1. 引言
中国是遭受台风灾害影响十分严重的国家[1]，而湖南则是遭受台风影响最为严重的几个内陆省份之一[2]，在每年的夏秋季节的台风的多发时期，台风天气过程中常带来的大风和强降水天气，常常造成人员伤亡和经济损失，严重威胁了人民群众的生产生活安全。再者，近年来全球极端天气事件频发，许多地区的气象历史极值不断被突破[3]。针对越来越多的灾害性天气气候事件，尤其是台风带来的极端强降水天气，国内外许多气象专家、学者和预报业务人员就提升台风强度和路径预报准确率、研究台风引发大暴雨的机理、以及提高台风天气防灾减灾气象服务水平等方面进行了大量的分析和研究。台风暴雨的强度与大尺度环流背景、冷空气、低空急流、季风等密切相关[4]，地形对台风暴雨的增强也有明显作用，在大范围雨区中强暴雨中心都常常与地形有关[5]。李超等[6]研究表明台风烟花与中高纬稳定的大气环流形势共同影响下建立的远距离通道，使海上的水汽源源不断地输送到内陆极端降水区。段晶晶[7]等研究表明台风接近陆地时，会与地形发生复杂的相互作用，影响其内部中小尺度系统结构和演变，引起降水的异常变化。黄文彦等[8]研究得出涡度、水汽通量、水汽通量相对散度等物理量的大小与分布对暴雨的落区与强度具有一定的指示意义。贾燕等[9]对2008年超强台风“桑美”的预报服务及效益进行了分析，讨论分析了我国沿海地区台风防灾体系和防御措施。本文对2024年3号台风“格美”在湖南省衡阳市引发的极端特大暴雨过程的预报预警气象服务进行分析总结，希望对今后极端台风暴雨的预报预警工作提供帮助。
2. 实况与灾情
2.1. 降水实况
受台风“格美”外围影响，2024年7月26~28日湖南省衡阳市普降大暴雨，局地特大暴雨。7月26日20时至7月28日20时(见图1)，全市共有231站降雨，平均降水215.9毫米，其中100~249.9毫米158站，250毫米以上58站，最大降水452.7毫米(衡东县三樟镇三樟站)，最大小时雨强62.8毫米(常宁市大堡乡大堡站)。此次过程主要呈现三个特点：(一) 强降水持续时间长、范围广。26日白天衡阳开始出现分散性阵雨，27日凌晨开始受台风外围云系影响，降雨逐渐增强，直至28日10时前后，衡阳一直处于台风雨区中，28日20时左右台风影响趋于结束，但降水持续到29日才完全停歇，此次台风降雨过程影响衡阳持续近4天。(二) 降水效率高、累计雨量大。本次台风“格美”影响产生的强降水天气过程，衡阳全市平均降水量达215.9毫米，除祁东和市区外，各县(市、区)均有站点出现了250毫米以上的降水，其中南岳、衡山、衡东近乎所有站点的降水量均在250毫米以上，同时此次过程降水效率很高，雨强很大，常宁、耒阳、衡山、衡东、南岳多地出现40毫米以上的小时雨强，整个衡阳市范围内均有出现短时强降水。(三) 极端性强。此次过程衡阳多地降雨量突破当地历史极值，南岳、衡山、衡东、衡南、衡阳及常宁国家级气象观测站的日雨量突破历史极值，57个区域自动站的3小时、6小时、12小时、24小时多项降雨量数据突破其有记录以来的历史极值。
Figure 1. Cumulative rainfall distribution map of Hengyang City from 20:00 on July 26 to 20:00 on July 28, 2024
图1. 2024年7月26日20时至28日20时衡阳市累计雨量分布图⑤
2.2. 受灾情况
受此次强降水过程的影响，根据衡阳市应急管理局统计数据，全市共13个县(市、区)、园区，170个乡镇街道发生洪涝灾害，6个乡镇发生地质灾害(见图2)，因灾死亡24人，受灾人口46.23万人，紧急避险转移人口3万人，紧急转移安置人口3.45万人，需紧急生活救助人口4.19万人，需过渡期生活救助人口198人；倒塌房屋19户52间，严重损坏房屋127户254间，一般损坏房屋933户1703间；农作物受灾面积5.5万公顷，农作物成灾面积3.03万公顷，农作物绝收面积0.91万公顷；直接经济损失13.99亿元，其中，住房及居民家庭财产损失0.86亿元，农林牧渔业损失4.18亿元，工矿商贸业损失2.25亿元，基础设施损失6.31亿元，公共服务损失0.39亿元。
3. 台风特征
台风“格美”于2024年7月20日下午由中央气象台认定在菲律宾以东洋面生成。此后其逐渐发展增强为2024年首个超强台风，7月25日0时以强台风级登陆我国台湾省宜兰县南澳乡沿海，同日19时
(a) (b)
Figure 2. Disaster situation (left: urban waterlogging, right: debris flow destroyed houses)
图2. 灾情实况图(左：城市内涝，右：泥石流冲毁民房)①
50分前后以台风级在福建省莆田市秀屿区登陆。其减弱后的热带低压最终于7月28日8时在湖北省境内停止编号。综合强度超过06年“碧利斯”、07年“圣帕”。从20日20时的大气环流形势来看(见图3)，台风“格美”生成时亚洲中高纬呈“两槽一脊”的Ω流场形势，副高强盛范围广，110˚E脊线北抬至35˚N附近，592线呈带状西伸至110˚E附近，我国南方大部均在副高的控制当中，在副高北侧、我国北方地区不断有低槽发展和东移，带动弱冷空气南下，此时台风“格美”在生成于菲律宾以东的洋面的副热带高压中，而其西侧约1600公里的南海洋面上，此时亦有一热带低压发展，即未来的4号台风“派比安”，在此类似“双台风”相互作用的环流背景下，台风“格美”在23日前一路北上并进一步发展增强，至24日发展到最强，中心风力达58米/秒(17级)，而后转向西北向移动逐渐减弱，穿过台湾省、福建省、江西省，最终在湖北省境内减弱消失。
Figure 3. Circulation situation at 20:00 on July 20, 2024 and typhoon “Gemei” moving path
图3. 2024年7月20日20时环流形势及台风“格美”移动路径图⑤
4. 强降水成因分析
4.1. 环流形势
受台风“格美”外围影响，湖南省衡阳市在27~28日普降大暴雨，局地特大暴雨。结合衡阳市降水最强时段在28日凌晨前后，从28日08时的高空实况进行分析(见图4)，可以看到此时的台风“格美”已减弱为热带低压，低压中心位于湖北省咸宁市，在低压西南侧850 hPa存在东北–西南向的切变线，位于衡阳市北部的上空，切变线的南侧存在的低空急流源源不断将水汽从南海输送至降雨区，并形成辐合，同时加强低层的上升运动，是衡阳出现强降水天气所需水汽的提供者、天气尺度上升气流的建立者和不稳定能量释放的触发者，此外，在200 hPa的高空上，湖南中南部一带为辐散场，具有抽吸和通风的作用，有利于强降水天气的发生与维持。从28日07时卫星云图看出，台风“格美”的尾流云系密实，大片层状云、积状云混合，衡阳市亦是处于此云系当中，受尾流云系的影响，出现维持时间较长的强降水天气过程。
(a) (b)
Figure 4. High altitude facts at 08:00 on July 28, 2024 (left: high altitude comprehensive map, right: satellite cloud map)
图4. 2024年7月28日08时高空实况(左：高空综合图，右：卫星云图)②
4.2. 能量条件
从28日08时长沙、郴州站T-LnP图可以看出(见图5)，在台风“格美”后部的尾流区中湿层极为深厚，湿层高度达300 hPa以上，K指数达40℃以上，但CAPE值较小，对流抑制能量极弱，表明大气中虽存有较大的不稳定能量，但未能存储起来集中释放，对流强度较弱，因此本次过程主要以大范围短时强降水为主，未出现明显的雷暴大风或冰雹等强对流天气。同时，对流层中下层的垂直风切变小，有利于台风“格美”的低压环流系统较长时间的维持，从而使衡阳多地在此次过程中的降水量突破了历史极值。
4.3. 水汽条件
强降水的形成需要源源不断的水汽[10]。从28日08时的水汽通量与水汽通量散度图来看(见图6)，强降水发生时，水汽主要由“格美”南侧的偏南风低空急流从南海输送水汽，尤其在850 hPa层的水汽输送达到20~30 g∙hPa−1∙cm−1∙s−1。700 hPa与850 hPa在湖南中部基本都为水汽通量散度负值区，且强负值中心位于衡阳上空，水汽通量散度与暴雨发生时间吻合较好，且从水汽通量散度强负值中心出现与对应强暴雨发生有2小时左右的提前量(图略)，因此水汽通量散度对极端强降水有很好指示作用。
(a)
(b)
Figure 5. Sounding data at 08:00 on July 28, 2024 ((a): Changsha, (b): Chenzhou)
图5. 2024年7月28日08时探空资料((a)：长沙，(b)：郴州)⑤
(a) (b)
Figure 6. Facts of water vapor flux and water vapor flux divergence at 08:00 on July 28, 2024 (left: 700 hPa, right: 850 hPa)
图6. 2024年7月28日08时水汽通量与水汽通量散度实况(左：700 hPa，右：850 hPa)③
4.4. 地形影响
从地形来看(见图7)，衡阳市为四周海拔高，中间低的盆地，尤其在北部有海拔1300米的南岳山，此次过程中，当来自南海的偏南暖湿气流向北行进时，受到山系的机械阻挡作用，导致了上升气流进一步加强，因此本次过程的特大暴雨也大部分对应出现在衡阳市北部山区的南部迎风坡位置。
Figure 7. Hengyang city topographic elevation map
图7. 衡阳市地形高程图④
5. 预报偏差分析
针对此次台风“格美”通过外围云系在衡阳市造成的全市范围内的大暴雨，局地特大暴雨天气，衡阳市气象台早在26日上午已经做出了精准的预报，准确指出了强降水的量级和时段，但在大量级降水的落区上略有偏差。从26日08时起报的28日08时EC形势预报综合图来看(见图8)，此次预报偏差的主要原因是对副高形态和强度的预报存在一定偏差，预报图上显示28日08时副高呈块状，湖南省处于副高西侧，引导气流为偏南风，在此环境场中台风“格美”为北上略偏西路径的移动路径，因此预计衡阳市东部局地受其影响可能出现超过100毫米的累计降水量。而从实况资料可以看到，副高较预报形势显著偏强，控制范围更加偏西，台风“格美”北侧被强盛副高阻挡，虽仍能继续北上，但路径明显愈发向西移动，因此整个台风尾流降水落区亦随之向西移动，导致整个衡阳都出现了100毫米以上的累计降水量，东部更是多地出现250毫米以上的降水。
6. 气象服务情况
6.1. 预报预警发布情况
07月26日至28日衡阳市气象台共发布预警信号31期126县次52,824人次，其中暴雨黄色6期20县次11,988人次，暴雨橙色10期20县次16,706人次，暴雨红色8期27县次9155人次，大风蓝色4期17县次6496人次，雷电2期28县次2820人次，高温黄色1期14县次5659人次，发布乡镇暴雨临灾警报171期207乡镇次44,188人次。为进一步强化递进式预警叫应，精细服务防灾避险，此次过程衡阳市气象台发布预警信号靶向9期10县次33乡镇次239,553人次，乡镇暴雨临灾警报靶向64期66乡镇次686,258人次，并充分应用“闪信”强制触达预警技术，面向防汛责任人发布霸屏预警闪信20期47乡镇次7591人次，提升自动化、智能化叫应能力。
(a) (b)
Figure 8. Model forecast products of European Center (left: situation forecast at 08:00 on the 28th, right: cumulative precipitation forecast from 20:00 on the 26th to 20:00 on the 28th)
图8. EC模式预报产品(左：28日08时形势预报，右26日20时至28日20时累计降水量预报)⑤
6.2. 决策气象服务
7月22日，衡阳市气象局发布《一周天气预报》中指出“受台风外围云系影响，26至28日我市有一次中等强度阵雨或雷阵雨降水过程……”，7月26日，衡阳市气象局发布1期《重大气象信息专报》指出“受台风‘格美’影响，26日夜间~28日我市普遍大到暴雨，东部局部大暴雨……”，同日18时启动了暴雨IV级应急响应，27日21时30分提升为Ⅲ级，28日0时30分提升为II级，在以气象预警为先导的应急联动机制下，市防办27日15时启动全市防汛IV级应急响应，28日1时提升至II级。此外，衡阳市气象局共计发布《专项服务材料》《天气快报》《天气公报》等决策气象服务材料11期，每天向党政领导及市防指主要成员及时滚动报告天气实况及后期天气趋势，为全市防汛调度与抢险救援工作提供了强有力的气象支撑。
6.3. 公众气象服务
通过天气预报节目、96121声讯台等多种渠道，进行预警信息发布和暴雨灾害防御科普宣传，及时提醒公众注意防范强降水可能诱发的次生灾害及相关应急防御指南，同时注意道路湿滑对交通出行的不利影响。不定时接受电视台、广播电台采访，充分应用融媒体向公众介绍台风、强降水的过程信息与最新动态，通过“衡阳气象”视频号、抖音号制作发布《超强台风来袭》《台风“格美”气象服务纪实》《台风“格美”为何降雨如此强烈》等相关短视频3期，视频关注量约10,000人次。
6.4. 行业气象服务
6.4.1. 地质灾害防御气象服务
衡阳市气象局联合市自然资源与规划局滚动会商，于7月26日发布《地质灾害气象服务专报》1期，26~28日降水过程期间连续发布地质灾害气象风险预警3期，其中橙色预警2期，黄色预警1期，提醒相关部门加强防范城市内涝、局地山洪及流域性、中小河流洪水，做好防灾避灾减灾工作，全天24小时不间断向全市地质灾害防御会商群中滚动更新降水实况和雷达产品，全市气象部门联合同级资规部门共计发布地质灾害风险临近预警168期204乡镇次88,942人次。
6.4.2. 为农气象服务
7月27日联合市农业技术服务中心开展会商并发布《农业气象灾害风险预警》1期，指出“受今年第三号台风‘格美’外围云系综合影响，我市将普降暴雨，部分地区大暴雨，根据农作物淹涝风险预警模型，预计我市农作物出现淹涝的风险较高”，提示农户需加强防范，科学防灾减灾，及时排水补肥，加强病虫害的监测防治，及时补种改种。并在7月30日过程结束后，通过深入农田开展灾情调查，制作《农业气象灾害监测评估》1期。
6.4.3. 交通气象风险预警
强降水天气，尤其是暴雨，会导致路面湿滑，雨雾天气也会使道路的能见度急剧下降，从而增加交通事故的发生概率。此外，还可能导致道路积水，严重时甚至会导致车辆被淹，严重影响道路通行能力。26日衡阳市气象局对外发布《衡阳市交通气象服务专报》1期，指出“需重点防范强降雨对交通安全带来的影响”，提醒交通部门加强道路交通运输安全管理，强化应急措施和巡查力度，并于27日发布《衡阳市交通气象风险预警》1期，指出包括国道G107、省道S322等在内的共计46条路段达到黄色警报标准。
7. 气象服务思考
7.1. 成功的经验
1) 领导重视，超前部署，预报预警精准、主动
针对台风“格美”带来的强降水过程，各级气象部门高度重视，湖南省气象局提前近一周做出专题部署，要求加强值班值守力量，打好防汛抗灾提前量，衡阳市气象局在过程开始前，通过多方面会商和研判，在模式预报对台风路径存在一定偏差的基础上，结合中国气象局、湖南省气象局的预报指导产品，进一步将降水量级订正到大暴雨，为衡阳市气象局在之后的防汛救灾工作有条不紊的开展提供了重要依据和先决条件，过程期间衡阳市气象局领导全程在气象台调度服务保障，精确把握应急节奏，暴雨应急响应逐级提升至II级，同时3次参加全市防汛调度会议并亲自赴应急管理局参加联合防汛值班值守，向党政领导及市防指主要成员滚动提供天气实况及灾情处置保障气象服务，使市领导始终掌握着指挥防灾救灾的主动权，衡阳市气象台预报员连续72小时双岗值守，面向各级防汛责任人及时发布各类预警信息并开展高级别预警叫应，相关科室领导全员在岗，指挥把关业务工作。
2) 反应迅速，部门联动，服务产品敏锐、规范
衡阳市气象局与应急管理、水利、自然资源、住建、交通、农业农村等部门密切合作，加强信息共享，及时制作发布《地质灾害气象风险预警》《农业气象灾害风险预警》《衡阳市交通气象风险预警等各类》行业气象预警材料，在以气象预警为先导的应急联动机制下，衡阳市各相关部门相应启动了全市防汛应急响应、洪水防御应急响应、自然灾害救助应急响应。当南岳区、衡山县、衡东县等多地出现了地质灾害导致人员伤亡情况，衡阳市气象局立即成立抢险救灾气象保障工作专班，负责调度抢险救援和防汛抗灾气象监测预报预警等工作，同时迅速组织气象专家对比台风“格美”与“碧利斯”、“圣帕”的过程特征，分析造成本次极端性强降水天气的成因，形成分析报告报送衡阳市党政领导。
3) 广泛宣传，及时发声，气象科普全面、细致
坚持宣传引导，积极回应社会关切，通过天气预报节目、96121声讯台、微信公众号等多种渠道，为公众滚动更新台风“格美”动态及可能带来的各类影响，了解“怎么了”。同时充分应用融媒体，通过微信视频号、抖音号，制作各类气象科普短视频，用通俗易懂的语言文字和动画等形式，宣传灾害防御常识，强化公众的防灾避险能力，懂得“怎么办”。
7.2. 存在的问题与改进思路
1) 当前预报预测技术对台风路径，尤其是登陆后台风路径的预报存在偏差。为了优化预报服务效果，提高预报准确率，在服务手段上，需坚决履行“631”递进式预报预警叫应机制，做好“6小时预报、3小时预警、1小时叫应”，与各级各部门开展应急响应联动工作。在技术方法上，短期预报需依靠多模式进行误差对比，短时临近预警不仅要着眼气象要素实况，还应对物理量诊断场、风云地球数据等进行融合分析，同时重视中尺度模式预报产品，并在历史天气过程中凝练地形的影响。
2) 极端天气日益增多，对极端天气的预报能力有限。当前极端天气事件越来越频发，而极端天气是严重偏离平均态的，面对此次过程造成衡阳多地降水突破历史极值，显然目前没有足够的预报能力做出精准的预报。为此，应及时开展各类极端天气过程复盘，分析预报难点，开展技术攻关，不断积累极端天气预报经验。同时，深入研究灾害性天气演变机理和极端天气预报核心技术，给出更多可能性和极端天气指数，从而在极端天气发生时能够提前做出准确的预报预警。
3) 气象预警短信数量繁多且接收集中，信息渠道下沉缓慢。本次强降水过程中，衡阳市气象局对外发布各类气象短信近300条，且大部分短信集中在27日20时至28日14时，气象预警信号、地质灾害气象风险联合预警、临灾警报等各类信息夹杂一起由12379平台发布，易导致重要信息一闪而过，亦或是因为信息数量过大导致接收延迟，此外缺乏对社区网格员、乡镇信息员、地灾巡护员等人员的直通式的气象灾害预警服务和联动模式。为此需拓宽发布渠道，气象信息按种类接收，同时开展接受用户的回访工作，尤其是“闪信”霸屏信息，收集反馈意见后优化发布策略，从而实现缩短重要气象信息的内部流转环节和时间，加强对各类气象灾害的关键人物的预警服务能力。
8. 小结
1) 此次台风“格美”带来的强降水天气具有影响范围广、持续时间长，降水效率高、累计雨量大和极端性强的特点，导致衡阳多地降水突破历史极值，诱发多种洪涝灾害、地质灾害，造成了较大的人员伤亡和极大的经济损失。
2) 台风“格美”在初期阶段之所以不断北移，原因可能是由于南海热带低压与其产生的类似“双台风”作用导致，登陆台湾省后受到地形作用影响，逐渐转向西北方向。
3) 来自南海的偏南暖湿气流仍不断向台风低压中心输送充沛的水汽，配合地形的抬升作用，加之中低层垂直风切变弱，低层辐合高层辐散，使台风的低压环流形势稳定维持较长时间，是造成此次强降水天气过程的主要原因。
4) 在气象服务工作中，面对愈发频繁的极端天气事件，在当前“631”递进式预警叫应机制下，气象信息繁多，需多开展气象服务对象的回访工作，调整发布策略，从而优化信息下沉渠道。
5) 努力提升预报预警准确率的同时，加强气象对各行各业的影响情况，及时制作发布地质灾害、水利水文、农业、交通、电力、能源和应急减灾防御等各类专业专项气象服务，从而提高气象服务的针对性，提高气象科技能力现代化和社会服务现代化的有力举措。
6) 在台风“格美”气象服务过程中，积极主动通过96121、气象短信、广播电视台栏目、微信公众号、抖音号、微博等多种渠道和媒体及时向公众发布最新天气动态和防灾避险常识，使公众能够及时获取所需资讯，带来了良好的社会影响力。
注 释
①图2的两张图为照片。
②图4的卫星云图为中国气象局风云地球平台导出图片。
③图6的两张图为PYTHON绘图。
④图7为ARCGIS制作的地形图。
⑤其他均为中国气象局MICAPS4.8制作的图片。