2003年7月4～5日淮河流域大暴雨中尺度对流系统的观测分析

2003年淮河流域的大洪水主要是由3次集中的持续性大面积强暴雨过程引起, 其中7月3～5日从淮河上游向下游的移动性强降水, 使来自上游的洪水与下游暴雨 "遭遇", 加剧了淮河的洪水水情.作者主要采用探空、卫星和雷达资料, 对造成滁州和南京强暴雨的中尺度对流系统的结构和发生背景进行分析.结果表明: 低槽的东移造成了雨区从淮河上游向下游东移; 降雨前来自中纬度的中层干空气侵入加强了对流层中低层的对流不稳定; 7月4～5日的大范围降水主要由α中尺度对流系统的发生、发展引起, 但突发的局地强降雨是由较小的β中尺度, 甚至γ中尺度系统直接造成; 云顶温度低于-52℃的对流区虽然覆盖范围较大, 但其下部的雷达强回波带与其并不完全对应, 而是位于-52℃云区的中心偏南, 强回波的北侧有100～200 km宽的云砧; 双多普勒雷达反演资料较好地揭示出造成滁州强降雨的是中尺度辐合线及其上的中尺度对流线和对流单体, 辐合线随高度向北倾斜.     

1998年6月8～9日香港特大暴雨中尺度对流系统分析

利用卫星和多普勒雷达的高时空分辨率观测资料,对1998年6月8～9日香港暴雨过程中的中尺度对流系统进行分析,表明:(1)此次暴雨是冷锋前暖区的对流性降水,期间有3次强降水过程,每次维持时间2～5小时,中尺度对流系统是造成强降水的主要系统.(2)雷达回波强度与卫星云图对比发现,强回波区全位于云顶温度≤-32℃的云团内,但具体分布有两种情况:一种强回波区位于通常所说的发展强盛的α中尺度云团的边缘TBB等值线密集区,一种如尺度较小的线状强回波则位于两个β中尺度云团(云顶温度≤-52℃)之间.这利用常规观测资料是无法识别的.(3)分析单多普勒雷达反演的水平风场发现:大尺度的环境风场中,存在β中尺度系统的独立流场;中尺度云团内部的流场辐合与强回波带相对应.     

1989年7月川东大暴雨中尺度对流系统分析

使用气象卫星资料，分析了１９８９年７月发生在四川东部的４个中尺度对流系统的特征，第一个系统是由３个对流云团合并而成，生成后快速向前移动，第二个为向后传播。第三个系统生成后，系统的西南部不断生成新的对流单体，使之维持准静止状态，最后一个系统的初期呈胞状结构，后与冷锋结合，成为冷锋云系的一部分，这４个系统都是西南低涡暖切变形势下的产物，随着形势演变，其大尺度环境略有差异。     

一次强对流天气过程中尺度对流系统特征分析

利用NCEP／NCAR再分析资料、FY2C云图及广州新一代多普勒天气雷达产品,对2007年6月9～10日发生在广东省的一次强对流天气过程中的中尺度对流系统（MCS）进行了分析,主要结论有：1）对流层中高层辐散低层辐合,以及“上千下湿”相配置的垂直环流结构特征,和不稳定的大气层结为此次暴雨的形成提供了所需的动力条件和水汽条件;2）MCS云系生成、发展于南支槽和西南低涡东南侧的暖湿气流所形成的云系中;3）在雷达回波图上,MβCS回波的发展具有明显的右移风暴移动特点和“列车效应”,且发展成熟阶段的回波呈显著的“弓形”和“人字形”水平回波演变结构。     

2004年7月18～21日暴雨过程的中尺度对流云团特征

分析2004年7月18-21日广西暴雨过程中尺度对流云团发展的大尺度动力、热力背景和卫星云图的TBB特征。结果表明：低涡切变是强降水的重要天气系统，西风带的冷空气加入对中尺度云团的发展至关重要，它有利于形成强降水天气发生的斜压不稳定区；暴雨强度与中尺度云团的最冷云区亮温和面积密切相关，强降水出现在对流云团的发展阶段，云团下风方和≤-70℃的冷云覆盖区与暴雨落区有较好的对应关系。     

新疆地区一次对流性降水的三维中尺度风场研究

利用2004年外场试验获得的乌鲁木齐和五家渠C波段双多普勒雷达资料, 分析了双多普勒雷达风场反演方法和资料的可靠性, 研究了2004年8月8日发生在乌鲁木齐和五家渠的一次强对流性降水的回波和风场中尺度结构及演变过程。结果表明:这两部雷达观测的回波强度相关很好, 雷达基线上的径向速度基本一致, 资料可靠, 适合进行双多普勒雷达观测; Cressman插值的影响半径的变化对风场的中尺度结构基本没有影响, 径向速度误差引起的风场反演误差与该点所处的位置有关, 1 m/s径向速度误差也不会改变风场的中尺度结构。该过程为对流单体发展为对流带状回波的过程, 在对流单体的左侧生成新的对流单体, 逐步发展为长度约90 km范围的带状对流系统, 该系统恰与较强的东北风和较弱的西风形成的辐合相对应, 上升气流与强对流回波相对应, 不同对流单体有各自相独立的风场结构。用双多普勒雷达观测得到对流系统的内部风场有利于了解对流系统的内部动力过程, 从而探讨降水的形成和演变机理。     

2011年7月3日山东局地大暴雨过程的观测分析

应用常规气象资料、FY-2E红外TBB资料、地面加密自动站观测资料和NCEP再分析资料,对2011年7月3日山东中部地区出现的大暴雨过程进行了分析。结果表明：该过程在有利的天气形势下发生,其降水具有中尺度强对流系统特征;强降水落区位于地面自动站风场辐合中心偏冷锋前位置;一个MαCS和一个MβCS是该暴雨过程的直接影响系统;强降水出现在中尺度对流系统（MCS）发展强盛到成熟阶段,降水区最初位于TBB梯度最大处,再沿TBB梯度最大处向下风方移动,并始终处于强冷云顶区后侧;自高纬度向暴雨区低空锲入的东北气流对降水过程起触发作用;强降水区位于低层切变线南侧与水汽通量舌区左侧等值线密集带上,并与假相当位温陡立面密集区位置对应。     

2003年6月30日梅雨锋大暴雨β和γ中尺度结构的双多普勒雷达反演

2003年6月下旬至7月上旬,淮河流域出现了持续强暴雨,文中使用双多普勒雷达三维风场反演技术(MUSCAT)对6月29～30日合肥和马鞍山多普勒雷达探测到的暴雨资料进行了三维风场反演,对暴雨系统的中尺度三维动力结构进行了研究。此次梅雨锋暴雨是由β中尺度辐合带和嵌在辐合带上的γ中尺度涡旋共同作用引起的,辐合带上的波动活动对降水具有重要的触发和维持作用。在强降水时段的前期,无为附近中低层的γ中尺度涡旋在东—西走向的中尺度辐合带上自西向东移动,γ涡旋的移动与主雨区的移动基本同步,γ中尺度波动是该时段暴雨的重要动力因素;与此同时,在雨带的北区,γ中尺度涡旋活动比较频繁,但基本上是局地生消;在后期,西南暖湿气流和西风辐合,形成雨带上空的β中尺度辐合带,辐合带随着降水的减弱而减弱;最后,给出了此次暴雨的三维动力结构。     

2003年淮河大水期间MCS的普查分析

利用GEOS-9卫星红外1云图对2003年6月21日至7月22日淮河流域大水期间的MCS做了普查分析.结果发现：（1）淮河大水期间共有10个MαCS和24个MβCS,其产生频数远大于常年的平均值;（2）绝大部分MCS初生于淮河流域并且其成熟时的位置位于淮河流域是造成这次大水的主要原因之一;（3）淮河流域大水期间部分MCS的形成时间与一般MCS有所不同.最后,结合常规资料对产生MCS的天气背景进行了分类,发现该期间MCS形成的天气背景具有多样性.     

“12.7.22”四川暴雨的MCS特征及对短时强降雨的影响

利用FY2D卫星云图云顶亮温(TBB)资料、雷达回波产品和常规气象观测资料、地面自动站降水资料及NCEP 1°×1°逐6h再分析资料,对2012年7月21-22日四川暴雨中的中尺度对流系统(MCS)特征及其对短时强降雨影响进行分析,结果表明:(1)这次暴雨过程在21日00-06时和21日21时至22日03时有两个明显的6h短时强降雨阶段.第一阶段中,500 hPa高原涡与700 hPa低涡切变线、低空急流作用,引发盆地西部短时强降雨;第二阶段中,500 hPa高原涡与700 hPa西 南涡作用,引发盆地南部短时强降雨.(2)短时强降雨通常由MCS中的深对流特征造成,水平尺度多为β中尺度或更小的γ中尺度系统,具有云顶亮温低、雷达反射率因子大和垂直累积液态水含量高等特点.(3)探空资料分析表明,MCS增长初期,大气不稳定能量高,存在风垂直切变,在低层冷暖平流交汇明显且温度梯度大的区域,有利于激发MCS生成,另外高低层系统作用产生的深厚正涡度对其发生发展亦具有重要作用.在演变过程中MCS具有低层正涡度、负散度,高层负涡度、正散度的垂直结构,且上升速度明显,这种结构特征可能是MCS发展维持的重要因素,亦是产生强降雨的机制之一.     

Study on a Mesoscale Convective Vortex Causing Heavy Rainfall during the Mei-yu Season in 2003

The strong heavy rainfall on 3-5 July 2003 causing the severe flooding in Huaihe River basin (HRB), China is studied. It is noted that there are sometimes mesoscale convective vortex (MCV) in East Asia during the mei-yu season. Simulation results from the ARPS (Advanced Regional Prediction) data analysis system (ADAS) and WRF model were used to study the development of the mesoscale convective system (MCS) and mesoscale convective vortex (MCV). It is confirmed that the MCV formed during the development of a...     

05.7.23河北暴雨中尺度分析

利用常规观测资料和卫星、自动站、加密雨量站、多普勒雷达等资料，对2005年7月22—24日河北中南部大暴雨过程进行天气动力学和中尺度分析，结果表明：这次暴雨是在有利的大尺度环流下产生的；副热带高压及热带系统造成的低层水汽堆积及高层的强辐散为强对流发生提供了热力和动力条件；整个过程中主要有三个强对流云团活动，地面对应有3个中-β尺度雨团产生，雨团一般出现在中尺度辐合线或中尺度气旋性环流偏向暖湿气流一侧；强雷达回波和正负速度对、逆风区等特征对强降水具有指示意义。     

Mesoscale Analysis of a Heavy Rainfall Event Along the Huaihe River Valley During 8-9 July 2007

During 8-9 July 2007,several successively developed rainstorms along the Meiyu front produced heavy rainfall in the Huaihe River Valley,which led to the most catastrophic flooding in this region since 1954.Through mesoscale analysis of both conventional and intensive observations from upper air and surface stations,automatic weather stations,Doppler radars,and the FY-2C satellite,the current study examines the developing style and environmental conditions of the mesoscale convective systems(MCSs)that led to the development of the rainstorms.Our analysis showed that this event went through three phases.The first phase of the heavy rainfall(Phase Ⅰ)was caused by a meso-α-scale wind shear in the lower troposphere during 0200-1700 BT(Beijing Time)8 July.Phase Ⅱ was characterized by a reduction in rain rate and the formation of a low-level vortex between 1700 BT 8 and 0200 BT 9 July.In Phase Ⅲ,the well-organized mature meso-α-scale low-level vortex brought about intensified rains during 0200-0800 BT 9 July.Satellite and raclar observations showed a backward development of MCSs(new convective cells were generated at the back of the system)in PhaseⅡ,a forward development in Phase Ⅲ,and a spiral organization of the convective lines in Phase Ⅱ.The heavy rainstorm systems were initiated continuously along a surface mesoscale dew-point front with a horizontal scale of～300 km(as part of the Meiyu front)in the upper reaches of the Huaihe River Valley near Fuyang City,Anhui Province and then gradually decayed in the middle and lower reaches.It is hypothesized that lifting by strong low-level convergence is sufficient to trigger convection in the high CAPE(convective available potential energy)environment.     

引发华北特大暴雨过程的中尺度对流系统结构特征研究

利用常规观测资料、FY2C卫星TBB资料以及NCEP再分析资料对2005年7月22～24日发生在华北地区的大到暴雨天气过程进行了观测分析和模拟研究.结果表明,“海棠”台风减弱的低压倒槽内发生发展的两个中尺度对流系统是暴雨的直接影响系统,中尺度对流系统发展到成熟阶段首先在对流层中层形成中尺度低涡,然后向低层发展.水汽辐合...     

2007年淮河流域致洪暴雨及其中尺度系统特征的分析

针对2007年6～7月的淮河致洪暴雨,采用NCEP资料、卫星TBB（Temperature of Black Body）资料、地面加密资料和1h的降水资料对此次暴雨过程进行了详细的分析,得到结果如下:1）2007年6～7月主汛期的暴雨带主要位于淮河流域,而不是像通常那样集中在长江中下游。时间长达30余天,超过2003年（持续20余天）。2）整个汛期从6月19日开始至7月26日结束,根据影响系统和雨区分布的不同,可将降水分为3个阶段。其中,第2阶段（6月29日～7月10日）降水最强,影响最大,与梅雨的降水有更多相似。在第2阶段中又有4次降水过程,其中第4次过程（7月7～9日）降水最强,导致10日在王家坝开闸泄洪。3）高纬度的阻塞形势（西阻型）有利于环流的稳定维持和暴雨的持续发生。4）副热带高压稳定在26°N,有利于雨带维持在32°N,另外南海季风涌沿副高西侧将大量水汽输送至淮河流域。5）在阻高和副高之间的西风带上,巴尔喀什湖为低槽区,不断有小股冷空气经我国西北和黄河上游沿偏西路径移至淮河流域,西风槽加深甚至在中国大陆出现切断低压,这在过去淮河暴雨期间不太多见,表明存在明显的中低纬度的相互作用。与此同时,在7月8日高空急流入口区（右侧）与低空急流出口区（左侧）相迭置耦合,非常有利于垂直运动的加强和暴雨的发生。6）在暴雨期间有中尺度低压（扰动）的发生发展,并有与之相关的中尺度云团、雨团甚至更小的中尺度对流系统出现,致使8日寿县24h降水量达262 mm之多。该次强暴雨与淮河流域前期多场强降水形成的高水位“遭遇”,引发了严重的洪水,其影响超过了2003年,成为了1954年以来淮河流域最严重的洪涝。       

华南暴雨中尺度对流系统的形成及湿位涡分析

利用MM5模式对发生在1998年5月23～24日华南暴雨和中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,简称MCS)模拟的模式输出资料,根据湿位涡守恒原理和倾斜涡度发展理论分析了暴雨和MCS形成和发展的原因.结果表明,暴雨和MCS发生在倾斜湿等熵面具有弱对流稳定性的下陷区,沿湿等熵面下滑的冷空气与倾斜上升并具有较强对流有效位能的暖湿空气在下陷区会合的过程中经历了对流稳定性减小的过程,导致暴雨和MCS发生发展区域有气旋性的涡旋发展.对流发展区域的上空满足条件对称不稳定发生的条件,MCS中上升气流呈倾斜状态.由于湿等熵面倾斜,在暴雨和MCS的发展过程中,水平风垂直切变和湿斜压度的增大也有利于涡旋的发展,使暴雨和MCS得以维持.最后,给出了华南地区湿等熵面上暴雨和MCS发生发展的一个物理概念模型.