黑龙江南部，呈东西向，配合涡前西南气流，为降水提供暖湿空气。此时对于500 hPa 上有涡后冷空气的输送，形成了“上冷下暖”的温度层结。

4 实况及多模式预报检验

此次降雨过程检验主要选取大雨及以上量级的强降水，从强降水落区、降水中心位置、雨带分布等方面进行检验分析。

4.1 降雨实况

降水实况显示，20 日20 时-21 日20 时，强降水中心集中在哈尔滨北部，木兰、通河、方正受强降雨影响最大。降水量最大的站点为通河县浓河镇，24 h 降雨量达95.5 mm，最大小时雨强达54.6 mm。

4.2 EC 模式24 h 间隔降水预报

分别选取降水开始前24 h、72 h、120 h 起报的欧洲预报场做出比较(图1)。

降水开始前120 h，即15 日20 时起报的降水预报，强降雨落区位于吉林、黑龙江两省交界处，强中心位于吉林中部，雨带呈东西向分布，降雨量以大雨为主，预测哈尔滨地区降水较弱。整体与实况偏差较大。降水前72 h 的预报场降雨范围北收减小，强降雨落区向东调整，降水中心位于牡丹江南部，对降水量级预测调小以中到大雨为主，同时对大兴安岭地区的降水开始做出预测。对哈尔滨地区的降水预报显示出东北部县、（市）有大雨以上量级的强降雨。降水开始前24 h 的预报场对强降雨落区再次向东向北调整，降雨范围扩大至黑龙江大部分地区，南北两个雨带相连。强降水中心东调至鸡西，对哈尔滨地区的降水预测显示在通河、依兰附近可能出现大雨，与实况接近。

结合实况，在此次降水中，EC 预报场的降水量预报稳定性稍差，但在临近的预报时次对强降雨落区的预报可信度高，强中心的位置较为准确，雨带分布趋势与实况接近，以哈尔滨地区为例对大雨以上量级的强降水进行检验，落区一致、量级偏小。

4.3 Grapes 全球模式24 h 间隔降水预报

Grapes 模式在降水开始前120 h 的预报场，显示黑龙江大部分地区无降水，雨带呈东北-西南向，强降水中心雨量为中雨，各方面表现均与实况差异大。降水前72 h 的预报场做出较大调整，黑龙江地区有两个强降水中心，分别位于大兴安岭北部、牡丹江东南部，两个雨带有相连趋势，南部雨带呈东西向分布，强中心雨量可达中到大雨，逐渐接近实况，但对哈尔滨地区的预报仍有较大偏差，预报场显示降水量大值区位于东北部县、（市），但对量级的预测为中雨。降水前24 h 预报场显示黑龙江中东部地区均有降水，强降水中心呈南北向分布，中心强度为中到大雨。对哈尔滨地区降水预报维持偏小，调整后无法体现强降水量分布的南北差异（图2）。

综上，在此次降水过程中Grapes 全球模式的降水量预报可信度较差，未能预测出强降水落区，对大雨以上量级的强降水预报能力较弱，整体雨量预测偏小。

图2 2020 年6 月(a)15 日、(b)17 日、(c)19 日起报的Grapes 全球模式24 h 间隔降水预报

5 结论

（1）此次强降水发生在高层强干冷空气侵入与低层暖湿气流交汇处，降雨过程中高空急流始终维持，提供较好的风速辐合。短时强降水发生的阶段，哈尔滨北部的木兰、通河处于急流轴出口区左侧，对降雨发生有利。

（2）EC 模式的降雨预报产品在这次降水过程中表现优于Grapes，随起报时间临近，对强降雨落区、雨带分布预测可信度高，强降雨中心的位置预测准确，雨带分布趋势与实况接近。

（3）Grapes 全球模式稳定性差，对降水量预报可信度较差，对大雨以上量级的强降水预报能力较弱，在此次过程中降雨量级整体偏小，强降雨落区与实况有较大偏差。