中国东北地区中尺度对流复合体的时空分布特征

普查2005年5月1日至2008年9月30日FY-2C每隔30 min一次的红外云图,根据修正的MCC（Mesoscale Convective Complexes）标准,统计分析中国东北地区出现的MCC变化。结果表明：4 a共出现了22个MCC,其中19个出现在7-8月;东北地区MCC生成源地有明显的地域特点,MCC的生成与大兴安岭的地形密切相关,而辽宁和吉林东部极少生成MCC。中国东北地区MCC平均生命史为9.3 h,比美洲及中国南方地区都短,而≤-52℃和≤-32℃冷云罩面积明显大于以上两个区域;东北地区具有明显的夜发性特征,近85 %的MCC生成于午后到傍晚,15-24时是MCC对流最旺盛的时段。     

东北地区MCC雷达回波特征分析

2005年7月16日在黑龙江省北部地区出现中尺度对流辐合体(MCC),产生了雷暴、冰雹、龙卷、暴雨等强对流天气,尤其是齐齐哈尔北部间隔1小时10分钟发生了2个龙卷。利用雷达、FY-2卫星云图和相关资料,对这次MCC过程进行了分析,并对比高纬度MCC和非MCC强降雨的区别。结果表明:高纬度MCC雷达回波速度场上有明显中气旋,龙卷发生在MCC的发展阶段。物理量分析发现高纬度MCC比非MCC强降雨在水汽条件和动力因子上要求更高。地形在高纬度MCC的形成过程中起到很重要的作用,相同的背景条件下,在山脉的背风坡系统明显加强。     

高纬地区罕见的MCC卫星云图特征分析

2005年7月16日夜间在黑龙江省中北部的黑河、伊春、齐齐哈尔等地出现了罕见的MCC,产生了雷暴、冰雹、暴雨等强对流天气,利用FY-2卫星云图和相关资料,对本次MCC的特征进行了分析,并与本地非MCC强降水天气、其他地区MCC进行对比分析,为高纬度地区预报这类灾害性天气提供依据.     

低纬高原一次中尺度对流复合体结构的数值模拟分析

采用非静力MM5模式对2001年8月24 日发生在低纬高原的一次中尺度对流复合体(MCC)过程进行了数值模拟.分析表明,模拟结果基本再现了发生MCC的大中尺度背景场,嵌套细网格区域内模拟结果较好地反映了MCC的空间结构,特别是清晰给出了MCC中的湿中性垂直运动特征.同时对相当位温θe鞍型场中心区的湿中性垂直运动进行了分析,揭示了湿中性结构与低层辐合对垂直运动在MCC维持发展中的重要作用,使我们进一步认识了MCC结构的动力-热力意义.而由这次MCC所造成的持续时间较长的大暴雨,正是θe鞍型场中心区湿中性垂直运动、大量暖湿气流的稳定供应和大片低空扰动共同作用的结果.     

青藏高原背风坡MCC发生发展的实例研究(Ⅰ)——MCC与中尺度扰动的联系

本文应用带通滤波分析方法,详细分析了1984年7月24～25日发生在青藏高原东南坡的一次MCC过程与中尺度扰动的联系,结果表明:MCC的发展演变与中尺度扰动密切相关,两者属于同一系统的两种表现形式。只有当MCC发展到强盛期时,中尺度扰动才呈现出类似热带系统性质的低层气旋辐合、高层反气旋辐散的准园型深厚系统。此时,MCC中心与扰动涡旋中心完全重合。而在MCC初生和衰亡阶级,MCC中心与扰动涡旋中心不一致,MCC对应低层中尺度气旋环境东部,高层反气旋环流西南部。对MCC初生,发展和消亡三阶段的中尺度扰动涡度,散度的诊断得知,深厚的扰动正涡度、辐合对应于MCC的发生和发展;弱而浅薄的正涡度、辐合则对应于MCC的减弱和消亡。     

青藏高原背风坡MCC发生发展的实例研究(Ⅱ)——MCC发生发展的动力机制

本文应用动力诊断分析方法,详细分析了1984年7月24——25日发生在青藏高原东南坡的MCC过程,探讨了以下三方面的问题:(1)、MCC发生、发展的环境场特征;(2)、MCC发生、发展的物理机制;(3)、MCC移动与环境气流的联系,得到了一些有益结果。     

淮河流域一次MCC的环境流场及动力分析

利用卫星云图和高空风等各种天气学资料,对2006年7月2日淮河流域发生的一次中尺度对流复合体(MCC)和淮河流域暴雨天气过程进行了大尺度环境场和物理量的诊断分析。结果表明:MCC是造成暴雨的直接影响系统,对流层中层来自北方的干侵入对MCC的生成发展起着重要作用;对流层低层华北冷空气的南下锋生、对流层中低层西南气流沿锋面爬升,为MCC的生成提供了触发机制;高低空急流耦合、天气尺度经向间接次级环流圈的形成,为MCC的生成、发展和维持提供了动力条件;对流层低层能量场特征、风速风向垂直切变特征、总指数及云图弓状回波后部干侵入区的变化等,对MCC的生成和发展有指示意义。     

黄土高原一次引发短时致洪暴雨MCC的特点及成因

利用MICAPS资料、多普勒天气雷达资料和NCEP资料等,对2013年7月25日黄土高原一次引发短时致洪暴雨MCC的特点及成因进行了分析。结果表明:300hPa天气尺度反气旋和500hPa天气尺度西南气流是MCC在对流层中上层的直接影响系统,700hPa α-中尺度横切变和850hPa副热带高压西侧α-中尺度低涡是MCC在对流层低层的直接影响系统;地面湿焓场低值舌的活动是MCC触发机制之一;地面湿焓场≥40℃高值中心区和MCC生成区相对应;MCC生成区在径向速度场上出现西南低空急流的生成和维持、逆风辐合区的生成和维持,低层辐合和高层强辐散的配置,为MCC的生成及暴雨的形成提供了动力条件;冷暖平流的配置也为MCC生成和东移发展创造了有利条件;空间剖面图上看到的湿螺旋度高值带对MCC生成发展和东移具有指示意义。      

两次MCC红外云图特征与天气实况异同性分析

利用FY-2E红外云图、多普勒雷达资料,结合环境形势及物理量场,分析了2011年8月15—16日(简称"0815MCC")山东北部和河北南部、2015年7月30—31日(简称"0730MCC")山东中部和南部地区两次中尺度对流复合体(MCC)产生的区域性暴雨过程。结果表明:(1)两次MCC过程,降水集中在MCC形成到成熟阶段。强降水分布都具有非对称性,主要在风暴传播方向上黑体亮温(TBB)冷中心附近及其西侧和南侧。地面中尺度辐合系统的强度、移向与新生单体的发展密切相关。(2)正涡度高值区、散度和垂直速度的负值中心的重叠区具有显著的动力条件,对MCC具有强"吸引力",导致明显的后向传播特征。(3)雷达VWP产品显示,有超低空急流的建立,为MCC的形成与维持提供了能量与动力条件。低层风之间的辐合切变,为新对流单体的生成提供了抬升触发机制。当相邻雷达之间的速度差迅速增大时,强降水开始。(4)"0815MCC"的-52℃冷云面积是"0730MCC"的4倍,TBB比"0730MCC"平均低10℃。"0815MCC"低层辐合和高层辐散更强烈,能量更集中,使风暴发展更高,云顶亮温更低;风暴顶强烈辐散将云中冰晶粒子等带到更远的高空,在红外云图上出现较大的冷云面积;同时"0815MCC"强垂直风切变将高空冰晶粒子带到云砧处造成蒸发,降低了降水效率,导致"0815MCC"过程暴雨范围和降水强度小于"0730MCC"。     

华南一次典型MCC过程的成因及天气分析

利用常规资料、FY2C红外TBB等资料分析了2006年5月6日发生在华南地区的一次典型MCC过程,发现在具备充足的水汽和不稳定层结条件下,地面冷空气的辐合抬升作用和高低空急流的耦合是此次MCC形成和发展的关键,同时“喇叭口”地形以及下垫面温度日变化也起着重要作用。利用广州白云机场的多普勒雷达和地面自动站资料对MCC内部的飑线进行实时监测,得到低空风切变对机场的影响情况。     

2007—2012年夏季中国青藏高原以东地区MCC的分布特征

用FY-2D和FY-2E地球静止卫星相当黑体温度资料,对2007—2012年夏季(6—8月)中国青藏高原以东地区的中尺度对流复合体(MCC)进行普查分析,并分为MCC和类MCC(偏心率在0.5~0.6之间),共计190个MCC和62个类MCC。西南和华南地区的MCC和类MCC占总数的60%,华东和华中地区占总数的27%,东北、华北和西北地区最少。两类MCC的生成源地和消散地的海陆性质相同。东北和华北地区MCC主要向东北移动,华中和华东地区MCC向东南移动。华南和西南地区的MCC移动方向具有多样性,大多为不移动类型。从月际变化来看,MCC在6月份最多,类MCC在7月份最多。MCC的日变化具有区域性特征,西南地区的MCC在22:00—23:00是形成高峰,03:00—04:00达到成熟,06:00—08:00开始消散。东北、华北、华中和华东地区的MCC形成高峰在16:00—18:00,19:00—23:00和02:00—03:00是成熟高峰,21:00—01:00消散。华南地区的MCC主要形成在23:00—03:00,11:00—14:00成熟,14:00—15:00消散。     

青藏高原东北侧一次MCC的环境流场及动力分析

利用卫星云图和高空风等各种天气学资料,对1991年7月28日青藏高原东北侧发生的一次中尺度对流复合体（MCC）和陕西关中的暴雨天气过程进行了大尺度环境场和物理量场的诊断分析,结果表明,东海台风北上,西太平洋副热带高压北上西伸是该MCC发生发展的重要大尺度条件;MCC是造成暴雨的直接影响系统;并给出了该类天气预报的参考指标。     

一次MCC过程雷达回波特征分析

2011年8月15—16日,在河北南部和山东北部地区的中尺度对流复合体（MCC）产生了区域性的暴雨,局部地区出现了大暴雨和特大暴雨。利用多普勒雷达、卫星云图、区域自动站等资料,对这次MCC过程进行了分析,结果表明：MCC中的中-β尺度结构显著,系统有多个中-β尺度对流云团发展而成;不同触发机制的对流回波的合并发展是MCC发展成熟的重要标志;辐合线右侧对流单体的生成、发展,且并入到对流云团主体,是MCC长时间维持的重要因素;径向速度场上表现为中尺度辐合线、局部逆风区和中-γ尺度气旋性涡旋等特征,为强降水提供了动力条件,是出现短时强降水的重要特征;雷达径向速度场直观反映MCC的内部气流结构状况,为判断MCC的演变和强降水落区提供了重要信息。     

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

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,850hPa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,700hPa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。MCC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。MCC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。     

华北平原中尺度对流复合体发生的环境和条件

中尺度对流复合体（MCC）会给华北平原带来暴雨灾害。在对MCC普查的基础上，选取发生在华北平原上的3个典型个例合成出代表MCC发生前的环境场，并通过诊断分析考察了华北平原发生MCC的条件。结果表明，华北平原发生MCC的环境既不同于我国南方的MCC，也不同于北美。对于具有明显夜发性的MCC，所得到的MCC发生环境和条件，对预报当天傍晚华北平原是否有MCC发生有一定的参考价值。     

桂西一次MCC天气过程的监测和预报

2005年6月20～21日夜间影响桂西的MCC天气过程结果表明：桂西MCC形成区位于滇黔桂三省交界，可预报时效只有3～6h。卫星云图、天气雷达是最有效的MCC天气监测预报工具。滇北中尺度锋区、桂西地面活跃的中小尺度低压和切变线是桂西MCC的主要影响系统。MCC将在TI〉44的区域内出现。     

广西和贵州MCC暴雨过程综合分析

利用卫星云图、多普勒雷达资料和高空风等各种天气学资料,对2007年6月8～9日广西、贵州由中尺度对流复合体(MCC)引发的致洪暴雨过程进行了大尺度环境场和物理量的诊断分析.结果表明:MCC是造成暴雨的直接影响系统;低空急流的不连续后退向西发展,为MCC的生成和发展提供了充沛的水汽输送;MCC发生区对流层中低层随高度向西倾斜高能管的形成,维持了MCC发生区大气的对流不稳定性;华北高压底部东北气流带来的冷空气沿青藏高原东侧南下产生的锋生,有利于MCC的形成;对于MCC的生成发展、维持和消亡,在CAPPI(1.5 km)径向速度图上看到:首先有西南低空急流生成,接着在西南低空急流左侧出现气旋性辐合或经向辐合;和类似飑线的强对流云带的东移转向南压配合,生成范围很大的径向强辐散区;低空急流的减弱消失,预示着MCC的减弱或消散.     

黄河中下游一次MCC和中-β尺度强对流云团相互作用暴雨过程综合分析

利用卫星云图、多普勒雷达资料、地面加密观测资料和NCEP再分析资料等,对2007年7月29日山西和河南交界地带发生的一次暴雨过程进行了大尺度环境场和中尺度影响系统的综合分析。结果表明：暴雨是由MCC、中-β尺度强对流云团、以及MCC和中-β尺度强对流云团合并造成的;低空急流和边界层东北风是MCC生成和发展的触发机制之一...     

低纬高原地区一次中尺度对流复合体个例研究

利用地球静止气象卫星(GMS)资料和有限区域暴雨预报模式(HLAFS)分析场,对1999年6月6日低纬高原地区发生的一次中尺度对流复合体(MCC)进行了分析.研究结果表明,MCC发生在副热带高压与滇缅高压之间辐合区中;受两高之间辐合区及云贵高原地形的影响,MCC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MCC约大1倍,无辐散层位于400～500hPa之间,北侧准静止锋锋区很强.     

我国南方MCC的涡度、水汽和热量收支平衡

采用合成分析方法 ,将我国南方中尺度对流复合体的生命史划分为 7个子阶段 ,详细探讨MCC演变过程中的涡度、水汽和热量收支平衡演变特征 ,着重分析了中小尺度系统在MCC过程中的作用。结果表明 :( 1)在MCC过程中 ,中γ尺度和中 β尺度系统活动是引起涡度不平衡的重要原因。( 2 )在MCC初始阶段有中小尺度对流系统消耗MCC的水汽、热量而积极活动 ,造成MCC的视热汇、视水汽汇。成熟阶段的源区域表明有中小尺度系统的活动造成MCC的视热源、视水汽源 ,这是MCC具有长生命史的原因。MCC后期 ,中小尺度对流系统活动造成的视水汽汇和视热汇 ,与有利的大尺度天气条件的逐渐消亡 ,使MCC渐渐消失。 ( 3 )MCC的形成和启动受大尺度环境场的控制 ;一旦MCC开始活动 ,对流层低层、中层的中尺度对流系统活动对MCC的发展与持续过程有十分重要的作用 ;在MCC前期 ,中小尺度对流活动消耗MCC的总能量而启动 ;在成熟阶段中小尺度对流活动释放总能量造成了MCC的长生命史 ;MCC后期 ,大形势发生改变 (如位势不稳定度的变化等 ) ,积云对流活动和(或 )中尺度对流活动的作用与大尺度形势趋势一致 ,致使MCC消亡。 ( 4 )在MCC前期 ,潜热释放是主要加热因子 ;而后对流垂直输送水汽和热量的作用比对流凝结加热的作用大。