宁夏北部一次短时暴雨中尺度对流系统的特征分析

纪晓玲,冯建民,穆建华,辛尧胜,马筛艳,聂晶鑫

(1.宁夏气象防灾减灾重点实验室,宁夏银川 750002;2.中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京 100081;3.宁夏气象台,宁夏银川 750002;4.宁夏气象服务中心,宁夏银川 750002)

宁夏北部一次短时暴雨中尺度对流系统的特征分析

纪晓玲1,2,3,冯建民1,穆建华3,辛尧胜3,马筛艳4,聂晶鑫3

(1.宁夏气象防灾减灾重点实验室,宁夏银川 750002;2.中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京 100081;3.宁夏气象台,宁夏银川 750002;4.宁夏气象服务中心,宁夏银川 750002)

利用自动站、闪电定位信息、多普勒雷达、卫星黑体亮温等气象资料,对2008年7月18日夜间宁夏石炭井的短时暴雨天气进行了分析。结果表明:此次单站短时暴雨是在“西高东低”的环流背景下,受东北冷涡后部横槽和低值系统影响,由两个相对较强的对流单体先后影响而后合并维持造成的。中尺度对流系统在宁夏北部持续时间近6 h,云顶亮温梯度最大值维持在石炭井一带;对应3次强降水时段,雷达回波强度、回波顶高、V IL出现了3次峰值,径向速度出现了气旋式辐合和逆风区结构,逆风区出现时间较强降水出现提前了20～30 min,与强降水的发生、发展和减弱有较好的对应关系;闪电发生高密度区位于降水中心前缘,闪电频率突然增大时间较强降水出现超前1 h。

短时暴雨;中尺度对流系统;黑体亮温;雷达图像特征;逆风区;闪电

0 引言

暴雨是中小尺度系统的直接产物。研究表明:西北地区东部处于我国季风降雨向内陆急剧减少的过渡带,冷暖空气经常在此交汇,是西北地区暴雨最多的地区[1],而宁夏正好位于西北地区东部,区内多局部暴雨洪涝灾害。多年来,宁夏气象工作者对境内发生的区域性降水过程中出现的暴雨天气过程、预报方法等进行了大量的分析研究[2-13]。冯建民等[3]利用回归概率法和1983—1997年银川713雷达回波及天气资料对宁夏川区冰雹、雷雨、阵雨和混合型强降水进行了系统分析与检验,总结出了各类天气的雷达预报指标。胡文东等[4]利用银川新一代天气雷达资料对2004—2005年宁夏强对流降水过程雷达回波图像特征进行了分析,表明宁夏中北部强对流降水雷达组合反射率图像与南方之间有明显的差异。赵光平等[5]利用动力相似过滤预报方法建立了宁夏暴雨动力相似过滤预报系统。姚宗国等[6]分析了西北太平洋台风对西北地区东部降水的影响。桑建人等[7]对1981—2000年贺兰山沿山山洪流量及降水量进行了相关分析。纪晓玲等[8]通过普查分析近十年贺兰山东麓暴雨天气过程,总结出了贺兰山东麓暴雨统计预报模型。胡文东等[9-10]、纪晓玲等[11-12]、肖云清等[13]利用卫星云图、数值预报产品等多源气象资料分析了近几年发生在宁夏境内的典型区域性暴雨过程,得出了一些有益的结论。而单站短时暴雨,由于其局地性、突发性强、时间短,给预报防灾带来了更大的困难,研究的也相对较少。

多普勒天气雷达作为探测中尺度系统非常有效的遥感工具,可对中小尺度对流系统内部结构、发生发展机制和演变特征表现得更为精细[14],卫星云图黑体亮温TBB可清楚地分析云顶亮温演变情况,二者结合使用,可以更好地反映中尺度对流系统的演变情况,为局地性、突发性暴雨天气的研究提供了可能。杜秉玉等[15]利用多普勒雷达资料分析了梅雨锋暴雨的边界层中尺度涡旋系统和中尺度对流回波系统的结构特征。刘洪恩[16]利用单多普勒雷达资料分析了暴雨过程中的中尺度系统:低空急流、暖平流、冷暖切变等。张沛源和陈荣林[17]研究了多普勒速度图上的暴雨判据和逆风区结构。黄小玉等[18]分析了湖南地区暴雨的雷达回波特征,表明不同类型暴雨的雷达回波结构和特征具有明显的区别。程麟生和冯伍虎[19]分析了中纬度中尺度对流系统研究的若干进展。廖胜石和寿绍文[20]、公颖等[21]、毛冬艳等[22]对南方暴雨中尺度系统进行了数值模拟和分析,以及张玉玲[23]的中尺度大气动力学引论等为暴雨雷达回波特征和中尺度系统分析提供了参考依据。

2008年7月18日夜间宁夏石炭井出现了短时暴雨,伴有强烈的雷电天气。本文利用银川新一代天气雷达探测资料,结合自动站、闪电定位信息、卫星云图等气象资料,对这次单站短时暴雨天气过程进行分析。旨在通过对此类单站短时暴雨过程分析,总结出宁夏单站暴雨天气易发环流背景、雷达回波特征等,提高单站短时暴雨天气的可预报性和监测能力,最大限度降低此类气象灾害造成的损失。

1 天气实况分析

1.1 空间分布

7月18日夜间宁夏的中北部地区及其周边的内蒙古部分地区出现了雷阵雨天气(图1a),其中,宁夏石炭井出现了短时暴雨,18日23时(北京时,下同)到19日05时6 h降水量达48.8 mm,而紧邻其东部的惠农站降水为22.8 mm。

伴随雷阵雨,上述地区出现了雷电天气,闪电高密度中心没有分布在强降水中心区域,而是分布在强降水落区的前缘(图1b)。这一事实,与W illiams(1985)观测报告中“大多数情况下强降水区并不是空间电荷密度梯度最大的区域”的结论[24]相符合,但与Krehbiel等(1983)观测报告中“闪电放电形成于风暴的整个降水区,闪电主要集中于降水最强的区域”的结论[24]相矛盾,因此,需要不断积累大量的宁夏本地的观测资料,分析总结当地的闪电与降水间的关系特征。

1.2 时间分布

从降水时序分布(图1c)看,降水主要发生在18日23时到19日08时,强降水时段在18日23时到19日02时,3 h降雨量达到了38.5 mm,最大1 h雨量为15.6 mm。而闪电频度时序演变(图1d),18日20时开始有闪电,19日05时基本结束,闪电发生高频期集中在18日22时到19日04时,最大闪电频度为285个/h。其发生频率突然增大时间较强降水出现提前1 h左右,但最大闪电频度与最强降水时段一致。

1.3 单站气象要素演变

图1 7月18日08时到19日08时累积降水(a)、闪电(b)、逐时降水(c)、闪电频度(d)分布及石炭井逐10 min气象要素演变(e)Fig.1 Distributions of(a)accumulated precipitation and(b)lightning from 08:00BST18 to 08:00BST19 July;and(c)hourly rainfall and(d)lightning frequency;and(e)evolutions of meteorological elements at Shitanjing at interval of ten minutes

从石炭井逐10 min降水量演变(图1e)来看,18日23时30分—23时50分、19日00时20分—00时40分、19日01时50分—02时10分分别出现了3个明显的降水峰值,雨量分别达到了11.2、10.6、6.3 mm/(20 mm)。

对应降水时段,18日22时开始,气压、相对湿度逐渐增大,气温逐渐降低;19日00时开始,气压、相对湿度突然增大,00时00分—00时30分相对湿度从50%快速增长到87%,气压从848.8 hPa上升到849.7 hPa,而气温则急剧下降,从21.9℃迅速下降至16.7℃,说明地面有冷空气侵入,此时第一个、第二个降水峰值均已出现;随后,压、温、湿在最高、最低水平附近摆动,向反位相有所调整,降水强度有所减弱;但在01时40分到01时50分,相对湿度再次从67%迅速上升到82%,气温从16.8℃下降到15.6℃,气压则在波动中上升,说明仍有弱冷空气补充,此时,第3个降水峰值来临,但明显偏弱于前两个降水峰值;而后,气压在波动中上升,到02时40分本站气压达到最高值即850.2 hPa后开始缓慢下降,气温在14.5℃到15.2℃之间摆动,而相对湿度仍缓慢上升到最高值90%后开始降低,此时,降水强度已明显减弱。

降水闪电时空分布特征及石炭井气象要素演变表明,这次降水具有明显的中尺度系统特征。因此,下面在简要分析环流背景和影响系统的基础上,利用卫星云图TBB资料和雷达回波资料来深入分析此次短时暴雨雷电天气的中尺度对流系统MCS特征。

2 环流背景及影响系统

18日08时,500 hPa(图略)欧亚中高纬为两槽一脊型,巴尔喀什湖(以下简称巴湖)及我国东北部各为一冷槽,贝加尔湖到蒙古国一带为阻塞高压控制,青藏高压相对稳定,“0807”台风在台湾登陆后于18日傍晚在福建第二次登陆,副热带高压偏东位于东海洋面上,环流形势相对稳定。此时,巴湖槽底不断有冷空气沿新疆到河套一带西北气流下滑,与东北冷槽后部倒灌冷空气在宁夏北部汇聚,形成低值系统和横切变,构成了宁夏典型的雷阵雨天气环流形势即“西高东低”。对应700 hPa,东北冷槽后部冷空气沿蒙古反气旋底部偏东气流向河套扩散,在宁夏东北部形成横槽形势,100°E、41°N附近有一低值系统形成并有切变配合,在高空西北气流引导下,低值系统与切变东南下嵌入横槽,宁夏北部处于横槽后部。18日20时(图2a),银川站吹西北风,其东北部的内蒙古磴口站吹西南风,在宁夏北部构成了一个气旋性环流,即低值系统,其东部有横切变,受其影响石炭井出现了短时暴雨及雷电天气。19日08时(图2b),低值系统东移至宁夏东北部,雷阵雨天气结束。

3 中尺度对流系统分析

暴雨和强对流是在几种尺度系统相互作用的情况下发生发展的,是在一定的大尺度环流形势下,由嵌入天气尺度系统中的中小尺度系统直接造成的[23],中尺度对流系统(MCS)是在生命期中包含至少一个对流单体的云和降水系统,生命期较短,河套地区每年出现2次左右[19]。为了清楚地了解中尺度对流系统演变特征,下面利用黑体亮温和多普勒雷达图像资料分析中尺度系统云顶亮温演变和雷达回波特征。

3.1 黑体亮温TBB分析

对应500 hPa、700 hPa低值系统,卫星云图上表现为一明显的中尺度对流云团(图2c,d)。18日23时,当涡旋切变云系移动到宁夏西部时,在贺兰山与桌子山大地形阻挡作用下,主体云系旋转向东北方向移动至石嘴山西北部停滞,由于地形动力抬升与对流不稳定层结的存在,对流云系开始发展,表现为大小不一且分离的小对流云团,这一带开始出现雷阵雨天气,此时对流云团云顶亮温TBB大于-32℃。在高空西北气流引导下,19日00时,石嘴山西北部新生对流云团东移,与前部对流云团单体逐渐合并为中尺度对流系统,在石嘴山北部地区开始出现范围云顶亮温TBB小于-32℃的区域,最亮处TBB为-46℃,与之相应,宁夏北部及其周边的内蒙古部分地区出现雷阵雨天气。19日01时,中尺度对流系统进一步发展,高度进一步伸展,云顶亮温TBB小于-32℃的区域发展成为一块完整的、边缘较为光滑密实的椭圆形的白亮对流云团,水平尺度近200 km,最亮处TBB降为-47℃,中尺度对流云团发展为最强盛时期。02—04时,该中尺度对流云团继续发展并维持,其中,03时云顶亮温TBB小于-32℃的区域范围达到最大。05时,中尺度对流云团逐渐变松散并开始解体分离,降水减弱;07时,云顶亮温TBB小于-32℃的区域已完全消失,降水基本停止。

图2 7月18日20时(a)、19日08时(b)500 hPa高度场及7月18日23时到19日06时云顶亮温小于-32℃区域的逐时演变(c,d)Fig.2 The 500 hPa height fields at(a)20:00 BST 18 and(b)08:00 BST 19 July,and(c,d)the hourly evolution of TBB lower than-32℃from 23:00 BST 18 to 06:00 BST 19 July

分析表明:造成宁夏北部短时强降水的大气环流形势比较稳定,在有利的环境场和层结不稳定条件下,小的对流云团逐渐合并加强为中尺度对流系统MCS且移速缓慢,中尺度对流系统从生成、发展到减弱持续了近6 h,云顶亮温最强时TBB为-47℃,尤其值得注意的是,中尺度对流系统MCS持续期间,云顶亮温梯度最大值主要维持在石炭井一带,造成石炭井出现短时暴雨雷电天气。

3.2 雷达观测事实分析

银川新一代天气雷达自从投入业使用以来,在强对流天气监测预警方面发挥了重要作用。在过去5 a的应用中,总结得到了雷阵雨、冰雹等强对流天气一些监测预警指标[25]:当回波强度达到35 dBZ以上,回波顶高达到8 km以上时,V IL值一般在10 kg/m2左右,即可判定有雷阵雨天气。

3.2.1 基本反射率、回波顶高与垂直累积液态含水量综合分析

从7月18日20时—19日05时石炭井雷达产品时序演变来看,大于35 dBZ的降水回波在石炭井附近滞留3 h左右,对应3次降水峰值,组合反射率值(图3a)、回波顶高(图3b)、基本反射率值(图3c)和垂直累积液态水含量(图3d)分别出现了3个峰值。强降水时段,反射率强度达到40～50 dBZ,回波顶高达到11 km左右,垂直累积液态含水量在8～11 kg/m2,强回波维持时间一般为20～30 min。

从雷达图像整体演变特征(图4)来看,对应中尺度对流云团,石炭井西北部不断有新生对流单体沿引导气流向东南方向缓慢移动,短时强降水是由两个相对较强的对流单体先后影响而后合并、维持造成的,这一点从垂直剖面变化可清晰地看到这一演变过程:先后生成的两个对流单体中心相互独立,当后一对流单体快速移入正在减弱的前一对流单体时,两个对流单体中心逐渐合并加强并在石炭井附近维持。

图3 7月18日23时到19日04时石炭井站雷达产品时序演变 a.组合反射率;b.回波顶高;c.基本反射率;d.垂直累积液态水含量Fig.3 The evolvement of radar products at Shitanjing from 23:00 BST 18 July to 04:00 BST 19 July a.combined reflectivity;b.echo tops;c.base reflectivity;d.vertical integrated liquid

图4 7月18日23时到19日07时银川雷达回波基本反射率因子(a-j)及对流单体合并过程垂直剖面演变(k-q)(银川多普勒雷达波长为5 cm,距离圈为125 km,每圈为25 km)Fig.4 (a-j)The evolvement of radar reflectivity,and(k-q)cross sections during the combining process of two cells from 23:00 BST 18 to 07:00 BST 19 July(The wavelength ofDoppler Radar at Yinchuan is 5 cm,the range is 125 km,and each single circle range is 25 km)

7月18日22时03分,石炭井西北部有零散的对流块生成并缓慢东移,结构松散,中心强度为30～35 dBZ;23时,对流块移至石炭井附近并逐渐合并成多单体回波A,结构逐渐密实,整体强度为30～35 dBZ,回波中心已逼近石炭井,强度为40 dBZ,顶高为6 km,降水开始;23时52分,在高空引导气流作用下,石炭井西部不断新生对流块东南移入,对流单体A面积继续增大,回波中心增强至45～50 dBZ,顶高达到11 km左右,对流发展旺盛,降水已进入强盛阶段;23时58分,回波强度、范围及回波顶高维持少变,第一次降水峰值出现。

19日00时03分,造成石炭井第一次强降水回波仍在原地维持,其西侧5～10 km处新生对流单体B形成;00时15—26分,对流单体B快速东移,其前缘逐渐并入对流单体A回波中,两个对流单体中心相互独立;00时38—44分,对流单体A维持少动,但中心高度持续降低,强度有所减弱,此时,对流单体B中心逐渐移入对流单体A,促使对流单体A中心发展,00时49分—01时01分,A、B单体中心已完全融合,中心强度达到45～50 dBZ,顶高达到9～11 km,回波结构紧密,边缘清晰,云体内泡体活动明显,对流达到鼎盛阶段,最强(第二次)降水峰值出现。01时01分,合并的回波单体缓慢东移南压,石炭井附近的回波强度减弱至35～40 dBZ,顶高降至9 km;01时34分,整体回波面积扩大,石炭井回波继续减弱;02时03—15分,由于冷空气补充使石炭井附近回波再度加强,最强为40 dBZ,第三次强降水出现,但明显较前两次弱。03时40分,随着低值系统东移,覆盖石炭井—惠农一带的回波已完全减弱,强度普遍降到15～30 dBZ;07时19分石嘴山市一带无降水回波。

3.2.2 径向速度

逆风区是雷达速度回波中的一个普遍现象,也是一个很好的暴雨判据。张沛源和陈荣林[17]认为在逆风区附近存在有明显的水平风向的垂直切变,在逆风区附近及其移动路径上将出现和正在出现暴雨。因此,分析了此次短时暴雨发生前后雷达径向速度演变特征,发现暴雨发生时不仅有逆风区的存在,而且逆风区形成的位置、时间与暴雨落区及发生时间基本一致。

2.4°仰角径向速度图(图5a)中,18日22时54分,石炭井西北部出现了正负相间的小范围速度区,23时17—29分,移至石炭井附近的正速度区周围为负速度区所包围,正速度区最大速度为20 m/s,外围的负速度为-5～-20 m/s,没有出现速度模糊,这块正速度区即为逆风区,说明测站附近有强烈的气流辐合辐散,这是造成强降水的动力因素。23时46分,正速度区逐渐被负速度区所取代,逆风区减弱消失。

而在0.5°仰角各时次速度图(图5b-e)上,对应三次强降水时段,出现了三次逆风区结构,而且逆风区形成的位置与暴雨落区基本一致,形成时间较暴雨提前了20～30 min。

第1次逆风区出现在18日22时54分,石炭井西侧负速度区内出现正速度区,逆风区出现;23时06分,石炭井附近出现速度大小相同的正负速度对,说明其间存在有辐合辐散中小尺度结构;23时36分,负径向速度区移至石炭井一带,负速度区的面积远远大于正速度区,表明流入气流量大于流出气流量,径向速度值平均为-1～-10 m/s,最大负径向速度为-20 m/s,此时在负速度区中有多个径向速度为20 m/s的速度块;23时46分,正负径向速度间有零速度线出现,逆风区结构开始松散消失。

第2次逆风区出现在19日00时03分,滞留在石炭井一带的松散正速度区间有小范围的负径向速度区,逆风区出现;00时26分,正径向速度区中负速度区范围有所扩大,强度加强,负径向速度最大值达到-20 m/s;00时32分至44分,石炭井西北部为负速度区,东南部为正速度区,正速度区面积较大,存在较明显的气旋式辐合,同时在正速度区内仍存在多个径向速度为-20 m/s的负速度块。01时01分,靠近石炭井测站处负速度区范围扩大,流入的气流量大于流出气流量;01时06分,负速度区强度减弱,此时正径向速度区结构松散,逆风区消失。

第3次逆风区出现在19日01时46分,正径向速度再次移入石炭井有所发展,其中心为-1～-10 m/s的负径向速度区,逆风区第3次形成;02时08分,负径向速度区缩小,逆风区减弱,02时20分,负径向速度区范围被正径向速度区所取代,逆风区消失。

上述分析表明,3次强降水时段低层均出现了逆风区结构,尤其第1次高层也出现了明显的逆风区,说明测站周围低层有明显的辐合和辐散,对流云发展旺盛且深厚,而辐合辐散的中小尺度结构的发生发展,为短时暴雨的出现提供了动力条件;逆风区的出现与消失,与强降水的发生发展与减弱吻合较好,逆风区出现的时间较强降水发生要提前。暴雨落区与逆风区出现的位置有很好的对应关系。

4 小结

图5 三次强降水时段雷达径向速度演变特征(小圈为石炭井所在位置;a-c为第一次,d为第二次,e为第三次) a.18日23时29分2.4°仰角;b.18日23时29分0.5°仰角;c.18日23时40分0.5°仰角;d.19日00时32分0.5°仰角;e.19日01时57分0.5°仰角Fig.5 The evolution characteristicsv of radar radial velocity at three precipitation stages(The little ring area in Fig.5 is Shitanjing.a-c:the first stage;d:the second stage;e:the third stages) a.23:29 BST 18 July at 2.4°elevation angle;b.23:29 B ST 18 July at 0.5°elevation angle;c.23:40 BST 18 July at 0.5°elevation angle;d.00:32 BST 19 July at 0.5°elevation angle;e.01:57 BST 19 July at 0.5°elevation angle

1)此次短时暴雨雷电天气是“0807”台风在福建二次登陆后、在宁夏典型的雷阵雨天气“西高东低”的环流背景下、沿西北气流下滑横槽影响所致。主要影响系统是蒙古高压与大陆高压之间的低值系统,低值系统与横切变的辐合抬升作用使大量不稳定能量得以积累并向上输送;随着冷空气入侵,触发了不稳定能量的释放,从而产生强烈的对流运动,出现短时强雷雨天气。

2)在有利的环境场和层结不稳定条件下,石嘴山西北部不断有对流单体生成、合并、发展为中尺度对流系统MCS,中尺度对流系统MCS经历了生成、发展、减弱3个过程,持续时间近6 h,云顶亮温最亮时TBB为-47℃,云顶亮温梯度最大值主要维持在石炭井一带。

3)影响宁夏北部短时强降水回波是由两个对流单体先后影响,而后合并维持造成的;降水期间回波强度强,结构密实,35 dBZ以上有效降水回波滞留超过3 h,强降水阶段,石炭井附近回波强度达到40～50 dBZ,顶高达到11 km,强回波维持时间一般在20～30 min,V IL值达到了8～11 kg/m2。对应三次强降水时段,回波强度、顶高、V IL出现了3次峰值,径向速度出现了3次明显的“逆风区”结构;逆风区出现的时间较强降水发生提前了20～30 min,与强降水的发生、发展和减弱吻合较好。

4)闪电高密度中心位于强降水中心区前缘,强降水时段与闪电高频发期对应得较好,雷电发生频率突然增大时间较强降水超前1 h左右。

致谢:国家卫星气象中心李晓静副研究员帮助获取黑体亮温卫星资料,在此表示感谢!

[1] 西北暴雨编写组.西北暴雨[M].北京:气象出版社,1992.

[2] 宁夏气象局.短期天气预报指导手册[M].银川:宁夏气象局,1987.

[3] 冯建民,徐阳春,李凤霞,等.宁夏川区强对流天气雷达判别及预报指标检验[J].高原气象,2001,20(4):447-452.

[4] 胡文东,李艳春,郑广芬,等.宁夏干旱区强对流降水过程雷达图像纹理特征分析[J].中国沙漠,2007,27(2):331-336.

[5] 赵光平,施新民,丁永红.宁夏暴雨动力相似过滤预报系统[J].气象,2000,26(7):32-35.

[6] 姚宗国,赵光平,王咏青,等.西北太平洋台风对西北地区东部降水的影响分析[J].中国沙漠,2008,28(6):1156-1162.

[7] 桑建人,纪晓玲,张楠楠,等.贺兰山沿山山洪流量与降水量相关分析[J].干旱区资源与环境,2009,23(1):104-109.

[8] 纪晓玲,桑建人,杨侃,等.贺兰山东麓暴雨环流统计预报模型[J].干旱区资源与环境,2009,23(8):104-109.

[9] 胡文东,丁建军,刘建军,等.宁夏一次局部强降水中尺度时空特征合成分析[J].宁夏工程技术,2004,3(3):225-230.

[10] 胡文东,沈桐立,丁建军,等.卫星资料非线性反演同化与突发强降水数值预报试验研究[J].高原气象,2006,25(2):249-258.

[11] 纪晓玲,胡文东,刘庆军,等.宁夏一次突发性暴雨中小尺度系统分析[J].宁夏大学学报:自然科学版,2007,28(1):32-36.

[12] 纪晓玲,桑建人,马筛艳,等.贺兰山东麓宁夏一次极值暴雨过程分析[J].气象科学,2010,30(3):332-337.

[13] 肖云清,纪晓玲,苏银兰,等.宁夏地区“6.8”暴雨天气过程的可能物理成因[J].气象科学,2005,25(4):410-418.

[14] 俞小鼎,姚秀萍,熊廷南.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京:气象出版社,2006:145-154.

[15] 杜秉玉,陈钟荣,张卫青.梅雨锋暴雨的Doppler雷达观测研究:中尺度对流回波系统的结构特征[J].南京气象学院学报,1999,22(1):47-55.

[16] 刘洪恩.单多普勒天气雷达在暴雨临近预报中的应用[J].气象,2002,27(12):17-22.

[17] 张沛源,陈荣林.多普勒速度图上的暴雨判据研究[J].应用气象学报,1995,6(3):371-374.

[18] 黄小玉,陈媛,顾松山,等.湖南地区暴雨的分类及回波特征分析[J].南京气象学院学报,2006,29(5):635-644.

[19] 程麟生,冯伍虎.中纬度中尺度对流系统研究的若干进展[J].高原气象,2002,21(4):337-347.

[20] 廖胜石,寿绍文.一次江淮暴雨中中尺度低涡的数值模拟及分析[J].南京气象学院学报,2004,27(6):753-759.

[21] 公颖,周军,胡伯威,等.一次强梅雨暴雨过程的数值模拟和伴随的中尺度系统分析[J].南京气象学院学报,2004,27(6):760-767.

[22] 毛冬艳,钱传海,乔林,等.贵州南部一次突发性大暴雨的中尺度分析[J].南京气象学院学报,2007,30(5):601-609.

[23] 张玉玲.中尺度大气动力学引论[M].北京:气象出版社,1999.

[24] 陈渭民.雷电学原理[M].北京:气象出版社,1999.

[25] 徐阳春,陆晓静,周虎,等.多普勒天气雷达判别宁夏川区强对流天气的综合预报指标[J].干旱气象,2010,28(2):212-216.

Analysis on Characteristics of Mesoscale Convective System during a Short-term Rainstorm Process in North of Ningxia

J IXiao-ling1,2,3,FENG Jian-min1,MU Jian-hua3,XIN Yao-sheng3,MA Shai-yan4,NIE Jing-xing3

(1.Key Laboratory of Preventing and Reducing Meteorological Disaster of Ningxia,Yinchuan 750002,China;2.State Key Laboratory of Severe Weather of CAMS,Beijing 100081,China;3.Ningxia Meteorological Observatory,Yinchuan 750002,China;4.Meteorological Service Centre of Ningxia,Yinchuan 750002,China)

By using the data of automatic weather station,lightning location system,Doppler radar and satellite,the short-term rainstorm process occurred at Shitanjing on 18 July 2008 is analyzed.Result shows that the short-ter m rainstor m occurred under the circulation of“pressure ridge at west and trough at east”,and was affected by the transversal trough at the back of northeast cold vortex and the low pressure system.There are two strong convective cells,which influenced Shitanjing successively,and then combined and sustained.The MCS(mesoscale convective system)maintained in the north of Ningxia for almost 6 hours,and the highest cloud top TBB(blackbody brightness temperature)gradient located at Shitanjing.Correspondingwith the three precipitation stages,there are three peaksof echo intensity,echo tops and V IL during the rainstor m process.There are cyclonic convergence and adverse wind area in radial velocity graphs.The appearing of adversewind area is20—30 minutes earlier than thatof the strong precipitation,and its echo evolution has better relationship with the evolution of precipitation.The high density lightning area locates in the front of precipitation center,and the sudden increasing of lightning frequency occurs one hour earlier than the heavy rain.

short-ter mrainstorm;mesoscale convectivesystem;TBB;echo feature;adverse wind area;lightning

P458.2

A

1674-7097(2010)06-0711-08

2009-07-24;改回日期:2010-09-28

宁夏科技攻关项目(KGX-12-09-02);中国气象局气象新技术推广预报员专项(CMATG2008Y11)

纪晓玲(1967—),女,陕西富平人,高级工程师,研究方向为短期短时天气预报及灾害性天气预报方法,jixlingyc@163.com.

纪晓玲,冯建民,穆建华,等.宁夏北部一次短时暴雨中尺度对流系统的特征分析[J].大气科学学报,2010,33(6):711-718.Ji Xiao-ling,Feng Jian-min,Mu Jian-hua,et al.Analysis on characteristics of mesoscale convective system during a short-term rainstorm process in north of Ningxia[J].Trans Atmos Sci,2010,33(6):711-718.

(责任编辑:倪东鸿)