第 6 期马红, 等 : 一次西南涡引发 MCC 暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析引言 2008 年 6 月 30 日 20 时至 7 月 1 日 08 时, 云南东北部和四川盆地南部出现了大范围特大暴雨天气过程, 有 13 个站 12h 降雨量超过 50mm,4 个站降雨量超过

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救黔曹
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1 第 33 卷第 6 期大气科学学报 Vol.33No 年 12 月 TransactionsofAtmosphericSciences Dec.2010 马红, 郑翔飚, 胡勇, 等. 一次西南涡引发 MCC 暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析 [J]. 大气科学学报,2010,33(6): MaHong,ZhengXiang biao,huyong,etal.analysesonsatelitecloudimagesanddopplerradarechofeaturesofamccrainstormcausedbysouth westvortex[j].transatmossci,2010,33(6): 一次西南涡引发 MCC 暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析马红 1,2, 郑翔飚 2, 胡勇 2, 曾厅余 2 2, 郑洪 (1. 云南大学大气科学系, 云南昆明 ;2. 云南省昭通市气象局, 云南昭通 ) 摘要 : 利用常规观测资料自动站资料卫星资料和多普勒雷达资料, 对 2008 年 6 月 30 日至 7 月 1 日发生在滇东北和四川盆地南部一次暴雨天气过程的分析发现,850hPa 四川盆地南部西南涡引发的中尺度对流复合体 (mesoscaleconvectivecomplex,mcc) 是暴雨的直接影响系统,700hPa 青藏高原东南侧西南涡引发的中尺度对流云团并入 MCC 后导致 MCC 迅速加强并向西移动 MCC 生成于对流层高层急流出口区左侧强辐散区和低层强辐合区雷达回波上人字形回波平行短带回波和逆风区的出现说明 MCC 内部存在多个 β 中尺度对流系统, 直接造成多个暴雨中心 MCC 成熟阶段表现出中低层辐合和高层辐散的动力特征, 其前沿中层以下有强气流流入, 以上则有强气流流出 MCC 消散阶段从低层到高层都有强西南气流进入, 相应气流辐合减弱, 失去中尺度组织结构关键词 : 西南涡 ; 暴雨 ;MCC; 雷达回波中图分类号 :P 文献标识码 :A 文章编号 : (2010) AnalysesonSateliteCloudImagesandDopplerRadarEchoFeatures ofamccrainstorm CausedbySouthwestVortex MAHong 1,2,ZHENGXiang biao 2,HUYong 2,ZENGTing yu 2,ZHENGHong 2 (1.DepartmentofAtmosphericSciences,YunnanUniversity,Kunming ,China; 2.ZhaotongMeteorologicalOficeofYunnanProvince,Zhaotong ,China) Abstract:Arainstorm occuredinthenortheastofyunnanprovinceandthesouthofsichuanbasin from June30toJuly1,2008isanalyzedbasedonroutineobservationdata,automaticstationdata,satel litecloudimagesanddopplerweatherradardata.theresultsshowthatthemesoscaleconvectivecom plex(mcc)causedbythesouthwestvortexat850hpainthesouthofsichuanbasinisasystemdirect lyinfluencingtherainstorm.mccisrapidlystrengthenedandmoveswestwardafterthecombiningwith themesoscaleconvectivecloudclustercausedbythesouthwestvortexat700hpainthesoutheastofti betanplateau.mccappearsinthedivergentregionontheleftofjetexitathighlevelandtheconver gentregionatlow level.theemergenceofspecialstructureecholike 人 character,paralelshort beltsechoandmid altituderadialconvergence(marc)inradarechopictureindicatethatthereare severalβmesoscaleconvectivesystemsinmcc,whichdirectlycausetheseveralheavyrainfalcenters. InmaturitystageofMCC,Radarechoesdemonstratethedynamiccharacteristicsoflow levelconver genceandhigh leveldivergence,withstronginflowbelowmiddlelevelandstrongoutflowabovemid dlelevel.indisipatedstageofmcc,thereisstrongsouthwestinflow from low leveltotoplevel,in suchawaythattheconvergenceisweakenedandthemesoscalestructuredisappears. Keywords:southwestvortex;rainstorm;mesoscaleconvectivecomplex(MCC);radarecho 收稿日期 : ; 改回日期 : 基金项目 : 昭通市气象局课题昭通强对流天气预警和人工影响天气作业研究作者简介 : 马红 (1969 ), 女, 云南昭通人, 高级工程师, 研究方向为中短期天气预报,mahong69@126.com.

2 第 6 期马红, 等 : 一次西南涡引发 MCC 暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析引言 2008 年 6 月 30 日 20 时至 7 月 1 日 08 时, 云南东北部和四川盆地南部出现了大范围特大暴雨天气过程, 有 13 个站 12h 降雨量超过 50mm,4 个站降雨量超过 100mm, 其中镇雄县 (169mm) 和威信县 (142mm) 均突破历史极值由于该次降水来势迅猛, 暴雨区范围大, 造成城市内涝, 道路交通中断, 并诱发多处山洪滑坡和泥石流等灾害, 造成人员伤亡和财产损失, 直接经济损失上亿元利用常规观测资料和卫星资料分析发现造成这次暴雨过程的直接影响系统是西南涡引发的中尺度对流复合体 (me soscaleconvectivecomplex,mcc) 对于西南涡和 MCC 暴雨的研究, 我国气象工作者已经做了大量工 [1] 作顾清源等的研究表明, 特大暴雨过程中西南低涡内存在着一个向西南倾斜的深厚的 β 中尺度低涡, 具有低层辐合高层辐散的暴雨典型垂直结 [2] 构张秀年和段旭对低纬高原暴雨个例研究发现, 暴雨主要出现在西南涡西南象限的中尺度辐合 [3] 线变形场和气旋之中赵思雄和傅慎明的研究表明,500hPa 高空小槽以及 hPa 低层鞍型流场均是西南低涡产生和维持的重要条件周国兵 [4] 等对一次西南涡造成重庆特大暴雨天气的分析发现, 水汽的输送和辐合从低层到高层是沿着西南气流的方向向东倾斜, 落区的分布与中高层 500~ [5] 300hPa 的风场辐合相关性非常好张腾飞等研究发现, 西南涡是一个具有斜压性的极其深厚的系统, 随高度前倾, 高层 500hPa 西南涡诱发了低层 700hPa 西南涡的产生, 强降水主要出现在西南涡的 [6] 西南方高安宁等对两次暴雨过程的对比分析发现, 深厚西南低涡伴随着强盛的西南低空急流, 正涡度值达 200hPa 高度, 上升运动强烈段旭和李 [7] 英对低纬高原地区一次 MCC 的研究发现,MCC 位于 500hPa 一个明显的中尺度辐合线上, 垂直速度中心强度比其他地区的 MCC 约大 1 倍覃丹宇 [8] 等研究发现,MCC 发生在较弱的斜压环境里, 对流层低层有明显的天气系统如切变线中尺度低涡 [9] 井宇等研究发现, 多普勒雷达径向速度场显示东南低空急流配合对流层中高层中 α 尺度辐散带的生成和维持, 构成 MCC 的三维流场结构陈永林 [10] 等研究发现, 一个独立完整的近地面 β 中尺度气 [11] 旋性环流构成了 MCC 的内核井喜等对淮河流域一次 MCC 的分析发现, 来自北方的干侵入对 MCC 的生成发展起着重要作用高低空急流耦合天气尺度经向间接次级环流圈的形成, 为 MCC 的生成发展和维持提供了动力条件张晰莹和王承 [12] 伟对高纬地区罕见 MCC 和非 MCC 强降水天气卫星云图特征进行了分析由于本次强降水过程局地性强, 本文旨在揭示 MCC 发生发展的触发机制, MCC 内部中小尺度系统发生发展的过程及其空间结构特征, 为改进 MCC 暴雨预报提供有益的理论依据 1 天气形势 1.1 高空环流形势及西南涡的形成和发展 200hPa 高度场上 ( 图 1a),6 月 30 日 20 时青藏高压位置偏南, 中心在玉树一带, 青藏高压北侧为高空副热带西风急流,MCC 生成区位于西风急流出口区左侧强辐散区, 强辐散中心散度达 s -1 温度场上有一冷舌从青藏高压内部伸到 MCC 生成区 500hPa 高度场上,6 月 30 日 08 时有一低槽位于川西高原东部,20 时西太平洋副热带高压增强, 脊线位于 25 N 附近, 西脊点位于 113 E 附近从 30 日 20 时高低空天气系统综合图 ( 图 1b) 上可以看到,500 hpa 低槽东移到四川盆地中部, 槽前正涡度平流所造成的低层减压诱发了 850hPa 西南涡的产生 30 日 20 时 700hPa 高度场上巴塘存在 3020 gpm 地形性西南低涡, 伴随 18 的冷中心, 表现为冷性涡由于冷锋对地形性低涡的不断侵袭, 触发了不稳定能量的释放, 导致西南涡快速启动,500 hpa 槽后强西北气流引导 700hPa 西南涡移出源地并向东南方向移动 700hPa 垂直速度场上 ( 图略 ) 滇中到滇东北存在 hpa s -1 的上升速度中心, 该中心一直向上延伸到 400hPa 附近, 说明对流层中层存在强烈的上升运动 850hPa 温度场上云南中部到贵州北部有一暖舌, 重庆和威宁之间有一 1420gpm 西南涡生成, 伴随 23 的暖中心, 表现为暖性涡 MCC 生成于冷锋前异常暖区中, 出现在 850hPa 西南涡西侧 1.2 低空西南急流 6 月 30 日 08 时 700hPa 高度场上云南北部到重庆境内 (26~30 N) 有一支大于 12m s -1 的低空西南急流, 其中威宁出现了 14m s -1 的急流核, 地面图上冷锋位于四川盆地北部从 30 日 20 时天气系统综合图 ( 图 1b) 分析, 随着冷锋南压到昭通北部,700hPa 西南急流南移到云南中部到贵州北部 (25~28 N), 威宁 14m s -1 的急流核维持, 贵阳西

大气科学学报６９图１２年６月日２时天气图第卷２Ｐ高度场实线单位ｍ温度场虚线单位和风场单位ｍｂＰ温度场实线单位和风场单位ｍ斜线阴影区为暴雨区灰色底图为ＦＹ２Ｃ红外卫星云图Ｆ１Ｔｗ２ＢＳＴＪ２ｍｍｗｍ２ＰｂｍｗｍＰｂｙｂｍＦＹ２Ｃｍ南风由时的１ｍ增加到１４ｍＭＣＣ映了

Δθ θ θ 低空急流则来自南海两支低空急流从不同的方向指数大于图２表现为稳定层结不利于对流把水汽源源不断向高纬度输送为暴雨的发生提供的发展２日随着冷空气的侵入稳定的逆温层了动力热力和水汽条件２Ｐ青藏高压北侧副被打破 θ随高度递减２９日 Δθ ６２增加到１热带西风急流和低空急流的耦合作用为大范围暴Ｋ指数增加到９Ｓ指数减小到２形成雨的发生

3 大气科学学报６９图１２年６月日２时天气图第卷２Ｐ高度场实线单位ｍ温度场虚线单位和风场单位ｍｂＰ温度场实线单位和风场单位ｍ斜线阴影区为暴雨区灰色底图为ＦＹ２Ｃ红外卫星云图Ｆ１Ｔｗ２ＢＳＴＪ２ｍｍｗｍ２ＰｂｍｗｍＰｂｙｂｍＦＹ２Ｃｍ南风由时的１ｍ增加到１４ｍＭＣＣ映了ＭＣＣ生成区的局地变化特征从宜宾探空曲生成于７Ｐ低空西南急流左前侧另在线图略可以判断过程发生前６月２２６日存在Ｐ广西境内有一支１２ｍ的低空西南急流逆温层逆温层以下形成稳定的暖干盖有利于暖湿ＭＣＣ生成于急流北侧偏南风最大值前端的强暖平能量的积累Ｐ和Ｐ假相当位温 θ 之差流区中７Ｐ低空急流来自孟加拉湾Ｐ小于９Ｋ指数小于Ｓ Δθ θ θ 低空急流则来自南海两支低空急流从不同的方向指数大于图２表现为稳定层结不利于对流把水汽源源不断向高纬度输送为暴雨的发生提供的发展２日随着冷空气的侵入稳定的逆温层了动力热力和水汽条件２Ｐ青藏高压北侧副被打破 θ随高度递减２９日 Δθ ６２增加到１热带西风急流和低空急流的耦合作用为大范围暴Ｋ指数增加到９Ｓ指数减小到２形成雨的发生发展提供了动力条件１１４１位势稳定度宜宾位于ＭＣＣ生成区北侧宜宾探空资料反条件不稳定层结有利于深对流的发展７月１日时以后随着位势不稳定能量释放不稳定层结消失６月日２时宜宾风速随高度顺转由低图２２年６月２日至７月１日２时宜宾Ｋ指数 Δθ 单位Ｓ指数单位和 θ θ ＣＡＰＥ单位ＪｋＦ２Ｋｘ Δθ ｑｍｗＳｘ θ θ θ ＣＡＰＥＪｋｍ２ＢＳＴ２Ｊ２ＢＳＴ１ＪＹｂ

第６期马红等一次西南涡引发ＭＣＣ暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析层的东北风转为高层的西北风为暖平流特征２６日对流有效位能ＣＡＰＥ接近于Ｊｋ２７日开始上升２９日达到峰值１４２４Ｊｋ日降水６９１水已经开始出现强降水区位于宜宾南部和昭通东部７月１日时ＭＣＣ稳定少动呈准静止状态４ＪｋＣＡＰＥ的巨大变

4 第６期马红等一次西南涡引发ＭＣＣ暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析层的东北风转为高层的西北风为暖平流特征２６日对流有效位能ＣＡＰＥ接近于Ｊｋ２７日开始上升２９日达到峰值１４２４Ｊｋ日降水６９１水已经开始出现强降水区位于宜宾南部和昭通东部７月１日时ＭＣＣ稳定少动呈准静止状态４ＪｋＣＡＰＥ的巨大变出现后迅速降低到９单体Ａ南移进入ＭＣＣ导致ＭＣＣ强度迅速增强化表明前期有大量的能量积累暴雨发生后有效位小于２的内部冷云区面积增加到２４９１能充分释放降水减弱消失ｋｍ２小于２的红外温度冷云罩面积增加到２卫星云图中尺度对流复合体的演变特征４１ｋｍ２偏心率变为７１长轴７６ｋｍ短轴６ｋｍ２内面积扩大了约２倍ＭＣＣ强中心仍旧滞留在昭通东部到四川盆地南部时从卫星云图分析发现过程先后在川西高原和单体Ａ完全并入ＭＣＣ形成单体Ｃ强中心向西移四川盆地南部出现两个较强对流云团结合高空资动最冷云顶出现在ＭＣＣ的前沿暴雨区也随之西料分析可以判断Ｐ西南涡诱发了四川盆地南南移其后部出现大面积层状云降水系统ＭＣＣ在部对流云团的生成该对流云团发展形成的中尺度其南侧引发了一条外流边界ＤＤ表现为弧状积云对流复合体ＭＣＣ是暴雨的直接影响系统７线６时ＭＣＣ云体开始分散结构变得松散衰变Ｐ西南涡诱发了川西高原对流云团的生成该对为涡旋云系水平尺度达１ｋｍ以上不再具有流云团并入ＭＣＣ后导致ＭＣＣ迅速加强并向西ＭＣＣ特征原ＭＣＣ的外流边界ＤＤ触发了新的对移动流单体Ｅ造成二次对流的发展从地面附近到冷ＦＹ２Ｃ红外卫星云图上图６月日１６时外流边界顶的辐合导致了沿外流边界以及外流边界在巴塘附近有一对流单体Ａ生成１９时对流单体Ａ之上的垂直运动它维持着该地区云的产生１６９加强并向东移出源地同时在四川盆地南部有一对时云罩解体涡旋云系减弱混合在大尺度气流之中流单体Ｂ生成２时单体Ａ在向南移动的过程中对流单体Ｅ发展加强形成新的风暴这一风暴正发展加强单体Ｂ稳定少动强度加强２２时单体在产生自己的外流边界ＦＦ之后单体Ｅ不断发展Ａ快速南移向单体Ｂ靠近单体Ｂ迅速发展外加强并向南移动影响云南南部及以南地区形为椭圆形最冷云顶红外温度达２出现在对流云团中心附近小于２的内部冷云区面积达到１１ｋｍ２小于２的红外温度冷云２罩面积达到１７１ｋｍ偏心率为４长轴多普勒雷达回波特征暴雨是各种尺度天气系统相互作用的产物卫４６ｋｍ短轴ｋｍ满足上述条件的持续时间约星云图上造成这次暴雨的ＭＣＣ属于 α中尺度系统而多普勒雷达则探测到ＭＣＣ内部的各种 β中为７符合Ｍｘ１定义的ＭＣＣ特征此时降尺度系统更细致地反映ＭＣＣ的内核结构图２年６月日１６时至７月１日９时ＦＹ２Ｃ红外卫星云图ＭＣＣ演变特征ＦＦＹ２Ｃｍｍ１６ＢＳＴＪ９ＢＳＴ１Ｊ

5 692 大气科学学报第 33 卷根据昭通自动站资料 ( 图 4), 强降水过程可分为两个阶段第 1 阶段为对流性降水阶段, 雨强较强, 持续时间较短, 出现在 6 月 30 日 21 时到 7 月 1 日 03 时, 有两个暴雨中心, 一个位于东北部 50km 附近, 其中镇雄林口自动站 6h 雨量达 126 5mm, 坪上达 97 4mm(21:00 03:00); 另一个暴雨中心位于西北部 60km 附近, 其中永善马楠自动站 5h 雨量达 81 7mm(22:00 03:00) 第 2 阶段为层状云降水阶段, 雨强较弱, 持续时间较长, 出现在 7 月 1 日 03 时到 15 时, 有一个暴雨中心位于西南部 50km 附近, 其中巧家东坪自动站 6h 雨量达 71 3 mm(02:00 08:00) 3.1 基本反射率因子特征利用昭通 CINRAD/CC 多普勒天气雷达回波资料, 根据雷达回波特征并结合自动站降水资料, 将本次降水过程分为对流性降水和层状云降水两个阶段 1) 对流性降水阶段从卫星云图 ( 图 3) 分析, 6 月 30 日 19 时四川盆地南部对流云团 B 已经开始出现, 受昭通雷达可探测范围限制,21 时后才有回波反映 22 时对流云团 B 已发展为典型的 MCC, 雷达开始捕捉到 MCC 的西部前沿部分基本反射率因子图 ( 图 5) 上,22 时可以看到在雷达东方有南北向回波出现, 西北方及北方有分散块状回波出现 7 月 1 日 00 时随着川西高原对流云团 A 南移进入 MCC, 两个回波带在北部汇合 01 时开始由于 MCC 强中心向西移动,MCC 内核位于雷达附近, 因而可以探测到成熟阶段 MCC 的内核结构此时回波面积迅速扩大, 在雷达东北方出现长约 60km 的人字形回波带 ( 加框部分 ), 该回波带上分布了多处 50dBZ 以上的强回波点, 最强处达 58dBZ, 回波顶高为 16km, 大于 40dBZ 的回波高 8km 同时北方出现分散的强回波块 01:32 人字形回波消失, 北方强回波块发展加强形成平行短带回波 ( 加框部分 ) 人字形回波和平行短带回波分别造成了东北部和西北部暴雨中心 03:00( 图略 ) 以后强回波南移到测站南方, 回波以东西向短带回波为主 2) 层状云降水阶段 1 日 03 时以后对流回波开始演变为层状云降水回波, 回波分布较均匀, 强度减小, 降水进入第 2 阶段 05:01 出现圆环状零图年 6 月 30 日 20 时至 7 月 1 日 08 时自动站逐时实况降水量 ( 单位 :mm) a. 林口 ;b 坪上.c. 马楠 ;d. 东坪 Fig.4 1 hrprecipitation(mm)observedatautomaticweatherstationsfrom20:00bst30juneto08:00bst1july2008 a.linkou;b.pingshang;c.manan;d.dongping

第６期马红等一次西南涡引发ＭＣＣ暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析６９图２年６月日２２时至７月１日时雷达基本反射率因子Ｒ１２为２４仰角其余为４仰角单位ＢＺ距离圈每圈ｋｍ和径向速度Ｖ１为仰角其余为４仰角单位ｍＦＴｂｙＲ２４１２ＢＳＴ４ｍＢＺｂｗｗｊｋｍｙＶ１ＢＳＴ４ｍｍＤ

6 第６期马红等一次西南涡引发ＭＣＣ暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析６９图２年６月日２２时至７月１日时雷达基本反射率因子Ｒ１２为２４仰角其余为４仰角单位ＢＺ距离圈每圈ｋｍ和径向速度Ｖ１为仰角其余为４仰角单位ｍＦＴｂｙＲ２４１２ＢＳＴ４ｍＢＺｂｗｗｊｋｍｙＶ１ＢＳＴ４ｍｍＤｗｍ２２２ＢＳＴＪ１ＢＳＴ１Ｊ度层亮带位于２ｋｍ高度附近大约持续这种风场不连续的现象和冷锋的风场结构十分相了１１４１从回波的演变特征看整体上回波具有自北向南移动的趋势似１７冷锋从西北方移近雷达锋后为西北风负速度中心达１ｍ锋前为西南风从而形成风２径向速度特征向切变冷暖气流的交汇导致了对流的加强此时１对流性降水阶段径向速度图图上６月日２２时当ＭＣＣ从东北方进入测站时雷达在东北方７１ｋｍ处正速度区内出现了逆风区加框部分逆风区位于４ｋｍ高度以上对应基本４ｍ的正负速度中探测到东北方西南急流及１反射率因子上人字形回波位置比人字形回波心表现为气旋性辐合流场７月１日时西南急偏东逆风区与暴雨的关系张沛源和陈荣林１进流加强正速度中心数值增加到２２ｍ明显大行了深入的研究认为逆风区反映了局部中尺度垂于负速度中心数值气旋性辐合流场加强由于雷直环流的形成有利于强降水的发生并将逆风区的达东北方２ｋｍ附近有约４的山脉阻挡无法探出现作为暴雨发生的主要判据之一测到低层的速度特征但沿４６径向的径向速度垂１２沿７径向ＶＣＳ上图６ｂ逆风区向上直剖面图ＶＣＳ上图６可以看出７ｋｍ高度范扩展到６１２ｋｍ高度范围内逆风区西侧１２ｋｍ以围内出现一条零速度线零速度线以下为１上存在风暴顶辐散逆风区持续了１后消失ｍ以下的西南暖湿气流以上为２ｍ以逆风区出现的位置地面出现了短时强降水其中镇下的偏东气流说明ＭＣＣ前沿中层以下有强气流７ｍｍ雄林口自动站２降水达７流入中层以上则有的强气流流出零速度线随高２坪上２雨量达７ｍｍ２度增加向正速度区倾斜说明风随高度顺转为暖平图４人字形回波带是人字形切变在雷达流特征这条零速度线可以看成是相对气流的汇合回波上的反映配合逆风区和风暴顶辐散的出现直线表现出成熟阶段ＭＣＣ中低层辐合的特征并导接造成了短时强降水抬高雷达仰角可以发现雷达致其内部出现强烈的上升气流正北方正速度区内４ｋｍ高度附近存在另一个较强１时云团合并后正负速度区面积迅速扩大西逆风区图略和基本反射率因子上平行短带回波南急流轴线穿过雷达站出现了穿过雷达的Ｓ型相对应位置比平行短带回波偏东沿雷达径零速度线及牛眼型结构体现了强暖平流大范围辐合风场特征此时强降水出现在急流轴的左侧上２７ｋｍ为１ｍ以下的向的ＶＣＳ图６西南气流７ｋｍ以上为强偏北气流距雷达４雷达西北方６ｋｍ范围内Ｓ型零速度线北段ｋｍ处１ｋｍ高度有２ｍ的负速度中心出现一个明显直角零速度线为ＮＥＳＷ走向靠说明中层维持强西南暖湿输送而高层冷空气已侵近雷达一侧为正速度区远离雷达一侧为负速度区入到雷达站附近２ｋｍ以下有流向雷达的偏北气

大气科学学报６９４第卷图６２年７月１日沿不同径向的径向速度垂直剖面ＶＣＳ单位ｍ沿４６ｂ沿７沿沿２９６ＴｙＲＶＣＳｍＤｗＪｙ１Ｆ２４６ｂ７２９流且西北方ｋｍ内零速度线北段呈现出反Ｓ因子首先在正北方７ｋｍ附近出现强度最大达６型冷平流特征

１时回波面积扩大Ｓ型零速度线消失暖平流结构破坏且顶高大于１４ｋｍ的区域集中在人字形回波出现东北方出现中低层辐散预示降水强度减弱南下冷的地方层状云降水阶段回波分布均匀最大反射空气和加强的西南急流在雷达西南方交汇在雷达西率因子小于等于４ＢＺ回波顶高降低到１ｋｍ以南方４ｋ

各项指标的大幅下降是对流性降水向层状云降水转够维持辐合线的水汽供应使其得以稳定发展并长时化的标志由于风暴距离雷达太近而不能完全扫描间维持沿２９径向几乎和辐合线垂直ＶＣＳ上到风暴顶造成雷达附近ＥＴ和ＶＩＬ值偏低图６可以看到辐合线位于２ｋｍ高度以下辐合４２垂直风廓线ＶＷＰ

但从低层到高层均有强西南暖湿气流进探测范围其西部边缘距雷达７ｋｍ左右雷达６入ＭＣＣ相对气流辐合减弱失去中尺度组织结构ｋｍ范围内回波稀少无法得到完整的垂直风廓线降水强度减小时以后正负速度中心数值减小２随着ＭＣＣ移近测站雷达开始探测到完整的入流急流减弱降水趋于结束垂直风廓线其中１ｋ

7 大气科学学报６９４第卷图６２年７月１日沿不同径向的径向速度垂直剖面ＶＣＳ单位ｍ沿４６ｂ沿７沿沿２９６ＴｙＲＶＣＳｍＤｗＪｙ１Ｆ２４６ｂ７２９流且西北方ｋｍ内零速度线北段呈现出反Ｓ因子首先在正北方７ｋｍ附近出现强度最大达６型冷平流特征图加圈部分说明冷锋已移到雷ＢＺ对应回波顶高在１４ｋｍ以上７月１日时达站西北侧云团合并后４ＢＺ以上强回波面积扩大为东西向２层状云降水阶段时图后冷锋加强南带状分布西北方和东北方分别有两个回波顶高大ｍ以上的负速度区移西南气流加强西南方２于１４ｋｍ的中心和两个暴雨中心对应１时回波面积扩大Ｓ型零速度线消失暖平流结构破坏且顶高大于１４ｋｍ的区域集中在人字形回波出现东北方出现中低层辐散预示降水强度减弱南下冷的地方层状云降水阶段回波分布均匀最大反射空气和加强的西南急流在雷达西南方交汇在雷达西率因子小于等于４ＢＺ回波顶高降低到１ｋｍ以南方４ｋｍ附近形成一条长约ｋｍ的 β中尺度辐下对流性降水阶段垂直累积液态水含量最大达合线强降水中心南移这条辐合线结构稳定持续４ｋｍ２层状云降水阶段降低到１ｋｍ２以时间较长约为１和南部维持时间较长的降水相下由此可见各项指标大值区和暴雨中心相对应对应由于辐合线前强西南急流的暖湿输送从而能各项指标的大幅下降是对流性降水向层状云降水转够维持辐合线的水汽供应使其得以稳定发展并长时化的标志由于风暴距离雷达太近而不能完全扫描间维持沿２９径向几乎和辐合线垂直ＶＣＳ上到风暴顶造成雷达附近ＥＴ和ＶＩＬ值偏低图６可以看到辐合线位于２ｋｍ高度以下辐合４２垂直风廓线ＶＷＰ线以下为偏北气流以上为入流中心达２２ｍ的垂直风廓线ＶＷＰ代表雷达站附近ｋｍ左强西南急流高层ｋｍ以上可以看到风暴顶辐散右范围内风场的垂直分布情况图为１间隔可见层状云降水阶段仍然存在低层辐合和高层辐散ＶＷＰ产品６月日２１７ＭＣＣ从东部进入雷达的动力特征但从低层到高层均有强西南暖湿气流进探测范围其西部边缘距雷达７ｋｍ左右雷达６入ＭＣＣ相对气流辐合减弱失去中尺度组织结构ｋｍ范围内回波稀少无法得到完整的垂直风廓线降水强度减小时以后正负速度中心数值减小２随着ＭＣＣ移近测站雷达开始探测到完整的入流急流减弱降水趋于结束垂直风廓线其中１ｋｍ以下无资料区为雷达运行４多普勒雷达二次产品分析４１组合反射率ＣＲ回波顶高ＥＴ垂直累积液态水含量ＶＩＬ由图７可以看出对流性降水阶段最大反射率模式探测不到的区域此时平均风场从低层到高层风向逐渐顺转说明有深厚的暖平流维持其中低层２１２４ｋｍ处有一强垂直风切变切变层以下为东南风以上顺转为西南风２ｋｍ以上继续顺转为西北风１７ｋｍ以上转为偏北风中高层

２ｋｍ高度范围内的西北风被西南风取代在降水加强阶段２２６４６高层１７６６４出现１４整个西南风层厚度加大４１２ｋｍ高度范围内出现了２ｍ以上的偏北ｍ以上的强西南气流７４开始西南风层逐风急流

8 第６期马红等一次西南涡引发ＭＣＣ暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析６９图７２年６月日２２时至７月１日时雷达组合反射率ＣＲ单位ＢＺ回波顶高ＥＴ单位ｋｍ和垂直累积液态Ｌ单位ｋｍ２产品的时间演变水含量ＶＩＦ７ＴｍｙＣＲＢＺＥＴｋｍｙｑＶＩＬｋｍ２Ｄｗｍ２２２ＢＳＴＪ１ＢＳＴ１Ｊ图２年６月日２１时至７月１日１１时雷达垂直风廓线产品ＶＷＰ单位ｍＦＴｗＶＷＰｍＤｗｍ２１７ＢＳＴＪ１１６ＢＳＴ１Ｊ２ｋｍ高度范围内的西北风被西南风取代在降水加强阶段２２６４６高层１７６６４出现１４整个西南风层厚度加大４１２ｋｍ高度范围内出现了２ｍ以上的偏北ｍ以上的强西南气流７４开始西南风层逐风急流说明高层有冷空气侵入冷空气叠加在深厚渐被西北风取代且西北风层顶高不断降低降水强暖平流之上加剧了暴雨区层结不稳定性也说明对度减弱由此可见西南急流的建立维持和消失与流层顶存在强辐散层偏北风急流出现的时间和第降水强度有较好的对应关系一阶段强降水时间２２有较好的对应

9 696 大气科学学报第 33 卷关系 01:59 02:58 低层 2 1~3 7km 处出现了厚度达 1 6km 的大量 ND 字符根据 VWP 产品算 [17] 法可以判断, 造成 ND 字符的原因是方差或对称性太大, 数据被舍弃这说明风场中的小尺度扰动较为活跃, 且对流层低层的风场扰动比中高层强烈 04:56ND 字符消失, 原位于 2 1~2 4km 的强垂直风切变上升到 3 0~3 4km 处切变层以下为东北风, 且风向随高度增加逆转, 说明有冷平流侵入到低层切变层持续到 07:54 后消失 ND 字符和低层强垂直风切变出现的时间与强降水时段 (22:00 05:00) 有较好的对应关系深厚的暖平流为暴雨区提供了持续不断的水汽和热量输送, 低层强垂直风切变和高层强辐散层为暴雨提供了充足的动力条件 5 结论和讨论 1)850hPa 四川盆地南部西南涡和 700hPa 青藏高原东南缘西南涡的相互作用是 MCC 的主要诱发因素高低空急流的耦合作用低层强垂直风切变和高层强辐散为大范围暴雨的发生发展提供了充足的动力条件深厚的暖平流为暴雨区提供了持续不断的水汽和热量输送, 冷锋南移触发了不稳定能量的释放 2) 雷达回波显示出成熟阶段 MCC 内部中低层辐合和高层辐散的动力特征, 其前沿中层以下有强气流进入系统, 中层以上则有强气流流出消散阶段从低层到高层都有强西南气流进入 MCC, 相对气流辐合减弱, 失去中尺度组织结构 3) 人字形回波是人字形切变在雷达回波上的反映, 配合多个逆风区的出现说明,MCC 内部可能存在多个 β 中尺度对流系统, 直接造成多个暴雨中心降水加强阶段风场中的小尺度扰动较为活跃, 且对流层低层的风场扰动比中高层强烈低层 β 中尺度辐合线是层状云降水稳定发展和长时间维持的原因 4)MCC 生成前本地有大量不稳定能量累积, CAPE 的变化反映了暴雨天气过程的演变, 对暴雨预报有指示意义人字形回波平行短带回波和逆风区的出现时间和地面强降水时段相对应, 是降水加强的时间信号组合反射率回波顶高和垂直累积液态水含量等大值区与暴雨中心相对应, 各项指标的大幅下降是对流性降水向层状云降水转化的标志垂直风廓线显示出西南急流的建立和维持时间以及低层强垂直风切变出现的时间与强降水时段有较好的对应关系, 对于暴雨临近预报有指导作用卫星云图反映出 MCC 的演变特征, 卫星云图和雷达资料结合应用是 MCC 跟踪监测的重要手段参考文献 : [1] 顾清源, 周春花, 青泉, 等. 一次西南低涡特大暴雨过程的中尺度特征分析 [J]. 气象,2008,37(4): [2] 张秀年, 段旭. 低纬高原西南涡暴雨分析 [J]. 高原气象,2005, 24(6): [3] 赵思雄, 傅慎明.2004 年 9 月川渝大暴雨期间西南低涡结构及其环境场的分析 [J]. 大气科学,2007,31(6): [4] 周国兵, 沈桐立, 韩余. 重庆 9 4 特大暴雨天气过程数值模拟分析 [J]. 气象科学,2006,26(5): [5] 张腾飞, 张杰, 马联翔. 一次西南涡影响云南强降水过程分析 [J]. 气象科学,2006,26(4): [6] 高安宁, 陈见, 李生艳, 等. 两次西南低涡造成广西暴雨差异的对比分析 [J]. 气象科学,2009,29(4): [7] 段旭, 李英. 低纬高原地区一次中尺度对流复合体个例研究 [J]. 大气科学,2001,25(5): [8] 覃丹宇, 江吉喜, 方宗义, 等.MCC 和一般暴雨云团发生发展的物理条件差异 [J]. 应用气象学报,2004,15(5): [9] 井宇, 井喜, 王瑞, 等. 黄河中游一次 MCC 致洪暴雨综合诊断分析 [J]. 气象,2008,34(3): [10] 陈永林, 杨引明, 曹晓岗, 等. 上海 0185 特大暴雨的中尺度强对流系统活动特征及其环流背景的分析研究 [J]. 应用气象学报,2007,18(1): [11] 井喜, 井宇, 李明娟, 等. 淮河流域一次 MCC 的环境流场及动力分析 [J]. 高原气象,2008,27(2): [12] 张晰莹, 王承伟. 高纬地区罕见的 MCC 卫星云图特征分析 [J]. 南京气象学院学报,2007,30(3): [13] 朱乾根, 周伟灿, 张海霞. 高低空急流耦合对长江中游强暴雨形成的机理研究 [J]. 南京气象学院学报,2001,24(3): [14] 沈桐立, 崔丽曼, 陈海山.2002 年 6 月日暴雨的诊断分析和数值试验 [J]. 大气科学学报,2009,32(4): [15] MaddoxR A.Mesoscaleconvectivecomplex[J].BulAmer MeteorSoc,1980,61: [16] 许健民, 方宗义, 卢乃锰, 等. 卫星与雷达图象在天气预报中的应用 [M]. 北京 : 科学出版社,1998: [17] 俞小鼎, 姚秀萍, 熊廷南, 等. 多普勒天气雷达原理与业务应用 [M]. 北京 : 气象出版社,2006: [18] 张沛源, 陈荣林. 多普勒雷达速度图上的暴雨判据研究 [J]. 应用气象学报,1995,6(3): ( 责任编辑 : 倪东鸿 )

气象第卷第期对流不稳定度

气象第卷第期对流不稳定度张芳华张涛周庆亮杨克明国家气象中心北京中国气象科学研究院灾害天气重点实验室利用上海自动观测站资料的逐小时分析资料水汽云图和多普勒雷达探测等资料对年月日上海飑线天气过程进行天气动力学诊断分析结果表明上海处在上干冷下暖湿的不稳定大气层结中对流层上层干冷空气的侵入和边界层暖湿气流强烈辐合是飑线天气的触发机制飑线以断续线型与后续线型相结合的型式形成在对流单体的右侧不断新生单体