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

第 33 卷第 6 期 大气科学学报 Vol.33No.6 2010 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):688 696. MaHong,ZhengXiang biao,huyong,etal.analysesonsatelitecloudimagesanddopplerradarechofeaturesofamccrainstormcausedbysouth westvortex[j].transatmossci,2010,33(6):688 696. 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 650091;2. 云南省昭通市气象局, 云南昭通 657000) 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 :P458.121.1 文献标识码 :A 文章编号 :1674 7097(2010)06 0688 09 AnalysesonSateliteCloudImagesandDopplerRadarEchoFeatures ofamccrainstorm CausedbySouthwestVortex MAHong 1,2,ZHENGXiang biao 2,HUYong 2,ZENGTing yu 2,ZHENGHong 2 (1.DepartmentofAtmosphericSciences,YunnanUniversity,Kunming 650091,China; 2.ZhaotongMeteorologicalOficeofYunnanProvince,Zhaotong 657000,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 :2009 09 07; 改回日期 :2010 02 20 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.

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 689 0 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 700 850hPa 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 14 10-5 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 -20 10-3 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１ ２ 年 ６月 日 ２ 时天气图 第 卷 ２ Ｐ高度场 实线 单位 ｍ 温度场 虚线 单位 和风场 单位 ｍ ｂ Ｐ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 ＦＹ ２Ｃ红外 卫星云图 Ｆ １ Ｔ ｗ ２ ＢＳＴ Ｊ ２ ｍ ｍ ｗ ｍ ２ Ｐ ｂ ｍ ｗ ｍ Ｐ ｂ ｙｂ ｍ ＦＹ ２ Ｃ ｍ 南风由 时的 １ ｍ 增加到 １４ｍ ＭＣＣ 映了 ＭＣＣ生成区的局地变化特征 从宜宾探空曲 生成 于 ７ Ｐ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 ２ ２６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 ７ Ｐ低空急流来自孟加拉湾 Ｐ 小于 ９ Ｋ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 ２ Ｐ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 ９ Ｓ指数减小到 ２ 形成 雨的发生 发展提供了动力条件 １ １ ４ １ 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２ ２ 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Ｊ ｋ Ｆ ２ Ｋ ｘ Δθ ｑ ｍ ｗ Ｓ ｘ θ θ θ ＣＡＰＥ Ｊ ｋ ｍ２ ＢＳＴ２ Ｊ ２ ＢＳＴ１Ｊ Ｙ ｂ

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 ２ ６ 日对流有效位能 ＣＡＰＥ接近于 Ｊ ｋ ２ ７日开 始上升 ２９日达到峰值１ ４ ２４Ｊ ｋ 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 ４Ｊ ｋ ＣＡＰＥ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 ２ ４９ １ 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 ４ １ ｋｍ２ 偏心率变为 ７１ 长轴 ７６ｋｍ 短 轴 ６ｋｍ ２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 ＦＹ ２Ｃ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 １６ ９ 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 １ １ ｋ ｍ２ 小于 ２ 的红外温度冷云 ２ 罩面积达到 １７ １ ｋｍ 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 ４６ｋ ｍ 短轴 ｋ ｍ 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 Ｍ ｘ １ 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 １ ６时至 ７月 １日 ９时 ＦＹ ２Ｃ红外卫星云图 ＭＣＣ演变特征 Ｆ ＦＹ ２Ｃ ｍ ｍ１ ６ ＢＳＴ Ｊ ９ ＢＳＴ１Ｊ

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 4 2008 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 ２ ２时至 ７月 １日 时雷达基本反射率因子 Ｒ １ ２为 ２ ４ 仰角 其余为 ４ 仰角 单位 ＢＺ 距 离圈每圈 ｋ ｍ 和径向速度 Ｖ １为 仰角 其余为 ４ 仰角 单位ｍ Ｆ Ｔ ｂ ｙ Ｒ ２ ４ １ ２ＢＳＴ ４ ｍ ＢＺ ｂ ｗ ｗ ｊ ｋ ｍ ｙ Ｖ １ＢＳＴ ４ ｍ ｍ Ｄ ｗ ｍ２ ２ ２ＢＳＴ Ｊ １ＢＳＴ１Ｊ 度层亮带 位于 ２ ｋ ｍ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１ １ ４ １ 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 ７ １ ｋ ｍ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 ２ｋ ｍ 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 １ ２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 ７ｋ ｍ高度范 扩展到 ６ １ ２ｋｍ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 ７ ｍｍ 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 ７ｍｍ ２ 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 ２ ７ｋｍ 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 ６ ｋｍ范围内 Ｓ 型零速度线北段 ｋｍ处 １ ｋ ｍ 高度有 ２ｍ 的负速度中心 出现一个明显直角 零速度线为 ＮＥ ＳＷ 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 ２ｋ ｍ以下有流向雷达的偏北气

大气科学学报 ６９４ 第 卷 图６ ２ 年 ７月 １日沿不同径向的径向速度垂直剖面 ＶＣＳ 单位ｍ 沿 ４ ６ ｂ 沿 ７ 沿 沿 ２ ９ ６ Ｔ ｙ Ｒ ＶＣＳ ｍ Ｄ ｗ Ｊ ｙ１ Ｆ ２ ４ ６ ｂ ７ ２ ９ 流 且西北方 ｋ ｍ 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 ４ ｋ ｍ附近形成一条长约 ｋ ｍ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 ４ｋ ｍ ２ 层状云降水阶段降低到 １ｋ ｍ ２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 ２ ９ 径向 几乎和辐合线垂直 ＶＣＳ上 到风暴顶 造成雷达附近 ＥＴ和 ＶＩ Ｌ值偏低 图 ６ 可以看到辐合线位于 ２ ｋ ｍ高度以下 辐合 ４ ２ 垂直风廓线 ＶＷＰ 线以下为偏北气流 以上为入流中心达 ２ ２ｍ 的 垂直风廓线 ＶＷＰ 代表雷达站附近 ｋｍ 左 强西南急流 高层 ｋ ｍ 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 ２１ ７ＭＣＣ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 １ｋ ｍ以下无资料区为雷达运行 ４ 多普勒雷达二次产品分析 ４ １ 组合反射率 ＣＲ 回波顶高 ＥＴ 垂直累积 液态水含量 ＶＩ Ｌ 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 ２ １ ２４ｋｍ 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

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７ ２ 年 ６月 日 ２ ２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ｋ ｍ 和垂直累积液态 Ｌ 单位ｋ ｍ ２ 产品的时间演变 水含量 ＶＩ Ｆ ７ Ｔ ｍ ｙ ＣＲ ＢＺ ＥＴ ｋ ｍ ｙ ｑ ＶＩ Ｌ ｋ ｍ ２ Ｄ ｗ ｍ２ ２ ２ＢＳＴ Ｊ １ＢＳＴ１Ｊ 图 ２ 年 ６月 日 ２ １时至 ７月 １日 １ １时雷达垂直风廓线产品 ＶＷＰ 单位ｍ Ｆ Ｔ ｗ ＶＷＰ ｍ Ｄ ｗ ｍ２ １ ７ＢＳＴ Ｊ １ １ ６ＢＳＴ１Ｊ ２ ｋｍ 高度范围内的西北风被西南风取代 在降水 加 强 阶 段 ２２６ ４６高 层 １７ ６ ６４出 现 １ ４ 整 个 西 南 风 层 厚 度 加 大 ４ １ ２ｋｍ高度范围内出现了 ２ｍ 以上的偏北 ｍ 以上的强西南气流 ７ ４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

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):39 47. [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):941 947. [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):1058 1075. [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):572 577. [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):376 383. [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):557 563. [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):676 682. [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):590 600. [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):56 62. [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):29 34. [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):349 357. [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):390 395. [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): 308 313. [14] 沈桐立, 崔丽曼, 陈海山.2002 年 6 月 14 15 日暴雨的诊断分析和数值试验 [J]. 大气科学学报,2009,32(4):483 488. [15] MaddoxR A.Mesoscaleconvectivecomplex[J].BulAmer MeteorSoc,1980,61:1374 1387. [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,1998:312 344. [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,2006:58 217. [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):372 376. ( 责任编辑 : 倪东鸿 )