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摘要 利用ECMWF模式、T639模式、JAPAN模式以及常规气象观测资料，对湖南省娄底市2014年6月19—20日强降水天气过程的环流形势、模式进行对比分析，试图揭示这次强降水天气的成因。结果表明，500 hPa亚欧中高纬为一槽一脊形势，中纬度高空多波动，西安到重庆有低槽东移，影响娄底市西部发生较强降水；850 hPa切变线和低空急流之间对应强降水落区，其维持是造成强降水天气的主要原因；数值模式预报与实况有一些差异，对于19日的强降水落区和强度，主要表现为ECMWF模式和JAPAN模式预报偏小，T639模式预报偏大，对于湘中一线的强降水落区仅T639模式预报准确，但对湘北的预报出现明显空报现象；20日强降水的强度和落区预报，ECMWF模式无论是强度还是落区上都是吻合的，而T639模式和JAPAN模式强度相对也吻合，但落区上有偏差，较实况偏东偏南。
关键词 强降水；环流形势；模式检验；成因
中图分类号 S161.6 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）29-0192-04
娄底市地处中亚热带季风湿润气候区，既具季风性，又兼具大陆性，境内地势西高东低，呈阶梯状倾斜，属云贵高原向江浙丘陵递降的过渡带，全年降水多集中在4—7月。暴雨是娄底市主要的灾害性天气之一，对农业生产、城市交通以及人民生命财产安全均影响较大。因此，暴雨预报的准确与否对防灾减灾工作的成败显得尤为重要。近年来，气象工作者对湖南省的暴雨进行了大量的研究[1-3]，且多是基于同化资料、卫星及雷达资料对暴雨过程中的特征进行了深度分析，但对气象业务所使用的数值模式资料的检验较少。笔者利用常规气象观测资料与多家数值模式资料，对2014年6月19—20日娄底市强降水天气过程的环流形势进行分析，对ECMWF、T639及JAPAN等数值模式形势场进行对比检验，并探讨各家模式降水预报的指示意义，以期为今后的暴雨预报提供依据。
1 天气实况
1.1 降水实况
19日08：00—21日11：00全市出现强降雨天气，过程总降雨量分别为娄底59.9 mm、新化60.2 mm、冷水江81.9 mm、涟源87.4 mm、双峰81.1 mm，均达到暴雨标准。据区域自动站资料显示，强降雨主要集中在双峰东南部，共100 个乡镇降雨量超过50.0 mm，其中 32 个乡镇降雨量超过100.0 mm，涟源有12个区域乡镇超过100.0 mm，双峰有10个乡镇超过100.0 mm，双峰荷叶降水量最大，为195.3 mm。
此次暴雨天气过程主要有2个强降水阶段：第1阶段为19日12：00—14：00，2 h降雨量达中雨（10.0～24.9 mm）有11站，大雨（25.0～49.9 mm）有4站，主要在新化西部，最大降雨量为半山水库的34.9 mm；第2阶段为20日01：00—05：00，4 h降雨量达大雨（25.0～49.9 mm）有10站，暴雨（50.0～99.9 mm）有4站，大暴雨（100.0～199.9 mm）有4站，主要在双峰东南部，最大降雨量为双峰荷叶的150.9 mm。
1.2 灾情
截至21日08：00，新化县受灾人口20 000人，紧急转移120人，农作物受灾面积600 hm2，绝收40 hm2，倒塌房屋26间，损坏151间，直接经济损失13 00万元；双峰县62 000人不同程度受灾，强暴雨及山体滑坡造成紧急转移安置人口650人，需紧急生活救助人口530人，受灾农作物640 hm2，部分农作物被淹没，其中绝收面积78 hm2，房屋倒塌和严重损坏房屋158间，户数73户，一般损坏房屋85间，受损户数46户，直接经济损失5 000万元。
2 大尺度环流演变特征分析
2.1 500 hPa环流形势
6月19日08：00 500 hPa（图1a），西太平洋副高位于南海，亚欧中高纬为一槽一脊形势，分别处于乌拉尔山脉和贝加尔湖以北地区，且中纬度高空多波动，西安到重庆有低槽东移，影响娄底市西部发生较强降水。19日20：00，副高中心略有南退，华西低槽在副高顶托下逐渐变浅，但槽后有明显冷舌，娄底市处于槽前，伴随冷空气的进入，该市降水进一步加强，造成娄底市东南部的强降水。20日08：00（图1b），副高进一步减弱东撤至台湾以东，湘西仍有浅槽存在，娄底市降水持续。到20：00，西太平洋副热带高压再次加强，但娄底市逐渐转为槽后偏北气流，强降水逐渐减弱。
2.2 700和850 hPa环流形势
由图2可见，19日08：00中低层西南气流较为旺盛，急流风速达12～14 m/s，有风速辐合，重庆到贵阳一线有低槽，到20：00低槽略有东移，并在低槽东北侧沿吉首—常德—岳阳一线形成一切变线，娄底市处于切变线上，降水也主要集中发生在这一阶段；到20日08：00，低涡移至娄底市附近，随着能量进一步释放，急流已经不明显，但700 hPa仍有低涡存在，850 hPa低槽切变明显南压，娄底市降水开始逐渐减弱；20日20：00中低层低槽切变东移全部南压，降水缓慢移出娄底市。
2.3 地面气压场
由图3可见，从19日开始，我国秦岭以北有冷空气聚积，20：00冷空气前锋过秦岭进入武汉—长沙—贵阳一线，并与南部暖湿空气结合形成准静止锋，娄底市处于均压场控制当中，20日20：00又有冷空气补充南下，锋面进一步南压，娄底市气温略有下降。
3 模式检验与对比分析
3.1 模式形势对比
分别对ECMWF模式、T639模式、JAPAN模式的24 h 500 hPa形势场预报与实况（19日08：00、20日08：00）进行对比检验发现（图4），19日08：00，3家模式中ECMWF预报模式与实况吻合度最高，T639模式与JAPAN模式对南北系统的预报上各有优缺点；对于北支两槽一脊位置的预报而言，ECMWF模式和T639模式的预报极为吻合，而JAPAN模式完全没有反映；对于中纬度环流及副高位置的预报，ECMWF和JAPAN的预报与实况较吻合，而T639模式与实况对比差异较大，尤其是副高位置预报明显偏东。 20日08：00，对中高纬的天气系统把握最准确的仍然是ECMWF模式和T639模式，JAPAN模式最差；对于中纬度环流的预报ECMWF最吻合，其次是T639模式、JAPAN模式；对于副高位置的预报，T639较前期有较大的调整，3家模式与实况对比均十分吻合。由此可见，对于2个时次3家模式的预报，ECMWF模式吻合度最高，其次是T639模式，JAPAN模式最差；而对副高位置预报方面，ECMWF模式和JAPAN模式吻合度较高，T639模式较差。
3.2 模式降水产品对比
分别对ECMWF模式、T639模式以及JAPAN模式的24 h降水量预报[4]与实况（19日08：00—20日08：00和20日08：00—21日08：00）进行对比检验发现（图5），19日08：00—20日08：00强降水沿湘中一线贯穿湖南东西，在怀化中部、吉首南部、邵阳、常德西北部、长沙东部、株洲南部、衡阳北部及湘潭南部等地普降暴雨，其中，怀化中部及邵阳西北部普降大暴雨。3家模式对应时段24 h降水预报中，ECMWF模式预报强降水落区位于湘中以北地区，较实况位置偏北，强度偏弱，大暴雨落区漏报；T639模式对强降水落区预报的范围明显大于实况，预报张家界南部、怀化北部、常德西南部、邵阳中部及永州北部为大范围大暴雨区，因此，无论是对强降水落区还是强度方面均偏大和偏强；JAPAN模式对强降水落区和强度的预报上较实况偏小和偏弱，大暴雨全部漏报。随着中低层切变的东移南压，19日08：00—20日08：00湘西地区的强降水减弱趋于结束，主要强降水分布在湘东、湘西南及湘南，强度较前期减弱，3家模式的预报强度较实况偏强，强降水落区均反映出了东移南压的趋势，ECMWF模式较吻合，而T639模式和JAPAN模式的强降水落区预报位置偏东偏南。由此可见，在强降水强度预报上，T639模式较ECMWF和JAPAN模式偏强，与实况较为吻合；而强降水落区预报上，ECMWF模式前期位置偏北，后期吻合，T639模式前期准确预报出湘中地区强降水，但同时也造成湘北大范围的空报区，后期强降水落区位置偏东偏南；JAPAN模式前期强降水明显漏报，后期强降水落区位置偏南。
4 小结
（1）此次强降水天气过程是在亚欧中高纬为一槽一脊大尺度环流背景下，中低层西南气流较为旺盛，急流风速达12～14 m/s，有风速辐合，重庆到贵阳一线切变东移，地面冷空气南下，并与南部暖湿空气结合在武汉—长沙—贵阳一线形成准静止锋，均是导致此次强降水天气过程的直接原因。
（2）此次过程对19日的预报有些偏弱，20日预报准确，导致19日预报不十分理想的原因主要有：数值模式预报与实况有一些差异，对于19日强降水的落区和强度主要表现为ECMWF模式和JAPAN模式预报偏小、T639模式预报偏大，对于湘中一线的强降水落区仅T639模式预报准确，但对湘北的预报出现明显空报现象；20日强降水的强度和落区预报，ECMWF模式无论是强度还是落区上均是吻合的，而T639模式和JAPAN模式强度相对也吻合，但落区上有偏差，较实况偏东偏南。
参考文献
[1] 蔡海朝，毛文书，杨群，等.湘中一次大暴雨天气的综合诊断分析[J]. 成都信息工程学院学报，2011，26（2）：215-222.
[2] 黄小玉，陈媛，顾松山，等.湖南地区暴雨的分类及回波特征分析[J].南京气象学院学报，2006，29（5）：635-643.
[3] 彭双姿，刘从省，李文明，等.湖南湘中一次大暴雨天气的螺旋度分析[J].贵州气象，2008，32（1）：15-17.
[4] 肖红茹，王灿伟，周秋雪，等.T639、ECMWF细网格模式对2012年5～8月四川盆地降水预报的天气学检验[J].高原山地气象研究，2013，33（1）：80-85.
关键词 强降水；环流形势；模式检验；成因
中图分类号 S161.6 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）29-0192-04
娄底市地处中亚热带季风湿润气候区，既具季风性，又兼具大陆性，境内地势西高东低，呈阶梯状倾斜，属云贵高原向江浙丘陵递降的过渡带，全年降水多集中在4—7月。暴雨是娄底市主要的灾害性天气之一，对农业生产、城市交通以及人民生命财产安全均影响较大。因此，暴雨预报的准确与否对防灾减灾工作的成败显得尤为重要。近年来，气象工作者对湖南省的暴雨进行了大量的研究[1-3]，且多是基于同化资料、卫星及雷达资料对暴雨过程中的特征进行了深度分析，但对气象业务所使用的数值模式资料的检验较少。笔者利用常规气象观测资料与多家数值模式资料，对2014年6月19—20日娄底市强降水天气过程的环流形势进行分析，对ECMWF、T639及JAPAN等数值模式形势场进行对比检验，并探讨各家模式降水预报的指示意义，以期为今后的暴雨预报提供依据。
1 天气实况
1.1 降水实况
19日08：00—21日11：00全市出现强降雨天气，过程总降雨量分别为娄底59.9 mm、新化60.2 mm、冷水江81.9 mm、涟源87.4 mm、双峰81.1 mm，均达到暴雨标准。据区域自动站资料显示，强降雨主要集中在双峰东南部，共100 个乡镇降雨量超过50.0 mm，其中 32 个乡镇降雨量超过100.0 mm，涟源有12个区域乡镇超过100.0 mm，双峰有10个乡镇超过100.0 mm，双峰荷叶降水量最大，为195.3 mm。
此次暴雨天气过程主要有2个强降水阶段：第1阶段为19日12：00—14：00，2 h降雨量达中雨（10.0～24.9 mm）有11站，大雨（25.0～49.9 mm）有4站，主要在新化西部，最大降雨量为半山水库的34.9 mm；第2阶段为20日01：00—05：00，4 h降雨量达大雨（25.0～49.9 mm）有10站，暴雨（50.0～99.9 mm）有4站，大暴雨（100.0～199.9 mm）有4站，主要在双峰东南部，最大降雨量为双峰荷叶的150.9 mm。
1.2 灾情
截至21日08：00，新化县受灾人口20 000人，紧急转移120人，农作物受灾面积600 hm2，绝收40 hm2，倒塌房屋26间，损坏151间，直接经济损失13 00万元；双峰县62 000人不同程度受灾，强暴雨及山体滑坡造成紧急转移安置人口650人，需紧急生活救助人口530人，受灾农作物640 hm2，部分农作物被淹没，其中绝收面积78 hm2，房屋倒塌和严重损坏房屋158间，户数73户，一般损坏房屋85间，受损户数46户，直接经济损失5 000万元。
2 大尺度环流演变特征分析
2.1 500 hPa环流形势
6月19日08：00 500 hPa（图1a），西太平洋副高位于南海，亚欧中高纬为一槽一脊形势，分别处于乌拉尔山脉和贝加尔湖以北地区，且中纬度高空多波动，西安到重庆有低槽东移，影响娄底市西部发生较强降水。19日20：00，副高中心略有南退，华西低槽在副高顶托下逐渐变浅，但槽后有明显冷舌，娄底市处于槽前，伴随冷空气的进入，该市降水进一步加强，造成娄底市东南部的强降水。20日08：00（图1b），副高进一步减弱东撤至台湾以东，湘西仍有浅槽存在，娄底市降水持续。到20：00，西太平洋副热带高压再次加强，但娄底市逐渐转为槽后偏北气流，强降水逐渐减弱。
2.2 700和850 hPa环流形势
由图2可见，19日08：00中低层西南气流较为旺盛，急流风速达12～14 m/s，有风速辐合，重庆到贵阳一线有低槽，到20：00低槽略有东移，并在低槽东北侧沿吉首—常德—岳阳一线形成一切变线，娄底市处于切变线上，降水也主要集中发生在这一阶段；到20日08：00，低涡移至娄底市附近，随着能量进一步释放，急流已经不明显，但700 hPa仍有低涡存在，850 hPa低槽切变明显南压，娄底市降水开始逐渐减弱；20日20：00中低层低槽切变东移全部南压，降水缓慢移出娄底市。
2.3 地面气压场
由图3可见，从19日开始，我国秦岭以北有冷空气聚积，20：00冷空气前锋过秦岭进入武汉—长沙—贵阳一线，并与南部暖湿空气结合形成准静止锋，娄底市处于均压场控制当中，20日20：00又有冷空气补充南下，锋面进一步南压，娄底市气温略有下降。
3 模式检验与对比分析
3.1 模式形势对比
分别对ECMWF模式、T639模式、JAPAN模式的24 h 500 hPa形势场预报与实况（19日08：00、20日08：00）进行对比检验发现（图4），19日08：00，3家模式中ECMWF预报模式与实况吻合度最高，T639模式与JAPAN模式对南北系统的预报上各有优缺点；对于北支两槽一脊位置的预报而言，ECMWF模式和T639模式的预报极为吻合，而JAPAN模式完全没有反映；对于中纬度环流及副高位置的预报，ECMWF和JAPAN的预报与实况较吻合，而T639模式与实况对比差异较大，尤其是副高位置预报明显偏东。 20日08：00，对中高纬的天气系统把握最准确的仍然是ECMWF模式和T639模式，JAPAN模式最差；对于中纬度环流的预报ECMWF最吻合，其次是T639模式、JAPAN模式；对于副高位置的预报，T639较前期有较大的调整，3家模式与实况对比均十分吻合。由此可见，对于2个时次3家模式的预报，ECMWF模式吻合度最高，其次是T639模式，JAPAN模式最差；而对副高位置预报方面，ECMWF模式和JAPAN模式吻合度较高，T639模式较差。
3.2 模式降水产品对比
分别对ECMWF模式、T639模式以及JAPAN模式的24 h降水量预报[4]与实况（19日08：00—20日08：00和20日08：00—21日08：00）进行对比检验发现（图5），19日08：00—20日08：00强降水沿湘中一线贯穿湖南东西，在怀化中部、吉首南部、邵阳、常德西北部、长沙东部、株洲南部、衡阳北部及湘潭南部等地普降暴雨，其中，怀化中部及邵阳西北部普降大暴雨。3家模式对应时段24 h降水预报中，ECMWF模式预报强降水落区位于湘中以北地区，较实况位置偏北，强度偏弱，大暴雨落区漏报；T639模式对强降水落区预报的范围明显大于实况，预报张家界南部、怀化北部、常德西南部、邵阳中部及永州北部为大范围大暴雨区，因此，无论是对强降水落区还是强度方面均偏大和偏强；JAPAN模式对强降水落区和强度的预报上较实况偏小和偏弱，大暴雨全部漏报。随着中低层切变的东移南压，19日08：00—20日08：00湘西地区的强降水减弱趋于结束，主要强降水分布在湘东、湘西南及湘南，强度较前期减弱，3家模式的预报强度较实况偏强，强降水落区均反映出了东移南压的趋势，ECMWF模式较吻合，而T639模式和JAPAN模式的强降水落区预报位置偏东偏南。由此可见，在强降水强度预报上，T639模式较ECMWF和JAPAN模式偏强，与实况较为吻合；而强降水落区预报上，ECMWF模式前期位置偏北，后期吻合，T639模式前期准确预报出湘中地区强降水，但同时也造成湘北大范围的空报区，后期强降水落区位置偏东偏南；JAPAN模式前期强降水明显漏报，后期强降水落区位置偏南。
4 小结
（1）此次强降水天气过程是在亚欧中高纬为一槽一脊大尺度环流背景下，中低层西南气流较为旺盛，急流风速达12～14 m/s，有风速辐合，重庆到贵阳一线切变东移，地面冷空气南下，并与南部暖湿空气结合在武汉—长沙—贵阳一线形成准静止锋，均是导致此次强降水天气过程的直接原因。
（2）此次过程对19日的预报有些偏弱，20日预报准确，导致19日预报不十分理想的原因主要有：数值模式预报与实况有一些差异，对于19日强降水的落区和强度主要表现为ECMWF模式和JAPAN模式预报偏小、T639模式预报偏大，对于湘中一线的强降水落区仅T639模式预报准确，但对湘北的预报出现明显空报现象；20日强降水的强度和落区预报，ECMWF模式无论是强度还是落区上均是吻合的，而T639模式和JAPAN模式强度相对也吻合，但落区上有偏差，较实况偏东偏南。
参考文献
[1] 蔡海朝，毛文书，杨群，等.湘中一次大暴雨天气的综合诊断分析[J]. 成都信息工程学院学报，2011，26（2）：215-222.
[2] 黄小玉，陈媛，顾松山，等.湖南地区暴雨的分类及回波特征分析[J].南京气象学院学报，2006，29（5）：635-643.
[3] 彭双姿，刘从省，李文明，等.湖南湘中一次大暴雨天气的螺旋度分析[J].贵州气象，2008，32（1）：15-17.
[4] 肖红茹，王灿伟，周秋雪，等.T639、ECMWF细网格模式对2012年5～8月四川盆地降水预报的天气学检验[J].高原山地气象研究，2013，33（1）：80-85.