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,郑翔飚,胡勇,曾厅余,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)

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,郑洪2

(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)

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,850 hPa四川盆地南部西南涡引发的中尺度对流复合体(mesoscale convective complex,MCC)是暴雨的直接影响系统,700 hPa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。M CC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。M CC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。

西南涡;暴雨;M CC;雷达回波

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12 h降雨量超过50 mm,4个站降雨量超过100 mm,其中镇雄县(169 mm)和威信县(142 mm)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(mesoscale convective complex,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作。顾清源等[1]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构。张秀年和段旭[2]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线、变形场和气旋之中。赵思雄和傅慎明[3]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。周国兵等[4]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500～300hPa的风场辐合相关性非常好。张腾飞等[5]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西南方。高安宁等[6]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。段旭和李英[7]对低纬高原地区一次M CC的研究发现,M CC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M CC约大1倍。覃丹宇等[8]研究发现,M CC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。井宇等[9]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M CC的三维流场结构。陈永林等[10]研究发现,一个独立完整的近地面β中尺度气旋性环流构成了M CC的内核。井喜等[11]对淮河流域一次M CC的分析发现,来自北方的干侵入对M CC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M CC的生成、发展和维持提供了动力条件。张晰莹和王承伟[12]对高纬地区罕见M CC和非M CC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M CC发生发展的触发机制,M CC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M CC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,M CC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14×10-5s-1。温度场上有一冷舌从青藏高压内部伸到M CC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3 020 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-20×10-3hPa·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,重庆和威宁之间有一1 420gpm西南涡生成,伴随23℃的暖中心,表现为暖性涡。M CC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,贵阳西南风由08时的10m·s-1增加到14m·s-1,M CC生成于700hPa低空西南急流左前侧。另在850 hPa广西境内有一支12m·s-1的低空西南急流,M CC生成于急流北侧偏南风最大值前端的强暖平流区中。700hPa低空急流来自孟加拉湾,850hPa低空急流则来自南海,两支低空急流从不同的方向把水汽源源不断向高纬度输送,为暴雨的发生提供了动力、热力和水汽条件。200hPa青藏高压北侧副热带西风急流和低空急流的耦合作用,为大范围暴雨的发生、发展提供了动力条件[13-14]。

图1 2008年6月30日20时天气图 a.200hPa高度场(实线;单位:gpm)、温度场(虚线;单位:℃)和风场(单位:m·s-1);b.850hPa温度场(实线;单位:℃)和风场(单位:m·s-1)(斜线阴影区为暴雨区;灰色底图为FY-2C红外卫星云图)Fig.1 The weather charts at20:00BST30June2008 a.geopotential height(solid lines;units:gpm),temperature field(dashed lines;units:℃)and wind field(units:m·s-1)at200hPa;b.temperature field(units:℃)and wind field(units:m·s-1)at 850hPa(bias shaded areas are strong precipitation;gray base map is FY-2C infrared satellite cloud image)

1.3 位势稳定度

宜宾位于M CC生成区北侧,宜宾探空资料反映了M CC生成区的局地变化特征。从宜宾探空曲线(图略)可以判断过程发生前6月25—26日存在逆温层,逆温层以下形成稳定的暖干盖,有利于暖湿能量的积累,850hPa和500hPa假相当位温θse之差Δ θse(θse850-θse500)小于-9℃,K指数小于30℃,Si指数大于3℃(图2),表现为稳定层结,不利于对流的发展。28日,随着冷空气的侵入,稳定的逆温层被打破,θse随高度递减,29日Δ θse增加到16.2℃,K指数增加到39℃,Si指数减小到-2.0℃,形成条件不稳定层结,有利于深对流的发展。7月1日08时以后,随着位势不稳定能量释放,不稳定层结消失。6月30日20时,宜宾风速随高度顺转,由低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CA PE接近于0J·kg-1,27日开始上升,29日达到峰值1 842.4J·kg-1,30日降水出现后迅速降低到9.4J·kg-1。CA PE的巨大变化表明前期有大量的能量积累,暴雨发生后,有效位能充分释放,降水减弱消失。

图2 2008年6月25日至7月1日20时宜宾K指数、Δ θse(θse850-θse500;单位:℃)、Si指数(单位:℃)和CA PE(单位:J·kg-1)Fig.2 K index,Δ θse(θse850-θse500;θseis potential pseudo-equivalent temperature with unit of℃),Si index(units:℃),and CAPE(units:J·kg-1)from20:00BST25June to20:00BST1July2008in Yibin

2 卫星云图中尺度对流复合体的演变特征

从卫星云图分析发现,过程先后在川西高原和四川盆地南部出现两个较强对流云团,结合高空资料分析可以判断,850hPa西南涡诱发了四川盆地南部对流云团的生成,该对流云团发展形成的中尺度对流复合体(M CC)是暴雨的直接影响系统。700 hPa西南涡诱发了川西高原对流云团的生成,该对流云团并入M CC后导致M CC迅速加强并向西移动。

FY-2C红外卫星云图上(图3),6月30日16时在巴塘附近有一对流单体A生成,19时对流单体A加强并向东移出源地,同时在四川盆地南部有一对流单体B生成。20时单体A在向南移动的过程中发展加强,单体B稳定少动,强度加强。22时单体A快速南移,向单体B靠近。单体B迅速发展,外形为椭圆形,最冷云顶红外温度达-82℃,出现在对流云团中心附近,小于-52℃的内部冷云区面积达到1.05×105km2,小于-32℃的红外温度冷云罩面积达到1.37×105km2,偏心率为0.84(长轴456km,短轴383km),满足上述条件的持续时间约为7h,符合M addox[15]定义的M CC特征。此时降水已经开始出现,强降水区位于宜宾南部和昭通东部。

7月1日00时M CC稳定少动,呈准静止状态,单体A南移进入M CC,导致M CC强度迅速增强,小于-52℃的内部冷云区面积增加到2.49×105km2,小于-32℃的红外温度冷云罩面积增加到3.43×105km2,偏心率变为0.71(长轴786km,短轴556km),2h内面积扩大了约2.5倍。M CC强中心仍旧滞留在昭通东部到四川盆地南部。03时单体A完全并入M CC,形成单体C,强中心向西移动,最冷云顶出现在M CC的前沿,暴雨区也随之西南移,其后部出现大面积层状云降水系统。M CC在其南侧引发了一条外流边界DD,表现为弧状积云线。06时M CC云体开始分散,结构变得松散,衰变为涡旋云系,水平尺度达1 000km以上,不再具有M CC特征。原M CC的外流边界DD触发了新的对流单体E,造成二次对流的发展。从地面附近到冷外流边界顶的辐合导致了沿外流边界以及外流边界之上的垂直运动,它维持着该地区云的产生[16]。09时云罩解体,涡旋云系减弱混合在大尺度气流之中。对流单体E发展加强,形成新的风暴,这一风暴正在产生自己的外流边界FF。之后单体E不断发展加强并向南移动影响云南南部及以南地区。

3 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,卫星云图上造成这次暴雨的M CC属于α中尺度系统,而多普勒雷达则探测到M CC内部的各种β中尺度系统,更细致地反映M CC的内核结构。

图3 2008年6月30日16时至7月1日09时FY-2C红外卫星云图(M CC演变特征)Fig.3 FY-2C infrared satellite im ages from16:00BST30June to09:00BST1July2008

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M CC,雷达开始捕捉到M CC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M CC,两个回波带在北部汇合。01时开始由于M CC强中心向西移动,M CC内核位于雷达附近,因而可以探测到成熟阶段M CC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40dB Z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。

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-hr precipitation(mm)observed at automatic weather stations from20:00BST30June to08:00BST1July2008a.Linkou;b.Pingshang;c.Manan;d.Dongping

图5 2008年6月30日22时至7月1日05时雷达基本反射率因子(R;01:32为2.4°仰角,其余为3.4°仰角;单位:dBZ;距离圈每圈30km)和径向速度(V;05:01为0.5°仰角,其余为3.4°仰角;单位:m·s-1)Fig.5 The base reflectivity(R;2.4°elevation at01:32BST,and3.4°elevation at other time;units:dBZ;the distance between two adjacent circles is30km),and the radial velocity(V;0.5°elevation at05:01BST,and3.4°elevation at other time;units:m·s-1)of Doppler weather radar from22:02BST30June to05:01BST1July2008

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出现圆环状零度层亮带(位于2.5～3.5km高度附近),大约持续了11h(04:00—15:00)。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。

3.2 径向速度特征

1)对流性降水阶段。径向速度图(图5)上,6月30日22时,当M CC从东北方进入测站时,雷达探测到东北方西南急流及14m·s-1的正负速度中心,表现为气旋性辐合流场。7月1日00时西南急流加强,正速度中心数值增加到22m·s-1,明显大于负速度中心数值,气旋性辐合流场加强。由于雷达东北方20km附近有约45°的山脉阻挡,无法探测到低层的速度特征,但沿46°径向的径向速度垂直剖面图VCS上(图6a)可以看出,3～7km高度范围内出现一条零速度线,零速度线以下为15 m·s-1以下的西南暖湿气流,以上为20m·s-1以下的偏东气流,说明M CC前沿中层以下有强气流流入,中层以上则有的强气流流出。零速度线随高度增加向正速度区倾斜,说明风随高度顺转,为暖平流特征。这条零速度线可以看成是相对气流的汇合线,表现出成熟阶段M CC中低层辐合的特征,并导致其内部出现强烈的上升气流。

01时云团合并后正负速度区面积迅速扩大,西南急流轴线穿过雷达站,出现了穿过雷达的“S”型零速度线及“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。雷达西北方60～80km范围内“S”型零速度线北段出现一个明显直角,零速度线为N E—SW走向,靠近雷达一侧为正速度区,远离雷达一侧为负速度区,这种风场不连续的现象和冷锋的风场结构十分相似[17]。冷锋从西北方移近雷达,锋后为西北风,负速度中心达18m·s-1,锋前为西南风,从而形成风向切变,冷暖气流的交汇导致了对流的加强。此时在东北方70～100km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,对应基本反射率因子上“人”字形回波,位置比“人”字形回波偏东。逆风区与暴雨的关系,张沛源和陈荣林[18]进行了深入的研究,认为逆风区反映了局部中尺度垂直环流的形成,有利于强降水的发生,并将逆风区的出现作为暴雨发生的主要判据之一。

01:32沿87°径向VCS上(图6b),逆风区向上扩展到6～12km高度范围内,逆风区西侧12km以上存在风暴顶辐散。逆风区持续了1.5h后消失。逆风区出现的位置地面出现了短时强降水,其中镇雄林口自动站2h降水达77.5mm(00:00—02:00),坪上2h雨量达73.5mm(00:00—02:00)(图4)。“人”字形回波带是“人”字形切变在雷达回波上的反映,配合逆风区和风暴顶辐散的出现,直接造成了短时强降水。抬高雷达仰角可以发现雷达正北方正速度区内4km高度附近存在另一个较强逆风区(图略),和基本反射率因子上平行短带回波相对应,位置比平行短带回波偏东。沿335°雷达径向的VCS(图6c)上2～7km为10m·s-1以下的西南气流,7km以上为强偏北气流,距雷达30～40 km处8～10km高度有20m·s-1的负速度中心,说明中层维持强西南暖湿输送,而高层冷空气已侵入到雷达站附近。2km以下有流向雷达的偏北气流,且西北方50km内零速度线北段呈现出反“S”型冷平流特征(图5加圈部分),说明冷锋已移到雷达站西北侧。

图6 2008年7月1日沿不同径向的径向速度垂直剖面(VCS;单位:m·s-1) a.沿46°;b.沿87°;c.沿335°;d.沿239°Fig.6 The vertical cross-sections of radial velocity along Radar radial(VCS;units:m·s-1)of D oppler w eather radar on July1,2008 a.along46°;b.along87°;c.along335°;d.along239°

2)层状云降水阶段。05时(图5)后冷锋加强南移,西南气流加强,西南方20m·s-1以上的负速度区面积扩大,“S”型零速度线消失,暖平流结构破坏,且东北方出现中低层辐散,预示降水强度减弱。南下冷空气和加强的西南急流在雷达西南方交汇,在雷达西南方40km附近形成一条长约80km的β中尺度辐合线,强降水中心南移。这条辐合线结构稳定,持续时间较长(约为10h),和南部维持时间较长的降水相对应。由于辐合线前强西南急流的暖湿输送,从而能够维持辐合线的水汽供应,使其得以稳定发展并长时间维持。沿239°径向(几乎和辐合线垂直)VCS上(图6d)可以看到辐合线位于2.5km高度以下,辐合线以下为偏北气流,以上为入流中心达22m·s-1的强西南急流,高层8km以上可以看到风暴顶辐散。可见层状云降水阶段仍然存在低层辐合和高层辐散的动力特征,但从低层到高层均有强西南暖湿气流进入MCC,相对气流辐合减弱,失去中尺度组织结构,降水强度减小。08时以后正负速度中心数值减小,入流急流减弱,降水趋于结束。

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(V IL)

由图7可以看出,对流性降水阶段最大反射率因子首先在正北方75km附近出现,强度最大达60 dB Z,对应回波顶高在14km以上。7月1日00时云团合并后45dB Z以上强回波面积扩大,为东西向带状分布,西北方和东北方分别有两个回波顶高大于14km的中心,和两个暴雨中心对应。01时回波顶高大于14km的区域集中在“人”字形回波出现的地方。层状云降水阶段回波分布均匀,最大反射率因子小于等于45dBZ,回波顶高降低到10km以下。对流性降水阶段垂直累积液态水含量最大达45kg·m-2,层状云降水阶段降低到10kg·m-2以下。由此可见各项指标大值区和暴雨中心相对应,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。由于风暴距离雷达太近而不能完全扫描到风暴顶,造成雷达附近ET和V IL值偏低。

4.2 垂直风廓线(VW P)

垂直风廓线(VW P)代表雷达站附近50km左右范围内风场的垂直分布情况。图8为1h间隔VW P产品。6月30日21:57M CC从东部进入雷达探测范围,其西部边缘距雷达70km左右,雷达60 km范围内回波稀少,无法得到完整的垂直风廓线。23:55随着M CC移近测站,雷达开始探测到完整的垂直风廓线,其中1.8km以下无资料区为雷达运行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2.1～2.4km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,5.2km以上继续顺转为西北风,10.7km以上转为偏北风。00:55中高层5.2～8.5km高度范围内的西北风被西南风取代,整个西南风层厚度加大,04:56—06:54出现14 m·s-1以上的强西南气流。07:54开始西南风层逐渐被西北风取代,且西北风层顶高不断降低,降水强度减弱。由此可见,西南急流的建立、维持和消失与降水强度有较好的对应关系。

图7 2008年6月30日22时至7月1日05时雷达组合反射率(CR;单位:dBZ)、回波顶高(ET;单位:km)和垂直累积液态水含量(V IL;单位:kg·m-2)产品的时间演变Fig.7 The composite reflectivity(CR;units:dBZ),echo tops(ET;units:km),and vertically integrated liquid(V IL;units:kg·m-2)products of D opplerw eather radar from22:02BST30June to05:01BST1July2008

图8 2008年6月30日21时至7月1日11时雷达垂直风廓线产品(VW P;单位:m·s-1)Fig.8 The vertical wind profile(VW P;units:m·s-1)product of Doppler weather radar from21:57 BST30June to11:56BST1July2008

在降水加强阶段,22:56—04:56高层10.7～15.2km高度范围内出现了20m·s-1以上的偏北风急流,说明高层有冷空气侵入,冷空气叠加在深厚暖平流之上,加剧了暴雨区层结不稳定性,也说明对流层顶存在强辐散层。偏北风急流出现的时间和第一阶段强降水时间(22:00—03:00)有较好的对应关系。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VW P产品算法[17]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M CC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M CC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M CC,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,M CC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)M CC生成前本地有大量不稳定能量累积,CA PE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M CC的演变特征,卫星云图和雷达资料结合应用是M CC跟踪监测的重要手段。

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Analyses on Satellite Cloud Images and Doppler Radar Echo Features of a MCC Rainstorm Caused by Southwest Vortex

MA Hong1,2,ZHENG Xiang-biao2,HU Yong2,ZENG Ting-yu2,ZHENG Hong2

(1.Department of Atmospheric Sciences,Yunnan University,Kunming 650091,China;2.Zhaotong Meteorological Office of Yunnan Province,Zhaotong 657000,China)

Arainstorm occurred in the northeast of Yunnan Province and the south of Sichuan Basin from June 30 to July 1,2008 is analyzed based on routine observation data,automatic station data,satellite cloud images and Doppler weather radar data.The results show that the mesoscale convective complex(MCC)caused by the southwest vortex at 850 hPa in the south of Sichuan Basin is a system directly influencing the rainstorm.MCC is rapidly strengthened and moves westward after the combining with the mesoscale convective cloud cluster caused by the southwest vortex at 700 hPa in the southeast of Tibetan Plateau.MCC appears in the divergent region on the left of jet exit at high level and the convergent region at low level.The emergence of special structure echo like“人”character,parallel short belts echo and mid-altitude radial convergence(MARC)in radar echo picture indicate that there are severalβmesoscale convective system s in M CC,which directly cause the several heavy rainfall centers.In maturity stage of M CC,Radar echoes demonstrate the dynamic characteristics of low-level convergence and high-level divergence,with strong inflow below middle level and strong outflow above middle level.In dissipated stage of M CC,there is strong southwest inflow from low level to top level,in such a way that the convergence is weakened and the mesoscale structure disappears.

southwest vortex;rainstorm;mesoscale convective complex(MCC);radar echo

P458.121.1

A

1674-7097(2010)06-0688-09

2009-09-07;改回日期:2010-02-20

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”

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.

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.Ma Hong,Zheng Xiang-biao,Hu Yong,et al.Analyses on satellite cloud images and Doppler radar echo features of aMCC rainstorm caused by southwest vortex[J].Trans Atmos Sci,2010,33(6):688-696.

(责任编辑:倪东鸿)