赵晓刚
天水机场气象台 甘肃天水 741020
摘要：本文利用常规观测资料和加密自动站资料、多普勒雷达资料，对2015年5月30-31号天水市出现的严重冰雹天气以及强降水过程进行分析，表明30日高原槽发展东移，同时乌山阻高前部横槽将分裂冷空气南下，判定系统将于31日影响天水。根据卫星云图和雷达回波发展演变，判断出环境场中水汽条件好，并存在低空急流，有利于增大降水量。根据大气垂直风切变大、强回波及幅合区偏北的情况，判定将北部出现雷暴。
关键词：天水市；冰雹；暴雨
1．天气实况
受新疆下滑的冷空气和高原暖湿气流的共同影响，2015年5月30日下午我市北部等县的部分乡镇出现严重冰雹天气，31日凌晨到白天，我市又出现入汛以来最强的降水过程，天水各城区降水量6.1～35.1毫米，甘谷县北部、秦安县的中北部和张家川县的北部等乡镇出现暴雨（降水量自北向南递减），31日黎明开始，天水各地出现小雨，降水主要时段分布在12到16时的4个小时，最大降水量出现在秦安的王舖，达74.9毫米，最大雨强出现在王铺雨量站14-15时，达22.8mm（图1），暴洪灾害给天水北部多个乡镇造成了严重的经济损失，仅秦安县受灾的17个乡镇，就因灾造成直接经济损失23544.94万元。
图1 天水市2015年5月30日20时至31日20时降水量分布图
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图1 秦安县王铺区域站31日降水强度分布图
2.环流背景
2.1天气形势演变
5月29日08时500hpa乌拉尔山高压加强，并形成阻高形势，脊线位于55E附近，50N-80E附近为一冷低压延西北气流下滑。30日08时，乌山阻高进一步加强但位置少动，脊线东移至60E附近，其前部冷低压在巴湖一带发展成一横槽，冷空气中心强度-27℃，并分裂冷空气南下，天水处于沿海低槽后部西西北气流控制，青海西部到西藏中部高原槽发展；700hpa自孟加拉湾经云贵川到河东一线T-Td值迅速减小，低层水汽通道建立，我市受中心位于四川东部的小高压控制。31日08时阻高稳定，其前部冷中心南压至天山北部，高原槽东移，位于都兰-诺尔盖-成都一线，呈西北-东南向，四川西部和重庆以东则为弱脊控制（图2）；700hpa四川东部及河东高度场进一步降低，风速加大，成都-武都-兰州出现低空急流，河西地区锋区南压到张掖以东（图3），中午时分低空急流与东移冷空气在天水北部地区交汇，中低空水汽条件急剧上升，形成天水北部短时强降水型暴雨天气。
图2 31日08时500hpa形势分析 图3 31日08时700hpa形势分析
2.2地面形势分析
30日08时蒙古国西部以西受地面冷高压控制，中心强度1025hpa，蒙古国中东部到东疆为低压带，中心强度987.5hpa，酒泉以东地区为高压区控制。地面冷锋有两次明显的活动：30日下午锋面偏北自西向东移动，天水秦安受其尾部影响，出现强烈降雹天气，31日08时蒙古国西部到巴湖北部地面冷高压再次加强，蒙古国东部、河套地区及河西为低压区，天水受低空偏南风发展影响，开始出现降水，14时左右冷锋主体再次偏北东移，并影响天水，天水北部的甘谷、秦安等地降水增大，17时左右，随着冷锋东移，降水逐渐减弱。
3.中小尺度天气系统
3.1中尺度分析
由31日08时中尺度分析可见：以平凉至青海湖为界，界限以北地区为干区，界限以南的我国南方以及云贵川到甘肃南部为高湿区，我国北方国境线附近中低空均存在一支西风急流，中空四川北部到天水上空为一支西南风急流，成都经天水到兰州存在一支南风急流，这两支急流将孟加拉湾水汽向河东地区输送起到了关键性作用，同时，在平凉到青海湖一线存在露点锋，对此次暴雨天气系统的发展起到了触发作用。
3.2卫星云图
图4 31日9-16时红外卫星云图
从31日9时到16时的红外卫星云图演变可见：青海东部到河东上空为大范围高、中云系覆盖，在天水以北的平凉、固原以及陕西中部云顶亮温较低，表明这些地方有较强盛的对流发展，但天水范围云顶亮温较高，无发展明显的强对流云团出现，尤其是12时以后，各地上空的云顶亮温均有所升高，也就是说对流顶高有所下降，因此，天水北部暴雨并非由发展旺盛的积雨云团降水导致，从雷达反射特征等因素也能证明这一点。
3.3雷达回波分析
3.3.1 PPI
天水雷达PPI图演变可见：31日凌晨雷达范围各地均有零散弱对流性回波发展，此时天水各地出现小雨天气，7时左右零散的降水回波开始弥合成片，9时左右雷达站北部的通渭与甘谷、秦安交界处回波开始加强，雷达站以南降水回波强度减弱，11时左右，武山县附近降水回波再次加强，并北移到通渭甘谷交界处，12时到16时PPI上强回波区（35-40dbz）位置少动，一直处于通渭、平凉的庄浪和天水北部三县，最大回波强度≤40dbz，属混合云降水回波，天水北部暴雨均处于强回波区域，主要降水时段与强回波影响时段一致。与此同时，雷达站以南地区降水回波逐步减弱，16时以后回波整体减弱，并延雷达站东北方向，在张家川县附近消散，此次降水天气结束。
3.3.2 雷达多普勒速度图特征
由9时雷达径向速度图可见，0径向速度线随高度呈S型分布，此时暴雨区处于锋前，暴雨区上空为暖平流控制，在雷达站南北侧各有一个风速大值区（风速≥15m/s），并一直维持到17时以后，说明暴雨区上空过程前后一直存在中低空偏南风急流，对于水汽向暴雨区输送起到关键性作用。在13时雷达速度图上径向速度0线呈L型，表明此时冷锋逼近暴雨区，冷锋位于甘谷附近，在随后的几个小时中，冷锋移动缓慢，16时后冷锋仍未移过雷达站，冷锋维持较长时间，对于暴雨区气团的抬升十分有利。降水主要时段未观测到逆风区、气旋式辐合型、中尺度辐合等短时强降水雷达特征。
4．理量诊断分析
4.1涡度及散度
由图可见，天水附近8时400hpa以下正涡度发展，并于20时达到最大值40,400hpa以上为负涡度（图5-a）；而散度的时间分布与涡度相反（图5-b），中低层为负散度，高层为正散度，并且在降水过程开始后，涡度和散度均朝着有利于对流发展的形势演变，促进了低空幅合高空辐散，加强了抽吸作用，使得暴雨云团得以维持并加强。
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图5 暴雨区涡度（a）、散度（b）时间剖面图
4.2水汽条件分析
从暴雨区上空的水汽平流和水汽通量散度的时空变化情况来看，30日20时到31日08时是水汽平流不断增大的过程，表明有水汽不断向暴雨区输送，在暴雨天气结束的20时，水汽平流迅速转变为负值，此时暴雨区处于冷锋后部的干冷空气中；而水汽通量散度的时空变化在30日20时开始一直到31日夜间，暴雨区中低空均有水汽的堆积，充沛的水汽保证了暴雨天气的发生。过程期间天水附近700hpa比湿保持在8g/kg左右，也说明此次过程中水汽条件良好，有利于暴雨的出现。
4.3 大气稳定度指数
从平凉08时探空图上看，K指数仅为11，A指数-2，近地面层有逆温，大气层结相对稳定，中高层较湿，低层较干，不利于强对流的发展，风随高度有强烈的垂直风切变；20时探空图上，K指数为32，A指数为17,400hpa以下均发展为高湿区，400hpa以上为干区，上干下湿增加了大气不稳定度，两个时次大气层结变化表明大气由相对稳定向着不稳定方向发展。从风场随高度变化可见，从700hPa至500hPa风向顺时针旋转，表明中低层为暖平流，高层冷空气侵入后，将进一步增加层结的不稳定性。
5.预报检验评价
5.1公众预报检验
5.1.1中短期预报
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天水市气象台24～72小时预报31日均为阵雨天气，降水定性正确，但量级偏小，未预报出北部局地暴雨和张家川县大雨天气。
5.1.2短时临近预报检验
天水市气象台31日11时发布的短时临近预报：综合分析，平凉08时探空图上温湿条件较差，层结相对稳定，结合数值预报与强对流平台的客观预报，我市北部地区有发生强天气的可能性。预计：今天下午到夜间小到中雨，北部秦安、张家川、清水等县有雷电。
短临预报中，面雨量预报基本正确，但未预报出北部乡镇暴雨。天水市气象台2015年5月31日11时50分发布雷电黄色预警信号，提及秦安、清水、张家川三县可能有雷电和短时强降水，实况张家川县12:34分出现雷电天气，预警提前44分钟。市台分别于14:20分、14:28分指导甘谷县、秦安县发布暴雨蓝色预警信号，预警正确，预警提前2-3小时。
5.2数值预报检验
对28日08时72小时（天蓝色）、29日08时48小时（绿色）及30日08时24小时（红色）500hpa欧洲数值预报形势场与31日实况场（深蓝色）叠加对比可见：数值预报三个时次对31日08时实况场的预报，槽脊位置准确，等值线与实况基本吻合，预报准确性高。
图6 不同时效EC预报场（彩色）与实况（深蓝色）场对比图
6、预报经验总结
6.1预报思路分析
根据欧洲数值预报形势场变化，30日高原槽发展东移，同时乌山阻高前部横槽将分裂冷空气南下，判定系统将于31日影响天水，天水市气象台提前3天对此次降水天气进行了较准确的预报；在短临预报中，根据卫星云图和雷达回波发展演变，判断出环境场中水汽条件好，并存在低空急流，有利于增大降水量，对预报进行了订正，根据大气垂直风切变大、强回波及幅合区偏北的情况，判定将北部出现雷暴，对于天气做出了较准确的定性，雷电和暴雨预警信号发布及时，总体预报和服务效果良好。
6.2预报难点分析
天水暴雨短期预报中，利用EC预报场尤其是细网格资料，随着时效延伸，预报准确性具有明显的下降，难以对幅合区进行准确到乡镇级的预报，导致预报失败；现有资料无法有效预报急流及其发展变化，只能在短临预报中根据实况及雷达资料进行判定，导致短期预报考虑条件不充分；多种触发机制共存时，没有有效办法判定那种机制起主导作用；从而产生预报误差；本地地形起伏大，其抬升作用对不同影响系统中暴雨形成的贡献尚不明确等等问题，都是影响暴雨预报准确率的重要因素。