中尺度对流复合体的若干特征

本文根据美国俄克拉荷马州6年共30次春季主要降水事件的卫星云图资料,探讨了中尺度对流复合体(MCC)与一般的中尺度对流系统(MCS)的区别、MCC在MCS中所占的比例和MCC的天气型、生命史、内部结构以及天气形势背景。     

中纬度α中尺度对流复合体的β中尺度的发展

和α中尺度对流复合体(Mesoscale Co-nvective Complex,缩写为 MCC)联系的β中尺度的时空特征,已被综合成一个生命史概念模式(Conceptual lifecycle model)。这个模式将作为一个工具,有效地用于改进MCCs 的短期预报。这个模式包括与 MCC的卫星云图形状有关的降水分布的特征模式。每个 MCC 都是多个β中尺度对流串在先,这对流串是沿着α中尺度特征线排列的。这个特征在每小时地面和卫星资料上表现很明显。MCC 的增长集中在这些β中尺度串地方,这些β中尺度对流串沿着α中尺度特征交接线排列,且离交接线最近。在 MCC的整个成熟阶段,多个β中尺度对流在扩展的砧状降水区内持续活动,系统的衰减标志是β中尺度对流的减弱和传播扩散移走。曾用独立个例和这个概念模式做了简要对比。     

两个不同降水量级的MCC对比分析

为提高MCC致洪暴雨的预报能力,利用卫星云图、MICAPS系统提供的实况资料、物理量和NCEP再分析资料,对2008年5～6月发生在四川东北部和重庆西部的两次MCC降水过程进行了对比分析.结果表明,大降水MCC,200 hPa影响系统中尺度特征明显,大气层结是对流不稳定的,且邻近上游对流层低层出现的中尺度强下沉运动为不...     

关于中尺度对流复合体的若干问题

一、引言近几年美国通过间隔30分钟一张的静止卫星增强显示的红外云图,发现了一类重要的中尺度对流天气系统。Maddox1980年将其命名为“中尺度对流复合体(缩写为MCC)。它以具有较大范围近乎圆形的砧状云罩为主要特征。暖半年(3—9月)MCC在美国中部及中国中东部(103°E以东)频繁地出现。它可以产生许多重要的对流天气,包括龙卷、冰雹、毁灭性的暴洪,下击暴流以及广泛分布的有益降雨。事实上MCC系统控制着美国主要农作物区生长季节的降雨和对流天气以及中国夏半年的暴雨和区城性降雹天气。因此研究其发生发展和移动规律非常重要。1979至1983年国内外发表了一系列有关MCC的研究报     

东北地区一次短时大暴雨β中尺度对流系统分析

为了探寻东北短历时暴雨的预报线索,利用自动站、卫星和常规气象观测资料相结合的方法,研究2006年8月10日最大1 h雨量达到90.8 mm(泰来,其中,后半小时降水82 mm)的东北中西部百年一遇短历时特大暴雨中尺度对流系统(MCS)发展过程,及其发生的天气尺度背景和中尺度环境与触发机制.通过红外卫星云图和高分辨率的可见光云图,分析MCS如何从一个γ中尺度发展为α中尺度对流复合体(MCC)的过程.分析表明,与6个市(县)半小时雨量超过33 mm相关联的MβCS分别发生在2个阶段,第1阶段在MCC形成之前,MβCS主要向东移动(最后合并成MCC),第2阶段,在MCC成熟阶段.MpCS出现在MCC的西南边缘,而且最强短历时暴雨就发生在这里.从分辨率更高的可见光云图上可以发现,有北、西两条积云线,它们交汇的地方MβCS强烈发展并产生暴雨.分析MCS加强和产生暴雨的原因表明:(1)暴雨发生前夕暴雨区域具有高温、高湿和对流性不稳定层结,并存在明显的对流有效位能增加、抬升凝结高度及自由对流高度降低的现象,有利于暴雨发生;(2)β中尺度云团之间的合并,使MCS迅速发展,产生暴雨;(3)北、西两条积云线分别与地面风场中的两条辐合线相对应,在它们交汇处的较强辐合导致β中尺度云团强烈发展产生暴雨.分析MCS在MCC西南方向传播的原因表明,两条辐合线的移动方向和速度决定了暴雨MCS的传播方向.另外,偏北气流的出现和新老云团的新陈代谢过程是触发暴雨的关键因素.上述分析结果也为短历时暴雨的预报提供了有用的线索.     

中尺度对流系统与东北暴雨的关系

利用2005-2007年6～8月FY-2C卫星逐30min红外云图资料,对东北及其邻近地区中尺度对流系统（包括椭圆型（MCC型）和持续拉长型（PECS型））进行普查分析,并把中尺度对流系统（MCS）分成3种尺度：MCC（或PECS）、MαCS和MβCS,统计分析了它们的时空分布及其与暴雨的关系。结果表明,MCS主要分布...     

基于FY-4A卫星资料的四川盆地MCC初生和成熟阶段特征

利用高频次FY-4A数据资料,研究了四川盆地2018年中尺度对流复合体MCC(mesoscale convectivecomplex)初生和成熟阶段的卫星云图特征.结果表明,MCC对流云团面积在初生阶段和成熟阶段分别以0～50 pixels(15 min)-1和150～200 pixels(15 min)-1的速率增长...     

一条弱静止锋上对流系统发生过程的中尺度特征

使用常规观测资料和FY-2E卫星云图、自动气象站和雷达等非常规观测资料,对2010年6月8—9日广西境内一条弱准静止锋上的2个中尺度对流系统发生发展过程,分析地面中尺度变压场、温度场、湿度场、流场、卫星云图和雷达回波等的中尺度系统的配置和特征。研究表明:(1) 当弱冷空气以扩散方式南下,准静止锋移入桂北后锋生加强,暖湿空气在准静止锋前中尺度负变压槽中辐合,湿舌从北部湾伸到辐合区内;(2) 准静止锋在桂中与湿舌相遇,锋面抬升触发深对流形成了第1个中尺度对流系统;(3) 随着“滇东南-桂西”低空低涡的发展,低涡东侧气流变化致使“北部湾-桂中”湿舌转向为“北部湾-桂西”,准静止锋在桂西与湿舌相遇触发了第2个中尺度对流系统。(4) 2个中尺度对流系统都是锋面抬升暖湿空气触发深对流而形成的,触发机制相同;(5) 2个中尺度对流系统都是在中尺度负变压槽中发生,中尺度负变压槽的形成或加强超前于中尺度对流系统发生约2～3小时。最后,给出了中尺度对流系统发生过程的概念模型。      

一次MCS过程的特征分析

对2010年9月7-8日江苏北部的中尺度对流系统(MCS)特征和暴雨过程进行了分析,应用卫星云图、热力和动力物理量诊断.结果表明:MCS是由若干个α和β中尺度对流云团组成,在MCS成熟阶段有一个逐渐发展成中尺度对流复合体(MCC)的过程;MCS出现在高温高湿对流不稳定的环境中,低层低涡的辐合和锋面的抬升作用为其提供了动力条件;强水中心与MCS云顶温度梯度最大值中心相对应,为暴雨落区预报提供了着眼点.     

江苏北部一次由MCG引发的致洪暴雨综合分析

利用卫星云图、NCEP资料和MICAPS系统提供的实况资料和物理量等,对2008年7月23日江苏北部一次中尺度对流复合体(MCC)和暴雨天气过程进行诊断分析.结果表明:MCC是造成暴雨的直接影响系统;200 hPa中尺度反气旋环流的形成,配合500 hPa西南急流左侧切变线生成以及边界层925 hPa锋生与西南强风带或西南急流左侧中尺度低涡生成,有利于MCC生成和发展;925 hPa以下边界层10.7 m·s-1·km-1强风速垂直切变的形成.配合边界层正涡度中心生成、对流层高层辐散增强,是激发MCC生成和发展的动力机制;850 hPa江苏中北部MPV1≤-0.5 PVU的中尺度对流不稳定中心的生成,配合北方MPV2≥0.6 PVU湿斜压场纬向高值带的生成和稳定,有利于江苏北部地区中尺度强对流系统重复出现和MCC生成发展.     

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.     

MCC和中尺度暴雨云团发生发展环境场对比分析

利用常规观测、地面加密观测、卫星云图以及tBB等资料,对比分析2007年8月8—9日中尺度对流复合体（MCC）与2006年6月2—3日一般暴雨云团之间发生发展环境场的差异。结果表明：暴雨云团发生在对流层低层切变线中,高层急流人口区的右侧;MCC的发生,低层除了有中尺度低涡外,还有台风的影响。MCC对高温高湿能量的需求比中尺度暴雨云团更高,要求高能舌范围更广、更深厚,对流不稳定区范围更大。MCC发生在高层南亚高压北侧的反气旋环流与低涡耦合的强烈上升运动区,中尺度暴雨云团则发生在急流人口区的右侧与低层切变线耦合产生的次级环流上升运动区。     

渤海西岸一次极端大风的特征和成因分析

利用NCEP-FNL资料、FY-4卫星红外云图资料、雷达资料和自动站资料,对2021年4月15日渤海西岸由大尺度冷空气和中尺度对流系统共同作用形成的极端大风进行特征和成因分析。结果表明：(1)FY-4卫星红外云图云顶亮温表现出指状特征,雷达反射率因子表现为两个弱回波带在渤海西岸合并加强为一条带状回波,随着系统东移由带状回波演变为弓状回波。(2)上冷下暖的不稳定层结为锋面触发对流提供有利环境条件,在径向速度图上出现较大范围速度模糊和中层径向辐合。(3)此次大风过程具有雷暴大风和冷空气大风混合的大风特征,大风成因是由大尺度冷空气产生的动量下传、大尺度变压风、梯度风以及中尺度雷暴冷池出流共同导致的。     

上海“0185”特大暴雨的中尺度强对流系统活动特征及其环流背景的分析研究

通过对常规观测资料、自动站资料、GMS-5卫星云图和多普勒雷达等气象资料分析发现, 2001年8月热带低压在福建北部登陆, 途经江苏无锡、常熟时, 其南侧西南气流与沪浙沿海的东南风形成切变线。受源源不断地水汽输送和切变线动力抬升作用, 热带低压南侧不断产生β-中尺度强对流回波带, 它们形成后随热带低压气旋性环流向东移动, 在上海城区附近辐合形成β-中尺度强对流回波群, 在卫星云图上呈现出以此为核心的中尺度对流辐合体 (MCC)。分析表明, 受水汽凝结、潜热释放这种正反馈机制作用, 在热带低压东南侧大尺度切变线中段北侧派生出一个独立、完整的近地面β-中尺度的气旋性环流, 它就是MCC的内核, 直接造成了上海“ 0185”特大暴雨的发生。     

我国西南地区一次暴雨过程特征及成因

利用卫星云图、多普勒天气雷达资料和高空风等各种天气学资料,对2009年6月8—9日广西、贵州、以及和湖南交界地带的一次暴雨过程进行了综合分析。结果表明,暴雨是由中尺度对流复合体东移、β中尺度强对流云团发展、以及二者合并造成的;地面α中尺度低压带配合α中尺度纬向切变线的生成,为中尺度对流复合体（mesoscale convective complex,MCC）的东移发展、β中尺度强对流云团的发展、以及二者的合并创造了有利条件;地面能量比低值舌的活动是MCC和β中尺度强对流云团生成和发展的触发机制之一;在多普勒雷达径向速度图上,MCC的生成和发展,伴随西南低空急流的建立和维持,大范围的逆风区的生成;MCC的消亡,伴随西南低空急流的减弱和消失,对应西北气流建立和东扩。MCC发展期和β中尺度强对流云团发展期、MCC消散期和β中尺度强对流云团消散期的涡度收支以及视热源和视水汽汇有很大的不同。     

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。     

中尺度对流系统形成的中层气旋性涡旋

尽管每年美国中部有许多对流系统出现,但一些对流复合体的碎云砧消散或移走之后,在卫星云图上只有少数可以很好地确定为典型的中层涡旋.本文介绍1981-1988年中尺度对流系统生成涡旋(MCV)事件的气候分析结果,并讨论涡旋环流明显时的天气背景.针对许多个例,用最近的探测资料考查了卫星云图判别的MCVs每个发展阶段的运动学和热力学特征.对MCVs的形成和维持似乎有益的大尺度环境场特征包括弱的气流、弱的垂直切变、弱的环境相对涡度以及强的水平和垂直湿度梯度.可以用涡度方程的形变项解释观测到的中尺度涡旋快速生成的情形. 大多数MCVs出现在MCC型(即圆形的)系统中,但所有记录的个例(1981-1988出现在美国中部的24次事件)中只有一半起源于那些在大小和生命期上满足Maddox严格的MCC判据.此外,因为一些MCVs从尺度小且生命期相对短的对流系统中出现,所以,天气背景以及潜热释放的数量可能成为决定MCSs是否导致MCVs产生的重要控制因子.大多数MCVs(80%)首先在40°N以南观测到.既然许多对流系统在40°N以北形成,所以,MCVs在偏北地区稀少的现象并不是该地区缺乏对流系统的结果.     

我国大陆MCC特征和结构的分析

本文对发生在我国大陆上的28个中尺度对流辐合体(MCC)进行了云系特征、生成源地和移动路径的分析;结合常规观测资料讨论不同尺度天气系统的相互作用,构成MCC的生成条件;通过MCC云区内外各种物理量场的计算,给出MCC的结构特征;并提出MCC演变过程的概念模式。     

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。