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1、荆江流域和四湖地区强降水分级 （区） 预报方法研究杨成松（荆州市气象局， 荆州!“!#$）提要为了适应荆江流域和四湖地区防汛排涝气象服务的需要， 根据多年的暴雨预报经验，结合荆州的实际， 归纳了暴雨强度分级预报模式， 并尝试了改按行政区划的暴雨分片预报方法为按江湖流域分区的预报方法。 关键词荆江流域四湖地区强降水强度分级流域分区荆江上起枝城， 下至城陵矶， 流经荆楚腹地。每年汛期， 荆江上有四川及三峡区间的来水， 下有洞庭湖水的顶托， 加之荆江本身蜿蜒曲折， 水流极为不畅， 洪灾频繁发生， 故有 “万里长江， 险在荆江” 的说法。荆江北侧地势低洼， 湖泊众多， 区内有由长湖、三湖、 白露湖、
2、洪湖并经四湖总干渠相连的四湖水系。这里既是国家重要的粮棉油和水产品生产基地， 又因经常发生外洪内涝， 而以 “水袋子” 著称。因此， 对荆江流域和四湖地区强降水进行深入细致的研究具有十分重要的意义。该文对荆江流域或四湖地区 % & 月强降水的强度分级及流域分区预报方法进行了概述。#强度预报基于目前天气预报水平的限制及气象服务的需要， 在研究过程中将强降水分为以下三个等级：（#） 大雨 （或以下降水） ；（(） 大雨到暴雨；（“） 暴雨到大暴雨。其定义标准均为荆江流域和四湖地区 （以下简称本流域） 内有二分之一或以上的测站降水强度在其范围内， 并至少有一测站达到其中较强的一个等级。本流域的强降水
3、按影响系统和天气形势分为三类， 即西北冷槽类、 东北冷槽类和高压坝类#（指受暖式切变影响的过程） 。研究过程中将每一类的预报指标分为两种： 其一， 只用来判断有无强降水， 而不能区分其强弱的称必要条件； 其二， 除有必要条件的作用外还具有判别降水强弱的功能， 称强度因子。研究过程中， 首先用必要条件判断降水的有无， 然后用强度因子作判据来预报降水的强度。这些因子和判据都是在过去所总结的成果的基础上经过近几年收稿日期： ($ ) #$ ) #业务检验后进一步补充修改而来的。对三类天气模型的各种预报判据分述如下。#*#西北冷槽类西北冷槽类强降水发生的必要条件如下：（#）$+,-： 南昌 （.%$%
4、） 风向 ! / #0$1；（(） .$+,-：“汉口) “成都!$ 位势什米、 “宜昌) “成都!$ 位势什米、 “恩施) “成都!$ 位势什米；（“） .$+,-： “汉口/.0“ 位势什米。在强度因子中， 引入可能性分布函数!（ #） ， 如判据 $#为 $+,- 成都、 达县、 重庆三站高度的最低值 （“234） ， 根据历史资料和专家经验， 可以给出对应暴雨到大暴雨的可能性分布函数：!（$#）%$“234!“#“（“#“ & “234） !“$5 ( “234( “#“#“234“ “$5（#）判据 $(为 $+,- 乌鲁木齐与兰州的高度差（“） ， 对应的可能性分布函数为!（$(）
5、%$“& ( “ &（& (） .& ( (“ ( “#“! “（(）同样也可以给出判据 $“（$+,- “1 & !.16、5“1& #$17 内 (! 小时降温强度） 、 $!（$+,- 汉口与成 都 的 高 度 差） 、$.（.$+,- 汉 口 高 度） 、$%（.$+,- 福州的风向） 、 $（$+,- 兰州与济南高度差） 、 $0（$+,- 成都的“(!） 的可能性分布函数（函数表达式略） 。如满足上述必要条件， 即可用上述 0 个可能性分布函数之和#!（$)） 来判断未来强降水的强度。 根据对历史资料的统计和分析可得出： 若#!（$)） 8 !*$， 则可预报未来 (!+ 内有大雨
6、 （或以下降水） ；若 !*$“#!（$)） 8 *$， 可预报未来 (!+ 内有大雨!湖北气象($#，（#）到暴雨； 若!（!“）“!“#， 可预报未来 $%& 内有暴 雨到大暴雨。“$东北冷槽类东北冷槽类降水发生的必要条件为：（） !#&()关键区 （*+, - %+,.， #, - $+,/） 内任一站“#$%#0 *1， 或 *, - *+,.、 #, - $+,/ 范围内任一站“#$%#0 $1；（$） !#&() 上 $汉口0 $成都2 0 位势什米或 $重庆2 0 位势什米；（*） !#&() 上 $芷江0 $成都2 # 位势什米或 $重庆2 # 位势什米。选定以下强度因子： !
7、（!#&() 兰州与济南高度差） ； !$（+#&() 福州高度与福州“$%之和） ； !*（!#&() 上海与汉口高度差） ； !%（!#&() 上 *, -%#,.、 #, - $+,/ 范围内最大偏北风的风速） ； !+（!#&() 汉口温度与 *+, - %,.、 #, - $+,/ 范围内最低温度之差） 。计算上述 + 个强度因子的可能性分布函数之和!（!“） ， 若!（!“）#$“#， 则未来 $%&内有大雨 （或以下降水） ； 若 $“ # 3!（!“）3%“#， 则未来 $%& 内有大到暴雨；!（!“）“%“ #， 则 未来 $%& 内有暴雨到大暴雨。“*高压坝类高压坝类降水发
8、生的必要条件为：（） !#&() 贵阳或芷江风向为 4#, - $+#,；（$） !#&() *#, - *+,.、#+,- +,/ 范围内风向为 5#, - 6#,的站点达到 站或以上；（*） !#&() $汉口0 $重庆2 位势什米或$达县2 位势什米；（%） !#&() 南昌风向为 4#, -*6#,或#5#,；（+） !#&() $赣州0 $成都2 $ 位势什米或$重庆2 $ 位势什米；（6） +#&()厦门风向 2 $#,。所选定的强度因子为： !（!#&() $+, - *,.、#, - +,/ 范围内 4#, - $+#,风的最大风速） ； !$（!#&() *#, - *+,.
9、、 #+, - +,/ 范围内 5#, - 6#,风的最大风速） ； !*（!#&() 成都的高度与其 $% 小时变高之和） ； !%（+#&() 广州的高度） ； !+（!#&()济南的风向） 。同样可以计算 + 个强度因子的可能性分布函数之和!（!“） ， 若!（!“）#$“#， 则预报未来 $%& 内 有大雨 （或以下降水） ； 若 $“# 3!（!“） 3 %“#， 则未来 $%& 内有大到暴雨； 若!（!“）“%“#， 则未来 $%& 内有暴雨到大暴雨。$流域分区预报为了满足汛期水利调度和防汛排涝指挥决策的需要， 按防汛指挥部门的划分标准进行流域分区， 将荆江分为上荆江和下荆江， 上
10、荆江除了宜昌市境内的宜都和枝江外， 主要流经荆州市范围内的荆州区、沙市区、 松滋市、 江陵县和公安县， 下荆江流经石首市和监利县。再将四湖分为上、 中、 下区， 上区包括荆门市中心城区以南的部分和荆州区的北部， 中区包括荆州区的南部、 沙市区、 潜江市、 江陵县和监利县， 下区指洪湖市所属范围。流域分区预报是在前述强度预报判断本流域有强降水的前提下， 再确定强降水在流域范围内的位置： 首先判断强降水在流域内是偏北还是偏南， 接着判断强降水在流域内偏东还是偏西， 最后得出强降水的流域分区预报。判断强降水南北向分布首先要分析天气形势，先看 !#&() 切变线位置是偏北还是偏南， 再分析影响切变线未
11、来移动的条件， 若为冷式切变线， 则与切变线西北侧冷平流的强度、 切变线两侧高压脊的相对强弱等因素有关。若为暖式切变线， 则与切变线北或东北侧高压坝的强度、 东南沿海副热带高压的强度及河套西侧的气压系统等因素有关。另外， 强降水的分布与能量场的关系也十分密切， 在 *,/附近的能量经向剖面图上， 若出现 6%1的高能管打通、 上下部为高能区 （ 2 6#1） ， 中间为低能区等暴雨预报特征， 若这些特征出现在宜昌或以北的南阳， 则预报未来暴雨中心落在本流域北部或中北部， 若上述特征出现在长沙， 则预报未来暴雨中心落在本流域偏南地区$， *。以上各因素都可以用量化的气象要素作为预报指标。下面仍然
12、按西北冷槽、 东北冷槽、 高压坝三类分别列出影响强降水分布的各预报因子及由它们组成的预报方程。$“西北冷槽类在制作西北冷槽类降水预报时选取如下预报因子。%： !#&() 汉口温度与 *, - %+,.、 5*, - #,/范围内最低温度之差乘以上述范围内 %#,. 以南地区偏北风的最大风速， 其积#!#， 则未来强降水偏北， 反之偏南； %$： !#&() 南阳风向 6#, - $!#,， 则未来强降水偏北， 反之偏南； %*： !#&() 兰州与济南的高度差#0 $， 则未来强降水偏北， 反之偏南； %：南阳的地面与 +#&() 的总温度之和大于长沙的地面与 +#&() 的总温度之和， 则未
13、来强降水偏北， 反之偏南。将上述预报因子进行 #、 分档 （偏北为 ， 偏南为 #） ， 用概率回归估计法可以得出以下预报方程：! & #($ ) #(*6%) #(%$)#($5%*) #(*5%（*）+$#，（）湖北气象当 !“# 时， 预报强降水偏北， 反之预报偏南。$“$东北冷槽类其预报因子同西北冷槽类。预报方程如下：! “ # !$!% % !$%&% !$(&$%!$)&% !$)&)（)）当 !“* 时， 预报强降水偏北， ! + !“* 时， 则预报强降水偏南。$“高压坝类制作高压坝类降水预报所选用的预报因子如下。&： ,!-./ 福州与济南的高度差!, 位势什 米， 则未来强
14、降水偏北， 反之偏南； &$： ,!-./ 福州与兰州的高度差!( 位势什米， 则未来强降水偏北，反之偏南； &： ,!-./ &0 1 #02、 &!)0 1 &)03 范围内七个站的最低温度 4 ,5， 则未来强降水偏北， 反之偏南； &)： %#!-./ 汉口风向 $!0 1 $,!0， 则未来强降水偏北， 反之偏南； &#： 南阳的地面与 #!-./ 的总温度之和大于长沙的地面与 #!-./ 的总温度之和， 则未来强降水偏北， 反之偏南。将上述预报因子进行 !、 & 处理 （同上） 后所建立的预报方程如下：! “ # !$& % !$&% !$)&$% !$&%!$(&)% !$%&#
15、（#）当 !“# 时， 预报强降水偏北， ! + !“# 时， 则预报强降水偏南。$“)降水落区的东西向预报及分区预报条件关于降水落区东西向分布的预报， 以宜昌和汉口的单站能量廓线图为工具， 如果宜昌站的不稳定能量 （包括对流不稳定和潜在不稳定能量， 以潜在不稳定能量为主） 值高于汉口的， 则次日强降水在本流域的西部， 反之强降水在本流域东部。另外， 值得注意的是， 若本流域西侧宜昌和东侧汉口的不稳定能量都很大， 且长江中游地区存在准静止的切变线， 则东西部可同时出现强降水。根据以上南北向和东西向降水落区的判断， 再参照荆江流域和四湖地区的地理分区， 可得出流域分区预报：（&） 若预报降水偏北
16、、 偏西， 则降水中心位于四湖上区；（$） 若预报降水偏北、 偏东， 则降水中心位于本区域以外的钟祥、 京山、 天门、 仙桃等地；（）若预报降水偏南、 偏西， 则降水中心位于上荆江及四湖中区；（)） 若预报降水偏东、 偏南， 则降水中心位于下荆江、 四湖下区。效果检验用 &(% 年 * 1 , 月的实况降水资料对上述分区预报指标进行检验， 其结果详见表 &。表 &(% 年 * 1 , 月强降水过程分区预报与实况强降水过程 日期强度预报实况区域预报实况* 月 & 日大雨 6 暴雨大雨 6 暴雨上荆江、 下荆江、 四湖中区、 四湖下区同预报* 月 $ 日大雨 6 暴雨大雨 6 暴雨上荆江、 四湖中区同预报,
