2023 年梅雨期沂沭泗水系一次大暴雨过程成因分析

冯志刚，鲁志杰，马亚楠，陈邦慧

（淮河水利委员会水文局（信息中心），安徽 蚌埠 233001）

0 引言

沂沭泗水系位于淮河流域东北部，是流域内相对独立的水系，由沂河、沭河、泗河组成，均发源于沂蒙山区。沂沭泗水系属暖温带半湿润季风气候区，夏季高温多雨，暴雨灾害较为突出。沂沭泗水系的暴雨成因主要有黄淮气旋、低涡、切变线以及北上台风影响。2023 年汛期沂沭泗水系局地强降水频发，造成部分河流出现超警洪水。7 月12 日下午至夜间，沂沭泗地区出现一次区域性暴雨天气过程，南四湖湖东区、沂河支流、邳苍区出现100mm 以上的大暴雨，6 站日降水量达到特大暴雨量级。受强降水影响，沂河、中运河、南四湖、骆马湖、新沂河出现明显涨水过程，13 日11 时30 分沂河临沂站出现最大流量3070m3/s、相应水位60.43m，23 时46分中运河控制站运河站出现最大流量2480m3/s、最高水位24.13m，14 日新沂河沭阳站出现超警戒洪水，洪峰流量4250m3/s，最高水位10.09m，超警戒水位0.59m。预报员提前24h 预报沂沭泗地区将有暴雨到大暴雨的降水过程，气象数值模式提前48h 预报沂沭泗地区将有一次暴雨降水过程，与实况相比预报员和数值模式预报降水强度均偏弱。本文将针对此次极端大暴雨的异常环流背景、主要天气系统、预报偏差成因等方面展开分析，探讨预报偏差的可能原因，为沂沭泗地区极端暴雨预测和应对提供参考。

1 降水实况

2023 年7 月12 日，受西风带低槽、低涡切变线和低空急流等系统共同影响，沂沭泗地区普降大到暴雨，南四湖东部支流、沂河支流祊河、中运河、邳苍分洪道出现大暴雨，共有198 站24h 降水量超过100mm，6 站24h 降水量超过250mm，邳苍分洪道关键控制站林子站285.4mm 为最大点雨量。沂沭泗地区平均降水量73.7mm，南四湖区73.2mm，沂河临沂以上分区117.2mm，邳苍区154.4mm，大暴雨笼罩面积达2.12 万km2。具体降水情况见图1。

图1 2023 年7 月12 日沂沭泗水系降水量分布图

2 主要天气影响系统

12 日08 时亚洲中高纬度500hPa 环流形势呈“两脊一槽”型，西伯利亚至我国新疆地区为阻塞高压所控制，我国东北地区为高压脊，蒙古地区为低压槽区，低压槽区分裂短波槽沿西风带东移，副高控制我国江南和华南地区，副高北界588 线呈西南—东北走向，其西北侧的暖湿气流与西风带短波槽带来的冷空气交汇于淮河流域的沂沭泗地区（图2b）。850hPa 天气图上我国西南地区有低涡活动，西风带低槽与西南低涡共同形成西南—东北向的低压区，西南低涡十分有利于暖湿气流沿副高外围向淮河流域输送。我国东部沿海处于高压脊后部，西风带低槽东移缓慢，降雨区位于低槽前部，雨带在沂沭泗地区维持了约20 个小时。12 日20 时，副高北抬至淮河附近，流域南部西南气流增强，对流层低层山东西部低涡生成，低涡后部切变线位于流域北部，降雨区位于切变线与低空急流之间，低涡前部处于低空急流出口区左侧，成为强降水中心（图2c）。13日08 时，副高有所南退，切变线东移南压，雨带随之南压并逐步移出沂沭泗地区，此次暴雨过程结束。

图2 2023 年7 月12 日沂沭泗水系大暴雨天气形势诊断分析图

从200hPa 天气图上可以看出，7 月12 日08 时至 13 日08 时整个强降水期间，我国北方40°N 附近有一条高空急流带（图2a），中心最大风速达58m/s，沂沭泗地区处于高空急流出口区右侧，为强辐散中心。850hPa 上，西南低空急流稳定维持，急流轴从湖南西部至安徽北部，沂沭泗地区处于低空急流出口区左侧，这种低层辐合、高层强辐散的高低层配置，十分有利于上升运动发展，暴雨中心与强上升运动有很好的对应关系。

从850hPa 上比湿和温度场来看，我国西南地区为大片的高温高湿区，并且向河南北部、河北南部伸出一湿舌（图2c），从12 日08 时开始逐步向沂沭泗地区扩展，13 日凌晨沂沭泗地区湿度达到顶峰，比湿稳定在16～20g/kg，水汽条件和能量条件非常有利于产生强降水。从水汽通量和水汽通量散度场来看，强降水期间从西南地区东部到长江中游直到沂沭泗地区始终维持着较大的水汽通量值，安徽北部水汽通量最大值超过20g/（cm·hPa·s）。13 日02时850hPa 上沂沭泗地区正处于水汽通量辐合中心（图2d），中心最大值-25×10-8g/（cm2·hPa·s），而其他时次水汽辐合中心并不在沂沭泗地区。通过分析925hPa 的水汽通量散度场发现，沂沭泗地区始终处于水汽通量辐合区内，13 日02—08 时处于辐合中心区，由此可见，强降水期间沂沭泗地区始终存在充足的水汽输送和较好的水汽辐合条件。

3 预报偏差分析

此次降水过程正值沂沭泗水系主汛期，预报员提前24h，数值模式提前了48h 预报了此次强降水过程。EC 模式预报7 月12 日沂沭泗水系将有中到大雨，南四湖周边、沂沭河上游有暴雨，流域面平均雨量35mm，南四湖区45mm，沂河临沂以上60mm，邳苍区15mm。预报员订正预报7 月12 日沂沭泗水系将有大到暴雨，沂沭河中游将有大暴雨，流域面平均雨量40～50mm，南四湖区50～70mm，沂河临沂以上70～90mm，邳苍区40～60mm。与实际降水相比，EC模式预报和预报员预报降水强度均偏弱，其中暴雨中心邳苍区的降水量模式预报值仅为实况值的1/3。

将EC 模式7 月11 日20 时起报的环流形势场与实况进行对比检验。结果表明，模式预报的中高纬环流形势、西风带短波槽东移、中低层低涡切变线发展均与实况一致，副高的南北摆动、西南气流强度预报基本一致。预报出现偏差的可能原因有以下三个方面：一是模式预报12 日20 时副高增强北抬，北界588 线越过淮河到达34°N 附近，实况副高增强北抬但北界未越过淮河，预报位置比实况位置偏北大约1.5°，导致模式预报雨区位置明显偏北；二是中低层我国东部沿海有高压脊活动，低涡切变线系统东移速度较慢，导致雨带在沂沭泗地区稳定维持了一整天，模式未能预报出沿海高压脊活动，预报降水系统白天影响沂沭泗地区，夜间将移动至山东半岛地区，降水时长和落区均出现偏差导致累计降水量大幅偏差；三是模式对笼罩我国西南地区至淮河流域的大片高能高湿区预报不足，从河南地区向沂沭泗地区强暖平流输送，促使暖湿气流辐合上升，十分有利于对流性强降水的发生发展。

4 结论

本文采用地面站观测雨量数据、NCEP 再分析资料和EC 模式预报资料，对2023 年7 月12 日沂沭泗水系主汛期一次大暴雨过程的成因和预报偏差进行分析，主要结论如下：

1）此次大暴雨过程的环流背景特征表现为西风带短波槽东移影响，副高西伸北抬、低空急流加强，长江上中游地区高温高湿，为强降水提供了异常充沛的水汽和极好的能量条件；低涡切变线系统移速缓慢，雨带在沂沭泗地区长时间维持，造成局地强降水。

2）高低空急流耦合对此次暴雨的促发具有重要作用，强降水期间沂沭泗地区上空存在高层辐散和低层辐合，形成旺盛的上升运动。暴雨发生过程中沂沭泗地区始终有西南低空急流输送大量水汽，低层水汽辐合为强降水发生发展创造了有利条件。

3）EC 数值模式预报此次大暴雨过程偏差的主要原因可能是副高北抬位置的预报偏差，模式预报副高更偏北，降水落区偏北，降水影响系统东移速度预报偏快，导致降水位置和降水时长均有偏差，长江上中游地区高温高湿区输送强暖平流有利于辐合上升运动，模式预报暖湿气团强度不及实况，导致预报降水强度偏弱