孝感市一次暴雨过程预报失误原因分析

摘要 利用常规天气图资料、区域自动气象站资料、FY4卫星红外云图、雷达回波、EC细网格（0.25°×0.25°）等多模式预报资料，对2022年6月4日孝感市一次暴雨过程预报失误原因进行分析。结果表明，此次孝感市大到暴雨、局部大暴雨的天气过程是中低层切变线特别是850 hPa切变线，在500 hPa东北冷涡及其配合的低槽引导冷空气经东路南下的作用下，暖式切变线向冷式切变线转换过程中，暖式切变线暖区内对流云团发展和冷式切变线上对流云团再次发展而产生的。此次孝感市大到暴雨、局部大暴雨过程预报失误，是由于EC细网格模式对大尺度环流形势如东北低涡、主要影响系统如低层切变线的预报误差，多模式不同时效的降水量预报均偏小、同一时效不同模式预报一致性较差，以及预报员对数值预报模式预报产品的过于依赖等原因造成的。

关键词 暴雨；卫星云图；雷达回波；不稳定能量；数值预报；预报失误

中图分类号 S 165  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）18-0197-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.18.046

Analysis of the Reasons for the Forecast Error of a Rainstorm in Xiaogan City

DENG Kai

（Xiaogan City Meteorological Bureau，Xiaogan，Hubei 432000）

Abstract Using conventional weather map data，regional automatic weather station data，FY4 satellite infrared cloud image，radar echo，EC fine grid （0.25°×0.25°） and other multi model forecast data，the reason for the forecast error of a rainstorm process in Xiaogan City on June 4，2022 was analyzed.The results showed that the weather process of heavy torrential rain and local heavy rain in Xiaogan City this time mainly affected the middle and low level shear line，especially the 850 hPa shear line.Under the action of going south，during the transformation process from warm shear line to cold shear line，convective cloud clusters developed in the warm area of warm shear line and convective cloud clusters developed again on cold shear line.This time，the heavy rainstorm in Xiaogan City and the local heavy rainstorm forecast error were due to the forecast error of the EC fine grid model on the large scale circulation situation such as the northeast vortex，the main impact system such as the low level shear line，and the precipitation of multiple models with different time effects the forecasts were all small，the forecast consistency of different models at the same time was poor，and the forecasters rely too much on the forecast products of numerical forecast models.

Key words Rainstorm;Satellite cloud image;Radar echo;Unstable energy;Numerical prediction;Forecast error

暴雨是湖北省孝感市最主要的气象灾害之一，具有强度大、时间集中、突发性强的特点；而暴雨预报一直以来都是天气预报的重点和难点［1-2］。近年来，随着气象科技的不断发展，数值模式预报产品越来越丰富，预报工具也越来越多，对暴雨预报准确率的要求也越来越高［3］，但是直接依靠数值模式进行暴雨强度和落区的预报效果较差［4］。覃武等［5］对2016年4月19—20日影响广西的暖区暴雨天气过程预报失误进行剖析，认为主观预报及数值模式在高温、高湿、高能环境中对于短期时效内的预报不能准确把握暴雨触发的机制。陈淑琴等［6］对2014年8月18—20日发生在浙江的大暴雨过程预报失误进行了总结，认为预报员应当重视分析热力条件及系统持续的时间对暴雨强度的影响。邓兴旺［7］对2004年6月下旬孝感市一次大暴雨预报失误的原因进行了探析，认为不能过于依赖数值预报产品的形势和降水量级的预报。何正梅等［8］对2017年7月26日出现在大同一次强降水空报及EC模式偏差进行了分析，认为对云图和雷达资料的跟踪分析，可在临近预报中及时修改短期预报出现的偏差调整降水量级的预报。

孝感市位于湖北省东北中部，长江以北，汉江以东，位于武汉市西北方，与武汉市毗邻；地跨30°23′～31°52′N、113°19′～114°35′E，全境南北长约163 km，东西宽约122 km；下辖大悟县、安陆市、孝昌县、云梦县、应城市、孝南区、汉川市7个县（市、区）。 2022年6月4日，孝感市出现了一次大到暴雨、局部大暴雨的天气，孝感市气象台短期预报出现明显漏报。为避免类似暴雨预报失误的发生，该研究利用常规天气图资料、区域自动气象站资料、FY4卫星红外云图、雷达回波、EC细网格（0.25°×0.25°）等多模式预报资料，对此次孝感市暴雨过程的天气形势进行了分析，重点对EC细网格模式在环流形势、主要影响系统、物理量和多模式降水量预报等方面进行了误差分析，总结了暴雨预报失误的原因，可为今后类似的暴雨预报提供参考借鉴。

1 降水实况与短期预报

1.1 降水实况

2022年6月4日08：00—5日08：00，孝感市出现了一次大到暴雨、局部大暴雨的天气过程，全市降水分布不均匀，暴雨落区主要出现在大悟西部、孝南西南部、云梦南部、应城南部、汉川北部地区，大暴雨落区主要出现在应城南部和东部（图1）。全市7个国家气象观测站24 h降水量分别为大悟67.9 mm、孝南61.2 mm、应城41.2 mm、安陆37.4 mm、汉川36.6 mm、云梦27.9 mm、孝昌21.2 mm，全市130个乡镇区域自动站监测显示，有2个站出现了≥100 mm大暴雨，22站出现暴雨，最多降水量为应城市天鹅157.2 mm，应城市长江埠144.9 mm次之。

从降水时间分布来看，强降水主要分为2个阶段，第1阶段出现在4日12：00—14：00，第2阶段出现在4日20：00—23：00（图2）；在这2个阶段共5 h内，应城天鹅站和长江埠站、孝感站累计降水量分别为141.2、131.3、56.4 mm，分别占其日降水量的89.8%、90.6%、92.2%。24 h区域自动气象站最大小时雨强出现在应城市长江埠，为58.1 mm（4日22：00—23：00），应城市天鹅站次之，为53.0 mm（4日21：00—22：00），国家气象观测站最大小时雨强出现在孝感，为41.8 mm（4日12：00—13：00）。

1.2 短期预报

3日06：00，武汉中心气象台预报4日（4日08：00—5日08：00）天气为孝感市阴天有中到大雨、局部暴雨，孝感市气象台预报全市阴天有中到大雨；4日06：00，武汉中心气象台预报4日白天天气为孝感市阴天有小到中雨，局部大雨或暴雨，晚上孝感市小雨转阴天；孝感市气象台预报4日白天全市阵雨转小到中雨，晚上全市阴天有小到中雨。 与实况相比较，不论是24 h还是48 h预报，降水量级预报均偏小，暴雨预报漏报。

2 大气环流形势与影响系统

从6月4日08：00 500 hPa环流形势（图3）来看，500 hPa东亚中纬地区环流形势为两槽一脊，贝加尔湖至蒙古东部有一切断低涡，鄂霍次克海以东有一低涡环流，我国东北一带有一高压脊，上述切断低涡东移南压，形成东北冷涡，东北冷涡及其配合的低槽引导冷空气经东路南下至我国长江中游一带。此时，500 hPa 110°E副高脊线位于15°N附近，其588 dagpm线位于台湾及南沙群岛附近，副高脊线位置偏南，我国西南地区有一南支低槽。

分析此次暴雨过程的中低层主要影响系统发现，700和850 hPa均有切变线存在， 而850 hPa切变线最为明显。从图4a可以看出，4日08：00，850 hPa孝感市上空有一东北至西南向的暖式切变线，切变线上风向和风速辐合明显，切变线南侧为西南风、北侧为东北风，暖式切变线的东南侧西南暖湿气流发展旺盛，长沙—桂林—南宁有一支12 m/s的西南急流，桂林出现20 m/s西南风。此时，切变线西北侧24 h变温仍为正值，如南阳、宜昌24 h变温分别为0.9、0.7 ℃。这充分说明第1阶段出现在4日12：00—14：00的短时强降水为暖区降水。

4日12：00—14：00的短时强降水发生在暖式切变线暖区内，由一个本地发展的中尺度对流云团产生（图5）。其间最强降水发生时，4日12：00中尺度对流云团水平尺度约为25 km×60 km，云顶亮温最低为-58.6 ℃，雷达回波组合反射率最强为51.5 dBz。

从图4b可以看出，4日20：00，850 hPa孝感市上空绝大部分已转为偏北风，原来的暖式切变已转为冷式切变线，并且刚刚压过孝感市，如4日08：00阜阳为2 m/s的西南风，到4日20：00转为4 m/s的东北风。冷式切变线的西北侧24 h降温明显，黄淮流域和汉江流域出现明显降温区，如安康、汉中24 h变温均为-8.5 ℃，西安24 h变温均为-8.3 ℃，卢氏甚至达到了-11.7 ℃。这充分说明第2阶段出现在4日20：00—23：00的短时强降水为冷切型降水。

4日20：00—23：00的冷切型短时强降水也是由一个本地发展的中尺度对流云团产生的（图5）。其间最强降水发生时，4日22：00中尺度对流云团水平尺度约为35 km×60 km，云顶亮温最低为-68.1 ℃，雷达回波组合反射率最强为56.0 dBz。

从武汉站6月3日20：00、4日08：00、4日20：00、5日08：00温度对数压力图（图6）来看，前期3日20：00 CAPE已经达到1 134 J/kg，K指数为39.2 ℃，500 hPa高度以下为相对湿度大于80%的湿层，说明强降水发生前已经有一定不稳定能量；至4日08：00，湿层逐渐加深并接近400 hPa高度，CAPE达到1 523 J/kg，K指数为37.6 ℃，说明不稳定能量持续累积并增大；至4日20：00，湿层进一步逐渐加深并达到400 hPa高度，CAPE达到1 859 J/kg，K指数为39.5 ℃，说明强降水发生时段能量也在不断累积；6月5日08：00，CAPE明显下降，为2.2 J/kg，K指数也降至34.9 ℃，表明不稳定能量已经释放完毕，同时湿层也有所减弱。