2016年一次由后向传播型MCS导致的大暴雨成因分析

张 宁,张萍萍,王 珏,岳岩裕

(1.湖北省气象局，湖北 武汉 430074；2.湖北省武汉中心气象台，湖北 武汉 430074)

2016年一次由后向传播型MCS导致的大暴雨成因分析

张 宁1,张萍萍2,王 珏2,岳岩裕2

(1.湖北省气象局，湖北 武汉 430074；2.湖北省武汉中心气象台，湖北 武汉 430074)

利用NCEP再分析资料和常规实况观测资料，对2016年湖北省梅雨期一次由后向传播型中尺度对流系统所导致的大暴雨天气成因进行了分析，得出如下结论：①本次过程中，在冷空气较弱、水汽充沛、能量条件好的情况下，受到西南急流和地面冷池的相互作用，导致出现后向传播型MCS，使得降水带从鄂东北地区向西向南扩展，导致大暴雨天气的发生；②从中尺度系统的演变特征看，在大暴雨发生前期，鄂东北对流云图呈现明显的指状特征，这是即将出现后向传播型的MCS的一个指示特征，预示着雨区将向西向南扩展，在以后的预报中特别值得关注。

梅雨期；后向传播MCS；大暴雨

Abstract：Based on NCEP/NCAR reanalysis data and other conventional observation data, the causes of a heavy rain resulted from back propagation MCS in 2016 were analyzed. The results show that : ①under the weak cold air, rich vapour and high amount , the interaction of southwest jet and ground cold pool caused back propagation MCS; ② Evolution characteristics of mesoscale show that there will be a backward propagation, which should be concerned in the forecast.

Keywords：Meiyu rainy period；back propagation MCS；heavy rain

1 引言

暴雨预报一直受到政府和气象部门的高度重视，许多气象工作者们进行了相关研究[1-3]，针对湖北省梅雨期暴雨，近年来也有许多气象学者们进行了诸多研究[4-8]，而对于梅雨期后向传播型中尺度对流系统(MCS)所导致的大暴雨的研究却不多见。本文针对2016年湖北省梅雨期首场大暴雨天气过程，从天气尺度系统、中尺度系统级物理量场因子等方面进行分析，试图揭示引起这次大暴雨的天气成因以及出现后向传播型MCS原因，并提出相关预报思路。

2 天气实况及灾情

2016年18—20日，湖北省遭遇入梅以来的首场大暴雨，局部特大暴雨天气过程(图1)。主要强降水时段为18日晚至19日，最大小时雨强达100～120 mm。 据6月18日08时—6月21日08时累计雨量统计显示，全省有2县市250～500 mm、18县市100～250 mm、26县市50～100 mm。截至6月21日15时统计，入梅以来这次大暴雨过程已造成湖北省武汉、黄石等15市(州、省直管市)52县(市、区)359.08万人受灾，11人死亡12人失踪，紧急转移安置6.08万人，需紧急生活救助7.09万人；因灾倒塌房屋2 453间，不同程度损坏7 127间；农作物受灾面积225.36千hm2，其中绝收16.84千hm2；直接经济损失24.97亿元。

图1 2016年6月18日08时-6月21日08时全省累计降水量分布Fig.1 The observed accumulated precipitation(unit：mm) from 08 BT 18 June 2016 to 08 BT 21 June 2016

3 大尺度环流形势及天气系统

从大尺度环流背景看(图2a)， 2016年6月18日20时500 hPa中高纬是两槽一脊的形势，新疆北侧和东北地区的冷涡稳定维持，高压脊位于贝湖上空，低纬度副高加深北抬，588线稳定维持在江西北部，副高外围的西南暖湿气流也随之北抬到湖北省。副高外围的暖湿空气和北方东北冷涡后部的弱冷空气在长江中下游一带交汇，为湖北省出现大暴雨天气准备了有利的条件。

从天气系统的相互配置看(图2b)，随着副高北抬和西南暖湿气流加强，在连续几天南风的作用下，湖北省温度上升很快，18日省内北部地区的高温达到33～35 ℃，有利于降水前期能量的积累。到19日08时，西南急流继续发展，向湖北东部和北部源源不断输送水汽，19日冷暖空气在省东部、南部交汇，700 hPa暖式切变线增强，850 hPa暖式切变线在湖北省东部、南部形成，强降水带也随之扩展到鄂西南、江汉平原地区。20日高空槽东移到重庆，700 hPa暖式切变线北抬至鄂东北西部地区，同时850 hPa在重庆地区形成了低涡，中低层西南急流依然很强盛，鄂西南和鄂东北西部出现了较强降水。

图2 2016年18日20时500 hPa高度场(a)和天气系统配置图(b)Fig.2 (a)500 hPa height field on 20 BT 18 June 2016 , (b)Weather situation configuration on 20 BT 18 June 2016

4 中尺度系统演变特征分析

4.1 卫星云图分析

从卫星云图演变特征看(图3)，19日凌晨起在鄂东北有对流云团发展，逐渐发展成强盛的MCS，在MCS云团西侧不断有小对流云团新生与其合并，04时在MCS云团左侧形成指状云团，这是MCS后向传播的典型特征之一。到08时云团向西南方发展明显，同时在鄂西南的低涡云系开始发展加强，到11时后鄂东北的MCS云团开始减弱。

图3 2016年 6月19日02—11时卫星红外云图演变过程Fig.3 Infrared cloud picture evolution from 02 BT 19 June 2016 to 11 BT 19 June 2016

4.2 雷达回波分析

从多普勒雷达演变特征看(图4)，19日凌晨，鄂东有对流回波发展向东北方向移动，逐渐在大别山南麓形成西北东南向的对流回波带，中心强度在50～55 dBz，在回波带西南方向不断有新生单体并入，为线状MCS系统中的后向传播类，该类回波因列车效应在对流带上形成强降水。强回波带一直稳定维持到19日08时左右，从剖面图可以看到新生对流单体高度在15 km左右，并入回波带后对流发展更旺盛，高度达18 km，50 dBz回波及地，回波倾斜度小，以强降水为主。09时后回波带西南侧对流单体发展加强，逐渐连成片，整个强回波中心东移。强降水的东风出流与发展中南风形成辐合，降水逐渐向西推进。下午东部系统分散减弱，鄂西南在低涡东部暖切变上形成稳定雨带，强度45～50 dBz，但降水效率高，回波连成近似东西向的降水带。

5 大暴雨成因诊断分析

5.1 热力条件

2016年6月18日白天，湖北省大部受地面暖倒槽控制，温度普遍较高，东部最高气温达到32～34 ℃，西部最高气温达到35～38 ℃，为后期的降水储备了能量。从19日08时850 hPa的假相当位温也可以看出，850 hPa θse在湖北省大部均达到了345 K(图5a)，表明低层高温高湿，同时省东部和南部的K指数>36 ℃，局部>40 ℃(图5b)，为大暴雨天气的发生储备充足的能量，也为鄂东北的MCS出现后向传播特征准备了很好的不稳定环境场特征，使得MCS向西向南进行后向传播时不致于减弱消散。

5.2 水汽条件

2016年6月18日20时，随着副高的北抬，副高外围的西南暖湿气流发展，急流将暖湿空气向湖北东部和南部输送，急流轴最大风速为16 m/s，高湿舌(850 hPa Td≥17 ℃)自西南向鄂东北伸展。19日08时，西南急流继续加强发展，急流轴最大风速达到了22 m/s，同时850 hPa最大露点达到了18 ℃(图6a)，925 hPa露点达到了24 ℃，表明低空急流和超低空急流为大暴雨落区源源不断的输送水汽，湖北省东部和南部的大气可降水量达到了60 mm以上(图6b)，降水量出现快速增加过程。925 hPa的比湿也快速增加，达到16 g/kg。这些条件的具备为鄂东北的MCS出现后向传播特征准备了很好的高湿环境场特征，使得MCS向西向南进行后向传播时有充足的水汽供应。

图4 2016年 6月19日04—15时雷达回波演变图Fig.4 Radar echo evolution from 04 BT 19 June 2016 to 15 BT 19 June 2016

图5 6月19日08时850 hPa假相当位温(a)和K指数(b)Fig.5 (a)850 hPa false equivalent temperature on 08 BT 19 June 2016 , (b)k指数 on 08 BT 19 June 2016

5.3 动力条件

19日08时，鄂东北处于暖式切变线的顶端(图7a)，同时处于急流的出口区，风速和风向的辐合在该地区造成较强的上升运动，此时，南压高压脊线位于25°N左右，鄂东北刚好处于南压高压北部的分流区中，对应高层明显的辐散中心(图7b)，中低层暖式切变线北抬至鄂东北一线，特别是925 hPa和500 hPa的上升速度中心均位于鄂东北，也表明鄂东北整层均有很强的上升运动，这种强的上升运动可以触发不稳定能量释放，导致初始MCS的生成和发展，造成大暴雨天气的最主要的原因之一。

图6 6月19日08时(a)850 hPa露点温度 (b)大气可降水量Fig.6 (a)850 hPa dew point temperature on 08 BT 19 June 2016 , (b)PW on 08 BT 19 June 2016

图7 6月19日08时 850 hPa风场、散度(a)和200 hPa风场和散度(b)Fig.7 (a)850 hPa wind and divergence on 08 BT 19 June 2016 , (b)200 hPa wind and divergence on 08 BT 19 June 2016

5.4 后向传播特征及原因分析

大暴雨的产生一方面与有利的大尺度环境条件有关，同时也与有组织的中尺度系统的演变有关系[9-12]。本次过程中19日凌晨鄂东地面上以东南风气流为主，持续不断的东南暖湿气流吹向鄂东北的大别山区，在大别山南麓由于地形的阻挡作用形成地面辐合线(图8a)，触发了西北—东南向的初始对流，对流带产生之后对流单体沿着300～850 hPa平均风的方向向东北方向移动，由于对流发展旺盛造成了强降水产生，降水产生之后造成温度下降， 产生地面冷池(图8b)，冷池前方产生了阵风锋，西南暖湿气流沿着阵风锋面滑升，由于锋面抬升从而触发新的对流，新的对流产生之后继续沿着平均风向东北方向移动，并入老的对流系统，而随着阵风锋的逐渐南移，新的对流不断在锋面南侧触发新的对流并入老对流系统，从而产生了后向传播现象。

6 结论与讨论

本文通过对2016年梅雨期首场大暴雨过程天气成因进行分析，得出如下结论：

①鄂东北大别山南麓是出现初始MCS的主要区域，主要原因是西南急流和地面冷池以及地形的相互作用，导致出现后向传播型MCS，使降水带持续时间较长，这也是本次降水中的预报难点所在。

②本次大暴雨过程中冷空气较弱，中东部和南部水汽充沛、能量条件好，为MCS向西向南进行后向传播准备了充足的水汽和不稳定条件，使得MCS不致于减弱消散。

图8 (a)6月19日02时地面加密风场叠加地形图，(b)6月19日11时地面露点叠加11时15分红外云图(点划线为地面露点锋位置)Fig.8 (a)850 hPa ground encryption wind and terrain maps on 02 BT 19 June 2016 , (b)surface dew point temperature and Infrared cloud picture on 11 BT 19 June 2016

③在此类过程中，要特别注意实况云图或者雷达资料的分析，关注中尺度对流系统的演变特征。19日凌晨，在湖北省上空出现两个发展强盛的中尺度对流云团，对于鄂东北的对流云团呈现明显的指状特征，这是即将出现后向传播型的MCS的一个指示特征，预示着雨区将向西向南扩展，这也是鄂东北MCS演变特征的一个典型类型，在以后的预报中特别值得关注。

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TheCausesofaheavyrainresultedfrombackpropagationMCSin2016

ZHANG Ning1, ZHANG Pingping2,WANG Jue2, YUE Yanyu2

(1.The Meteorological Bureau of Hubei Province，Wuhan 430074， China；2. Wuhan Central Meteorological Observatory, Wuhan 430074， China)

P458.1+21.1

B

1003-6598(2017)04-0039-06

2017-03-10

张宁(1981-)，男，工程师，主要从事短期天气预报及管理工作，E-mail: zpp7117@126.com。

湖北省梅雨期极端降水异常气象因子分析及概念模型研究(2017Z02)。