衢州一次局地暴雨天气物理量诊断及极端性预报指标分析

徐 伙，姚余辉，应楚昊，曹隆威

衢州市衢江区气象局，浙江衢州 324000

2018 年12 月，IPCC 在韩国仁川《IPCC全球升温1.5 ℃特别报告》中指出，全球变温，更多的极端天气、海平面上升、北极海冰减少以及其他变化已经让人类目睹了全球升温1 ℃的后果。局地短时强降水是极端天气的一种，不仅会导致山洪、泥石流、山体滑坡，还会引发城市道路积水、交通瘫痪、车辆熄火等次生灾害[1-4]。

张萍萍等[5]通过标准化异常度法分析了极端强降水的气象因子异常特征，发现突破历史极值的极端降水站点上空的水汽因子(PW),不稳定因子(K指数)和动力因子(850 hPa散度)绝对值比气候平均值明显偏高。王建疆等[6]分析了浙西地区暴雨入型的中高纬阻塞高压指标，各层风场分量指标和整层大气可降水量指标，发现梅雨期区域暴雨与局地暴雨期间，影响系统存在一定的差异。易笑园等[7]采用TBB梯度计算、雷达低空风场反演以及多种资料叠加综合分析的方法，针对“7·20”气旋大暴雨逗点云系各部位(包括组织，动力和热力)配合情进行分析，利用卫星云图及其环流背景图的叠加，清晰地展现了逗点云系的形态。

近年来，随着区域观测水平的不断提高，区域极端预报指标的建立为基层台站预报极端降水提供了更多的参考依据。针对欧洲中心极端性EFI指数预报落区的偏差，应用衢州暴雨概念模型预测降水的极端性，并结合物理量特征和金衢盆地复杂下垫面雷达回波变化特征作为辅助，对此次低涡引发的暴雨落区进行研究，探索此类天气的预报方法[8-12]。

1 资料和方法

采用浙江省国家气象站和区域气象站逐小时降水数据，天气分析使用FNL 1°×1°逐6 h再分析资料，分析江山6月6日极端性降水的环流和物理量要素，以及极端预报产品对极端强降水的预报效果，衢州暴雨概念模型中的700 hPa与850 hPa的U、V分量对暴雨局地/区域性的指标检验[13-15]。

2 天气实况和环流背景

2.1 天气实况

总体降水情况：6月6日下午至7日上午，出现集中性强降水，7日下午至9日分散性降水，强度偏弱。衢州全市6日14:00—9日20:00面雨量为81.1 mm；江山216.9 mm、衢江区62.1 mm、常山49.5 mm、龙游47.4 mm、柯城区42.1 mm、开化24.7 mm(图1a)。降水集中时段：6日14:00—7日10:00；40 mm/h强降水时段主要为16:00～22:00，6 h贺村镇莲华山累计雨量达209.5 mm，最大小时雨强在18:00～19:00贺村镇耕读村，为56.5 mm。强降水落区：江山和衢江南部，特大暴雨(图1b)。8日夜间至9日白天段降水集中在江山中西部，其中，莲华山6日降水量为210.4 mm，7日105.2 mm，降水总量为315.6 mm。

图1 衢州地区2019年6月6日08:00—7日08:00 24 h降水量和地形分布(a)与整个天气系统降水分布(b)(填色，单位：mm)

2.2 环流背景

从图2可以看出，浙江西部衢州地区位于200 hPa高空急流入口区的右侧，为正的热力环流圈，低层辐合，高层辐散，具有较明显的抽吸作用，利于低涡发展。850 hPa有较明显的低涡向东北方向移动，14:00 588线位于福建北部，衢州市位于副高588线边缘，有弱的气旋性曲率，有利于副高边缘的不稳定抬升。低层850 hPa受低涡影响，有一支西南急流稳定维持在浙江西部地区，14:00以后随着低涡向东北移动，急流减弱，但江西省与福建省交界处仍有一定的西南急流在维持，为特大暴雨的产生提供了较好的热力和动力条件[16-17]。

图2 6月6日急流分布(a.14:00 200 hPa；c.08:00 850 hPa；d.14:00 850 hPa)(填色，单位：m/s)，14:00 850 hPa风速(单位：m/s)和500 hPa高度场分布(b)(蓝线，单位：dagpm)

3 物理量诊断和极端暴雨指标分析

3.1 物理量诊断分析

从江山站20:00前后螺旋度的时序图(图3)可以看出，江山上空20:00前后整层有较强的垂直速度中心，20:00前后3 h，整层都有明显的垂直上升运动和湿度条件，所以暴雨发生前后的水汽条件和热力条件都为江山短时极端强降水提供了条件，且与高层400 hPa负螺旋度中心相对应，负螺旋度中心对应高层强辐散上升运动，有利于将水汽抬升至高层形成强降水。6日08:00～14:00，衢州的上游地区江西东北部有明显的水汽辐合区，20:00江西东部也形成了一块较为明显的水汽辐合区，低层的水汽辐合为短时特大暴雨提供了较好的水汽输送和辐合抬升条件，但是在衢州南部暴雨发生区域上空并无明显的水汽辐合区。

图3 6月6日08:00—7日14:00螺旋度时间序列(a)和螺旋度垂直剖面(b)(单位：Pa·S-2)，6月6日925 hPa水汽通量散度(c.08:00；d.20:00)[单位：g/(s×cm2 hPa)]

3.2 暴雨预报指标

700 hPa关键区(25°～30°N，114°～122°E)1/2以上区域,U分量风速≥12 m/s(≥8 m/s)(图4a)的U分量满足区域暴雨指标。850 hPa关键区(24°～29°N，113°～120°E)3/4(1/2)以上区域U分量风速≥8 m/s(图4b)，符合衢州地区局地暴雨概念模型指标。700 hPaV分量，局地暴雨中0速度线位置偏北1/4以上区域V分量风速≥6 m/s)(图4c)，符合局地暴雨的条件。850 hPaV关键区(24°～29°N，113°～120°E)小于3/4(1/2)以(图4d)上区域V分量风速≥8 m/s，表明了低层西风分量的明显，有利于局地暴雨。

图4 EC 6月6日08:00预报6月6日20:00 700 hPa、850 hPa风场U 分量和风场V 分量

概念模型中，4种指标中有3种指标达到局地暴雨分型，综合指标表明衢州地区在6月6日08:00—7日08:00期间有局地性暴雨。由以上分析可知，局地暴雨天气概念模型对局部暴雨的发生有较好的预报效果，但无法预报局地暴雨具体落区，与低涡移动路径、螺旋度、水汽通量散度指标相结合对此次暴雨进行进一步的分析，推断暴雨大致会发生衢州西部和南部。

4 结论

(1)通过天气环流分析高度场和风场，发现此次降水由低涡东移引起，暴雨发生区域位于200 hPa高空急流入口区的右侧。根据物理量诊断分析、水汽通量散度、垂直螺旋度等，能够较好地诊断出浙江西部、江西东部暴雨水汽集中区域和动力条件。

(2)利用700 hPaU、V分量，850 hPaU、V分量，结合暴雨天衢州气象概念模型，对暴雨的局地性和区域性有较好的分析，对衢州地区局地暴雨的预报具有较强的针对性和参考性，对衢州地区极端降水的具体落区仍然缺乏准确的预估，但是结合水汽通量散度发现降水极大概率发生在衢州西部及南部地区。

综合分析可以看出，此次降水的喇叭口地形增强了此次暴雨的极端性，但属于短临预报预警，对灾害性天气预报的时效较短，无法进行较长时效的极端暴雨预报预警。因此，在各类资料、指标判断中采用更加多元化的方法，对局地暴雨的强度和落区预报至关重要。衢州暴雨概念模型可以较好地预测本次降水极端性，但无法准确预报具体落区，可以结合此次低涡的移动路径、水汽通量散度更好地预报极端降水的落区。