东北冷涡底部一次MCC暴雨动力热力特征分析

任 丽，杨艳敏

(1.黑龙江省气象台，黑龙江 哈尔滨 150030；2.东北冷涡研究重点开放实验室，辽宁 沈阳 110166)

引 言

东北冷涡是东亚阻塞形势下出现的深厚冷性涡旋，在东北地区活动，是东北地区特有的天气系统，至少维持3 d，一年四季均可出现，又以夏季最多[1]，移动缓慢且可再生发展，具有相对的准静止性，可以连续多天给东北地区带来低温阴雨及暴雨天气[2-4]。在东北冷涡的发生发展甚至消散阶段均可出现暴雨、冰雹、雷暴大风等强对流天气[5-9]。冷涡单独活动倾向于产生局地暴雨；与热带系统或中高纬度其他系统相互作用时，往往形成区域性暴雨。东北冷涡不仅给东北地区带来暴雨等灾害性天气[10-11]，对华北汛期、江淮梅雨甚至华南雨季均有较大影响。

强对流天气往往是中尺度对流系统(MCS)活动引起，其中生命史长达6 h以上，水平尺度大至上千千米，在红外云图上形状接近圆形的巨大云团，被称为中尺度对流复合体(MCC)[12-15]。MCC是MCS中范围大、持续时间长的强降水系统，在我国东南沿海经常出现，常造成暴雨、冰雹甚至是毁灭性暴洪事件[16-20]。MCS易发生在东北冷涡东南侧气旋性曲率最大处[21]，此处有中高层干冷平流叠加在低层暖湿平流之上，造成对流不稳定迅速增长[22]，而东北冷涡背景下MCC却很罕见[23-24]。2019年7月16日黑龙江省先后受MCS和MCC影响，出现突发性暴雨，本文使用常规气象观测资料、自动气象站降水量以及NCEP再分析资料，对暴雨成因及中尺度特征进行诊断，探索MCC产生的环境条件及其结构特征。

1 暴雨概述和天气尺度环境背景

1.1 降水实况

图1为 2019年7月16日08:00(北京时，下同)至17日08:00黑龙江24 h累计降水量空间分布、克山和巴彦站小时雨量及克山和巴彦站强降雨时段分钟雨量。可以看出，24 h累计降水量空间分布不均，有东西2个暴雨区。西部暴雨区强降水出现在16日12:00—14:00，克山站连续2 h出现小时雨量>20 mm的短时强降水，最大雨强29.5 mm·h-1(16日13:00)，降水主要集中在12:30—13:10，有2个降水峰值，最大分钟雨量为3.4 mm。东部暴雨区的强降水出现在16日20:00—22:00，巴彦站连续2 h出现小时雨量大于30 mm的短时强降水，最大雨强49.3 mm·h-1(16日22:00)。降水主要集中在20:30—21:30，有一降水峰值，最大分钟雨量为3.8 mm。东部暴雨区范围及雨强均大于西部，强降水持续时间比西部长，雨量较西部更大。

图1 2019年7月16日08:00至17日08:00黑龙江24 h累计降水量空间分布(a，单位：mm)、克山和巴彦站小时雨量(b)及克山(c)和巴彦(d)站强降雨时段分钟雨量Fig.1 The spatial distribution of accumulative precipitation (a, Unit: mm), hourly precipitation at Keshan and Bayan (b) stations from 08:00 BST 16 to 08:00 BST 17 July 2019 and minutely precipitation at Keshan (c) and Bayan (d) stations during strong precipitation period

1.2 天气尺度环流背景

500 hPa亚洲中高纬地区环流经向度不断增大， 2019年7月14日在西西伯利亚平原地区形成暖高压脊，脊前西北气流引导冷空气南下，在中西伯利亚高原形成宽广的冷槽区，分别在中西伯利亚高原西侧和蒙古高原东侧形成冷涡。之后中西伯利亚高原西侧的冷涡稳定少动，原地增强，其东南侧短波槽携带冷空气向内蒙古移动；蒙古高原东侧的东北冷涡向东北方向移动，进入我国。16日14:00[图2(a)]短波槽在河套地区切断生成新的冷涡；东北冷涡移至黑龙江和内蒙古交界处，其东南侧出现中尺度西南低空急流，低空急流向北输送的水汽和热量在急流前侧强烈辐合，形成西部暴雨区。

16日20:00[图2(b)]位于河套地区的冷涡增强，850 hPa出现逆时针旋转的风速带，其东侧到东北冷涡东侧的西南风速带范围增大、强度增强，西南风与东北冷涡北侧的偏北风辐合加强，暖湿空气辐合抬升；黑龙江南部200 hPa风速增大到30 m·s-1以上，形成中尺度高空急流，增强的高空辐散，加强了上升运动，降水强度更强，形成东部暴雨区。

图2 2019年7月16日14:00(a)和20:00(b)500 hPa位势高度场(黑色等值线，单位：dagpm)和温度场(红色等值线，单位：℃)，200 hPa风速≥30 m·s-1 区域(阴影)和850 hPa风速≥8 m·s-1风场(风向杆)Fig.2 The 500 hPa geopotential height (black isoline, Unit: dagpm), temperature (red isoline, Unit: ℃) fields, and area with 200 hPa wind speed greater than or equal to 30 m·s-1 (shaded)and 850 hPa wind with wind speed greater than or equal to 8 m·s-1 (wind stem) at 14:00 BST (a) and 20:00 BST (b) 16 July 2019

2019年7月15日，我国西北地区地面低压缓慢东移，向东北方向扩展，形成倒槽。16日11:00[图3(a)]在倒槽内新生2个低压，分别位于内蒙古东北部和黑龙江西南部。西南部低压与初始对流相对应，低压内有东西向中尺度地面辐合线，辐合线两侧温度差△T≥4 ℃且露点温度差△Td≈4 ℃，即辐合线处有温度和湿度的不连续。对流沿着辐合线方向自西向东移动，在辐合线附近产生暴雨。之后，2个低压先后减弱为低压槽，从内蒙古东北部到黑龙江西南部形成尺度更大的地面辐合线，并触发对流。17:00[图3(b)]在低压槽内形成的辐合线略南移，辐合线两侧△T≥5 ℃，对流沿辐合线移动，形成东部暴雨区。

图3 2019年7月16日11:00(a)和17:00(b)海平面气压场(等值线，单位：hPa)、风场(风向杆，单位：m·s-1)和温度(数值，单位：℃)( 为地面辐合线)Fig.3 The sea level pressure field (isoline, Unit: hPa), wind (wind stem, Unit: m·s-1) and temperature field (numbers, Unit: ℃) at 11:00 BST (a) and 17:00 BST (b) 16 July 2019( for ground convergence line)

2 中尺度对流云团活动特征

图4为2019年7月16日11:00至17日02:00 FY-2G逐小时TBB空间分布。可以看出， 7月16日11:00克山站北侧锋面及地面辐合线附近有MCS生成发展，并沿辐合线向东移动。12:00—13:00 MCS发展迅速，云团范围增大，向南扩展到克山上空，TBB下降到-52 ℃以下。克山站位于MCS南侧亮温梯度最大区，有TBB<-57 ℃低值区移过，雨强增强到29.5 mm·h-1(16日13:00)。14:00—15:00随着MCS东移，克山站雨强迅速减弱。MCS东移过程中云团范围迅速扩大，形成弧状云带，云带南侧TBB大梯度区对应有20 mm·h-1的短时强降水。内蒙古东北部到黑龙江西南部形成尺度更大的地面辐合线，并触发对流，对流云团迅速发展加强，达到MCC标准。16:00 MCC呈近圆形，位于黑龙江、吉林和内蒙古三省交界处，-32 ℃冷云罩面积1.1×105km2，-52 ℃冷云罩面积7×104km2，沿地面辐合线向东偏北方向移动，移入黑龙江省。17:00—19:00北侧的MCS逐渐接近并合并到MCC中，促使MCC冷云罩范围不断扩大，形状由近圆形演变为椭圆形，长轴为近东北—西南向，同时东部暴雨区开始出现降水。20:00—21:00 MCC又恢复为近圆形， 21:00强度达最强，-32 ℃冷云罩面积达1.7×105km2，-52 ℃冷云罩面积9.5×104km2，MCC中有尺度更小的TBB<-62 ℃的中尺度单元活动，对应的降水强度更强，形成东部暴雨区，巴彦站连续2 h出现大于30 mm的降水。22:00—23:00 MCC开始减弱，-32 ℃冷云罩范围变化不大，但TBB<-52 ℃的冷云罩范围迅速减小，地面雨强减小。17日00:00 -52 ℃冷云罩面积减小到3.6×104km2，不满足MCC标准。MCC历时8 h，给黑龙江省中南部地区带来大范围的大雨及局地暴雨天气。01:00—02:00 MCC迅速减弱消散。

图4 2019年7月16日11:00至17日02:00 FY-2G逐小时TBB空间分布(单位：℃)Fig.4 The spatial distribution of hourly TBB from FY-2G from 11:00 BST 16 to 02:00 BST 17 July 2019 (Unit: ℃)

综上所述，黑龙江省东西2个暴雨区分别由MCC和MCS造成。

3 雷达回波演变特征

7月16日17:00，MCC移入前为尺度较小的混合云降水回波，之后回波增多，组织性增强，18:00—19:00演变为相距100 km左右的2条东北—西南向带状回波。2条回波带在缓慢东移过程中合并成大范围混合云降水回波，其间镶嵌着多个大小、强度不等的对流单体。图5为2019年7月16日20:36、21:04和21:38绥化站雷达0.5°仰角反射率因子。可以看出，20:00—22:00巴彦地区先后受3个强对流S1、S2和S3活动影响，出现持续2 h的短时强降水。特别是21:04影响巴彦地区的强回波呈钩状结构，低层回波强度≥50 dBZ[图6(a)]，在钩状回波的钩内弱回波区(距雷达70 km)有距离<10 km，切变速度达15 m·s-1的强切变[图6(b)]，中低层有深厚的气旋式辐合，可以判定强回波为超级单体。钩状回波内高反射率因子随高度向入流一侧倾斜，即低层为弱回波，中高层回波悬垂的垂直结构，并可辨识有界弱回波区。50 dBZ的高反射率因子从近地面向上伸展至5 km高度[图6(c)]， 0 ℃层高度为4 km，即强降水以暖云降水为主，降水效率高，雨强大，巴彦出现3.8 mm·min-1的强降水，20 min降水量达40.8 mm。

图5 2019年7月16日20:36(a)，21:04(b)和 21:38(c)绥化站雷达0.5°仰角反射率因子(单位：dBZ)Fig.5 The reflectivity factor on 0.5° elevation angle from the Doppler radar at Suihua station at 20:36 BST (a), 21:04 BST (b) and 21:38 BST (c) on 16 July 2019 (Unit: dBZ)

图6 2019年7月16日21:04绥化站雷达0.5°仰角反射率因子(a，放大4倍，单位：dBZ)和平均径向速度(b，放大4倍，单位：m·s-1)以及沿图5(b)中斜线的反射率因子(单位：dBZ)垂直剖面(c)Fig.6 The reflectivity factor on 0.5° elevation angle (a, magnified by a factor of 4, Unit: dBZ), mean radial velocity (b, magnified by a factor of 4, Unit: m·s-1) from Doppler radar at Suihua station, and the vertical profile of radar reflectivity factor (Unit: dBZ) along the slant line in Fig 5(b) (c) at 21:04 BST on 16 July 2019

4 中尺度对流系统发展环境条件

4.1 水汽和动力条件

低空低涡形成和东移发展过程中一直伴随着中尺度的西南低空急流，低空急流将南部的热量和水汽向北输送至暴雨区。7月16日14:00东北地区中南部形成带状水汽通道，水汽通量大值(12 g·hPa-1·cm-1·s-1)中心位于黑龙江和吉林交界附近；水汽在低空西南急流左侧及前侧均有辐合。急流前侧的辐合切变处，也是水汽辐合中心，水汽通量散度达-5×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1[图7(a)]。16日20:00水汽通道东移变为2支，即从华北北部到黑龙江南部的西南—东北向带状水汽输送带和从朝鲜半岛向北的水汽输送带。2支向北输送的水汽在黑龙江省南部汇合，该处水汽通量大于15 g·hPa-1·cm-1·s-1，其北侧的水汽通量梯度更大，水汽辐合更强[图7(b)]，降水强度增大。17日02:00水汽通道继续东移，向北伸展，水汽辐合区移至黑龙江东部[图7(c)]，强降水区随之东移。

图7 2019年7月16日14:00(a、d)，20:00(b、e)和17日02:00(c、f)850 hPa水汽通量(等值线和箭矢，单位：g·hPa-1 ·cm-1·s-1)、水汽通量散度(阴影，单位：10-7 g·hPa-1 ·cm-2·s-1)(a、b、c)及沿125°E(d)、127°E(e)和129°E(f)的水汽通量散度(阴影，单位：10-7 g·hPa-1 ·cm-2·s-1)、垂直速度(等值线，单位：Pa·s-1)的纬度-高度剖面Fig.7 The 850 hPa water vapor flux (isoline and arrow vector, Unit: g·hPa-1 ·cm-1·s-1), the water vapor flux divergence (shaded, Unit: 10-7 g·hPa-1 ·cm-2·s-1) (a, b,c) and the latitude-height cross-sections of water vapor flux divergenc (shaded, Unit: 10-7 g·hPa-1 ·cm-2·s-1) and vertical velocity (isoline, Unit: Pa·s-1) along 125°E (d), 127°E (e) and 129°E (f) at 14:00 BST on 16 (a, d), 20:00 BST on 16 (b, e) and 02:00 BST on 17 (c, f) July 2019

16日14:00西部暴雨区水汽辐合出现在中低层，辐合中心位于850 hPa，水汽通量散度为-5×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1，与上升运动区对应，最大上升速度出现在700 hPa[图7(d)]。16日20:00水汽辐合区的高度更低，辐合强度更强，水汽通量散度达-9×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1。低层上升运动范围不断扩大[图7(e)]，加之松嫩平原到小兴安岭的地形辐合抬升作用增大，形成强度更大的降水。17日02:00水汽通道和低层水汽辐合区东移减弱，上升运动速度也减小[图7(f)]，雨区东移减弱。

4.2 热力结构特征

2019年7月16日14:00[图8(a)]，蒙古国到内蒙古东部为假相当位温θse高值区，高值区向东北方向伸展，黑龙江西南部θse达336 K。东北地区中部建立的中尺度西南低空急流向北输送水汽和热量，表现为较强的暖平流，促使黑龙江西南部θse不断增大。内蒙古东北部为θse低值区，西北风携带冷空气南下，与暖湿空气交汇，促使内蒙古东北部等θse线逐渐密集。16日20:00[图8(b)]，θse高值舌和西南低空急流东移，黑龙江西南部的暖平流加强到150×10-6K·s-1，θse达340 K，同时内蒙古东北侧的西北风加大，冷平流范围扩大到黑龙江西南角，达-100×10-6K·s-1。冷暖平流交汇的区域里等θse线更加密集，并出现显著锋生，锋生函数最大值>4 K·h-1·(100 km)-1，暖湿空气在显著锋生区内强烈辐合抬升。MCC移入黑龙江省强锋生区发展加强并沿辐合线移动，给黑龙江南部地区带来大范围强降水。

图8 2019年7月16日 14:00(a)和20:00(b)850 hPa假相当位温(实等值线，单位：K)、温度平流(阴影，单位：10-6 K·s-1)、风场(风向杆，单位：m·s-1)和锋生函数[紫色长虚线，单位：K·h-1·(100 km)-1](粗实线为等θse线密集区)Fig.8 The 850 hPa potential pseudo-equivalent temperature (solid isoline, Unit: K), temperature advection (shaded, Unit: 10-6 K·s-1), wind (wind stem, Unit: m·s-1) and frontogenesis function (purple long dashed isoline, Unit: K·h-1·(100 km)-1) at 14:00 BST (a) and 20:00 BST (b) 16 July 2019(The thick solid line denotes dense area of potential pseudo-equivalent temperature isoline)

经过锋生函数大值中心，垂直于7月16日20:00 850 hPa等θse线密集区做垂直剖面研究冷暖气团的热力性质。西北侧蒙古高原中低层为θse低值区，800～600hPaθse<324K[图9(a)]；东南侧松嫩平原600 hPa以下为θse大值区，850 hPa以下θse>340 K。冷暖气团之间为自西北向东南倾斜的锋区，锋区上有强烈锋生，850 hPa最大锋生函数达10 K·h-1·(100 km)-1。锋生区及暖气团内有上升运动，与MCC相对应，此处也为高低空急流耦合区，在东南侧的长白山一带下沉，形成中尺度次级环流[图9(b)]。暖气团内的上升运动区里，有西南气流向北输送水汽和热量，500 hPa以下表现为暖平流和较大的相对湿度[图9(c)]。冷气团内则为冷平流，以下沉运动为主。中高层有随下沉气流自西北向东南输送的相对湿度<40%的干冷空气，强冷平流促使大气中层降温，θse减小到328 K。黑龙江中南部地区中低层暖湿空气之上叠加了较强的干冷空气，该地区中低层具有上干冷下暖湿的对流不稳定层结。地面辐合线及锋面锋生的抬升作用触发对流，使不稳定能量释放，对流获得加强。

图9 2019年7月16日20:00沿图8(b)中粗实线的假相当位温(实线，单位：K)和锋生函数[长虚线，单位：K·h-1·(100 km)-1](a)，温度平流(阴影，单位：10-6 K·s-1)和流场(流线)(b)，相对湿度(阴影，单位：%)和流场(流线)(c)垂直剖面Fig.9 The vertical profile of potential pseudo-equivalent temperature (solid isoline, Unit: K) and frontogenesis function (long dashed isoline, Unit: K·h-1·(100 km)-1) (a), temperature advection (shaded, Unit: 10-6 K·s-1) and stream field (streamline) (b) ,relative humidity (shade, Unit: %) and stream field (streamline) (c) at 20:00 BST 16 July 2019 along the thick solid line in Fig.8(b)

4.3 不稳定特征

2019年7月16日08:00，西部暴雨区上游的嫩江站高层T-Td≥10 ℃的干空气叠加在中低层深厚的湿层之上；对流有效位能CAPE为750 J·kg-1，K指数为34 ℃，沙氏指数SI为-0.2 ℃，抬升指数LI为-2.5 ℃；风速随高度迅速增大，0～6 km垂直风切变为2.7×10-3s-1[图10(a)]。表明对流发生前大气处于不稳定状态，有利于对流发展。

7月16日20:00，东部暴雨区哈尔滨站850～600 hPa为饱和层(T-Td≤2 ℃)。近地面及中高层有干空气活动，特别是中高层T-Td≥17 ℃，这样高层更干、中低层更湿促使大气对流不稳定。CAPE增至1000 J·kg-1，K指数达42 ℃， SI为-5.1℃，LI为-5.2 ℃。整层风速≥12 m·s-1，0～6 km垂直风切变更大，达4×10-3s-1；500 hPa以下风随高度顺转，表明中低层有暖平流[图10(b)]。东部暴雨区大气更加不稳定，这样的环境条件有利于酝酿更强的风暴。

图10 2019年7月16日08:00嫩江站(a)和20:00哈尔滨站(b)T-ln P图Fig.10 The T-ln P diagram of Nenjiang sounding station at 08:00 BST (a) and Harbin sounding station at 20:00 BST (b)16 July 2019

图11 2019年7月16日20:00沿图8(b)中粗实线的湿位涡MPV(阴影，仅显示负值，单位：10-6 m2·K·s-1·kg-1)和等值线，单位：K·hPa-1)(a)、MPV1(b)和MPV2(c)垂直剖面(单位：10-6 m2·K·s-1·kg-1)(棕色矩形为对流不稳定，黑色矩形为湿对称不稳定)Fig.11 The cross-sections of MPV (shaded, only plotting negative values, Unit: 10-6 m2·K·s-1·kg-1) and (isoline, Unit: K·hPa-1) (a), MPV1 (b) and MPV2 (c) (Unit: 10-6 m2·K·s-1·kg-1) at 20:00 BST 16 July 2019 along the thick solid line in Fig.8(b)(The brown rectangle denotes the area with convective instability, black rectangle denotes the area with wet symmetric instability)

综上所述，MCC引发的暴雨过程中，大气低层具有强对流不稳定，中层具有湿对称不稳定。不稳定区域内大气中低层水平风具有大的垂直切变，根据倾斜涡度理论，增大的垂直风切变可以导致垂直涡度的显著发展[27]。不稳定能量的释放和垂直涡度发展，均有利于产生对流，而对流又导致大量降水凝结潜热释放，进一步降低对流稳定度，促使气旋性涡度发展[28]，此正反馈作用促使对流长时间维持发展。

4.4 干侵入特征

2019年7月16日14:00东北冷涡后部的干空气旋转南下到冷涡底部，形成北宽南窄的暗区。暗区逐渐向东侵入过程中在其前端触发对流，黑龙江西部形成MCS。MCS南侧边界光滑整齐，并不断有新对流生成[图12(a)]，连续2 h出现强降水，形成西部暴雨区。16日16:00 MCC生成之后其西侧和北侧受干侵入气流影响一直为光滑整齐的弧线。

图12 2019年7月16日14:00(a)和21:00(b)FY-2G卫星水汽图像(单位：K)，20:00 400 hPa风场(风向杆，单位：m·s-1)、相对湿度(阴影，单位：%)和温度平流(等值线，仅显示负值，单位：10-6 K·s-1)(c)及位势涡度(d，单位：10-6 m2·K·s-1·kg-1)Fig.12 The water vapor image (Unit: K) from FY-2G satellite at 14:00 BST (a) and 21:00 BST (b), the 400 hPa wind (wind stem, Unit: m·s-1), relative humidity (shaded, Unit: %) and temperature advection (isoline, only plotting negative values, Unit: 10-6 K·s-1) (c) and geopotential vorticity (d, Unit: 10-6 m2·K·s-1·kg-1) at 20:00 BST 16 July 2019

16日21:00暗区在不断向北伸展的过程中变得更宽广、色调更深，表明干侵入强度加强。MCC移动到黑龙江南部，与暗区相连的西北侧边界整齐光滑[图12(b)]，TBB梯度大，不断触发强对流，MCC东移给中南部地区带来强度更强、持续时间更长的降水，形成东部暴雨区。

7月16日20:00 400 hPa黑龙江西部为冷涡，贝加尔湖东部—黑龙江西部为相对湿度<30%的干空气带，并随冷涡逆时针旋转到冷涡底部，同时冷涡西侧的西北风中存在较强的冷平流[图12(c)]，内蒙古东北部到黑龙江西部为高位涡区[图12(d)] ，与干空气对应。

综上所述，降水期间冷涡底部对流层高层存在一支源于高纬地区的高动量干冷空气，与水汽图像上的干侵入特征相对应。干侵入气流不仅使大气变得更加对流不稳定，而且为MCS和MCC的发生、发展提供了有利的环境条件。

4.5 MCS和MCC环境结构特征

2019年7月16日14:00 MCS发展到中后期，环境场整层为气旋涡度，特别是高层涡度较大，与其距冷涡中心较近有关；低层辐合、高层辐散，高层辐散层较浅，辐散强度大于辐合；整层为上升运动，最大上升运动出现在中高层；中低层风速较小，垂直风切变也较小[图13(a)]。16日20:00 MCC发展阶段，环境场表现为低层较强的气旋式辐合及高层较弱的气旋式辐散垂直结构，低层辐合和高层辐散的强度相当，整层为上升运动，最大上升运动出现在低层。中低层环境风较大，垂直风切变较大[图13(b)]。17日02:00 MCC减弱消散阶段，仅在850 hPa以下有较强的气旋式辐合，700 hPa以上转为反气旋式辐散，200 hPa达最大，高层辐散强度大于低层辐合强度，且辐散层深厚，中高层上升运动达到最强；中低层风速减小，依然有较大的垂直风切变[图13(c)]。

图13 2019年7月16日14:00 MCS区(47°N—49°N、125.5°E—127.5°E)(a)，16日20:00 MCC区(44°N—47°N、125°E—128°E)(b)和17日02:00 MCC区(45°N—48°N、129°E—132°E)(c)平均涡度、散度、垂直速度和平均风(单位：m·s-1)垂直分布Fig.13 The vertical distribution of average vorticity, divergence, vertical velocity and average wind (Unit: m·s-1) over the area of MCS at 14:00 BST 16 (the regions of 47°N-49°N, 125.5°E-127.5°E) (a), over the area of MCC at 20:00 BST 16 (the regions of 44°N-47°N, 125°E-128°E) (b) and over the area of MCC at 02:00 BST 17 (the regions of 45°N-48°N, 129°E-132°E ) (c) July 2019

综上所述，MCC发展的环境场较MCS而言，中低层气旋涡度更大，高层辐散更强，即高层具有更强的抽吸作用，导致更强的上升运动。环境风场上，MCC发展过程中整层风速均增大，特别是中低层环境风增大更显著，具有更大的水平风垂直切变，中尺度对流云团更具组织性。

5 结论与讨论

(1)黑龙江省2019年7月16日暴雨区位于东北冷涡南侧，暴雨的出现伴随着低空急流的加强和中尺度高空急流的出现，高低空急流耦合加强了上升运动，有利于强降水的维持和发展。降水分布不均匀，分别受MCC和MCS活动影响出现东、西2个暴雨区。MCS和MCC云团均是在内蒙古新生移入黑龙江省后，由于对流不稳定性增强及锋生作用而发展增强，并沿辐合线自西向东移动。

(2)由MCC引发的暴雨过程中，大气低层具有强对流不稳定，中层具有湿对称不稳定，有自西北向东南倾斜的锋区，锋区有强烈锋生。地面辐合线及锋面锋生的抬升作用，促使不稳定能量释放。不稳定区域内大气中低层水平风具有大的垂直切变，有利于对流长时间维持发展。

(3)MCC在雷达反射率因子图上表现为大范围混合云降水回波，降水中心先后受3个强对流活动影响，出现持续2 h短时强降水。其中一个具有钩状回波结构，中低层有深厚的气旋式辐合及中气旋的超级单体，钩状回波内高反射率因子随高度向入流一侧倾斜，即低层为弱回波，中高层回波悬垂的垂直结构，并可辨识有界弱回波区。

(4)降水期间在冷涡底部对流层高层存在一支源于高纬地区的高动量干冷空气，即干侵入气流。干侵入气流不仅使大气变得更加对流不稳定，而且为MCS和MCC的发生发展提供了有利的环境条件。

(5)MCC发展的环境场较MCS而言，中低层气旋涡度更大，高层辐散更强，即高层具有更强的抽吸作用，导致更强的上升运动。环境风场上，MCC发展过程中整层风速均增大，特别是中低层环境风增大更显著，具有更大的水平风垂直切变，中尺度对流云团更具组织性。