中尺度对流复合体的热力学特征分析

用合成分析方法探讨ＭＣＣ热力学结构的演变规律，结果表明：ＭＣＣ整个生命史里，对流层中下部为正涡度区，２００ｈＰａ以上为负涡度区；发展时刻辐合区突然抬升；ＭＣＣ前期的垂直上升速度最大中心高度低于后期的；ＭＣＣ的高低空的冷心。

一次台风移出后MCC发展成因分析

应用FY-4A卫星云顶亮温(TBB)、自动站雨量资料和ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料,对2020年第4号台风“黑格比”移出后在杭州湾生成MCC发展成因进行了分析。结果表明:(1)台风南侧的切变线辐合抬升作用以及南亚高压东部反气旋环流辐散抽吸作用,有利于中低空大气上升运动的增强,为MCC的发展增强提供良好的动力抬升条件;(2)低层台风北上后,其移动方向左后侧的冷空气南下,并与长三角地区的西南低空暖湿气流强烈交汇,斜压锋生增强,形成较强的上升运动;(3)受大陆高压东移影响,对流层中高层干冷空气东移,叠加在对流层中低空暖湿急流之上,形成了有利于MCC发生发展的大气位势不稳定层结;(4)切变线南端的西南低空急流不仅加强了低层大气的辐合和上升运动,更重要的是为MCC的发生发展提供丰富的水汽输送和汇聚;(5)水汽凝结潜热释放在MCC发展中起重要作用。水汽释放潜热加热大气,使上升运动增强,低层辐合进一步增强。低层水汽汇聚并不断向高空输送,补偿了高空凝结的水汽,潜热的不断释放,有利于MCC发展和维持。总之,台风中心移出后,台风南侧的切变线及其南侧的西南暖湿气流稳定地维持在MCC上空,为MCC的发展提供良好的动力和热力条件。

“0811”暴雨过程中MCC与一般暴雨云团的对比分析

利用T639 1°×1°分析场、FY-2红外云图、红外辐射亮温(TBB)、闪电定位和气柱水汽总量等资料,对2010年8月11日发生在山西南部暴雨过程(即"0811"暴雨过程)中的中尺度对流复合体(MCC)和其北部的一般暴雨云团进行了对比分析,结果表明,(1)山西北部暴雨带主要由6个β中尺度对流云团生成、发展及合并造成;山西南部区域性暴雨则由MCC的生成、发展、东移所引发。(2)山西北部的暴雨云团在850hPa暖切变线南部生成和发展,并在地面切变线附近合并;山西南部的MCC由3个β中尺度对流云团发生、发展及合并形成,该对流云团在700hPa次天气尺度切变线上触发生成;MCC发展、成熟阶段,α中尺度云团沿925hPa暖切变线东移;减弱阶段,随西太平洋副热带高压的南退而南压。(3)在西太平洋副热带高压西进北抬的背景下,同一次暴雨过程中,MCC发生在5 880gpm边缘弱的斜压环境中,高层则出现在高压北侧的反气旋环流中;一般暴雨云团发生在5 840gpm边缘较强的斜压环境中,高层则出现在急流入口区的右侧。(4)MCC作为大型的中尺度对流系统,不但对低层高温高湿能量的需求比一般暴雨云团更多,而且在垂直方向上,要求湿层、高能舌及暖温结构更深厚。(5)山西南部MCC影响区和5 880gpm线边缘为负地闪覆盖区,正地闪主要出现在其北部一般暴雨云团影响区和5 840gpm线附近。与MCC相比,一般暴雨云团影响下,局地闪电开始及闪电峰值的出现较降水的开始及降水峰值的出现有更多的提前量。(6)山西北部暴雨云团出现在气柱水汽总量梯度的大值区及水汽锋上;山西南部MCC则出现在水汽锋南侧气柱水汽总量的大值区。气柱水汽总量对"0811"暴雨过程有36h的提前量,对暴雨的落区有很好的指示意义。

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。

长江中游两次MCC过程环境流场及物理条件分析

利用常规气象资料、GFS0.5°×0.5°再分析资料以及云图资料,分析了2007年长江中游2例中尺度对流复合体(MCC)的大尺度环境场和物理量特征。结果表明:①MCC是低槽云系尾部由几个β、α中尺度云团合并增强结果,合并是其形成最重要的一个因子;②MCC发生在有利的天气形势背景下,中层有短波槽、低层有冷暖切变线和范围宽广的西南急流带,强盛西南急流给暴雨区提供充足的动力、水汽、不稳定条件。西南暖湿气流维持、边界层暖切变线形成且稳定少动对MCC形成起关键作用,在低层冷切尾部和暖切顶部,干冷与暖湿空气交汇出现锋生导致上升运动加强,激发不稳定能量释放,MCC在此处形成。能量锋生与高空急流右后侧辐散气流耦合可能是导致MCC发展主要动力强迫机制;③MCC环境流场表现为对流层上部为反气旋性辐散环流,中层和低层均为气旋性辐合环流,从低层到中层正涡度柱连成一片,形成深厚垂直正涡度柱,中低层深厚辐合为MCC维持提供了有利动力条件。

河北省中南部一次MCC造成的暴雨过程分析

应用GMS红外辐射亮温(TBB)资料、NCEP 1°×1°再分析资料及探空和自动站等资料,对2008年6月27日傍晚到夜间影响河北省中南部的一次MCC(中尺度对流复合体)天气过程进行了诊断分析。结果表明:MCC形成到成熟阶段在其西侧TBB梯度最大的地方均造成了雷暴、强降水、大风等强对流天气。高空低涡、高空槽和地面切变线是此次MCC的主要影响系统,对流层中低层高温高湿的环境为MCC的生成和发展提供了有力的热力条件,低空急流为暴雨的产生供应了充沛的水汽。850 hPa上湿正压位涡项负值区(MPV1<0)与湿斜压位涡项正值区(MPV2>0)的叠加很好地指示了暴雨的落区。

一次暴雨过程中MCC与一般暴雨云团的对比分析

分析结果表明：①山西北部的暴雨云团在850hPa暖切变线南部生成、发展，并在地面切变线附近合并；山西南部的MCC由3个B中尺度对流云团发生、发展、合并形成，β中尺度对流云团在700hPa次天气尺度切变线上触发生成；MCC发展、成熟阶段，α中尺度云团沿925hPa暖切变线东移；减弱阶段，随副高的南压而南压。②副高西进北抬背景下，同一次暴雨过程中，MCC发生在5880gpm边缘弱的斜压环境里，高层则出现在高压北侧的反气旋环流中；一般暴雨云团发生在5840gpm边缘较强的斜压环境里，高层则出现在急流人口区的右侧。③MCC作为大型的中尺度对流系统，不但对低层高温高湿能量的需求比一般暴雨云团更多，而且在垂直方向上，要求湿层、高能舌、暖温结构更深厚。④南部MCC影响区及5880gpm线边缘为负地闪覆盖区，正地闪主要出现在北部一般暴雨云团影响区及5840gpm线附近。一般暴雨云团影响下比MCC影响下，局地闪电开始及闪电峰值的出现较降水的开始及降水峰值的出现有更多的提前量。⑤山西北部暴雨云团出现在气柱水汽总量梯度的大值区及水汽锋上；山西南部MCC则出现在水汽锋的南侧气柱水汽总量的大值区。气柱水汽总量对0811暴雨过程有36h的提前量，对暴雨的落区有很好的指示意义。

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"。

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。

辽东短时特大暴雨过程中2个MCC云团的特征和环境场分析

选取我国FY-2C卫星加密图像产品、T213数值模式分析产品以及地面和高空观测资料,运用卫星形态学和天气诊断分析方法,对2005年8月12～13日辽宁短时特大暴雨过程中2个中尺度对流复合体(MCC)云团的特征、差异及其在云图形态、天气系统和物理量3种环境场进行了对比分析。结果表明,2个MCC云团是直接影响系统;因传播方式明显不同,2个MCC在云图特征、天气现象和造成灾害3方面明显不同;MCC云团所处的云场中,各成员通过热力和动力相互作用,促使MCC影响辽宁;MCC的产生和发展与各纬带内不同尺度的天气系统密切相关;MCC云团的物理量场具有特殊性生。

高原涡和西南涡影响的两次四川暴雨过程的对比分析

为了进一步研究高原涡、西南涡对西南地区暴雨的影响,本文用中国气象局自动站与CMORPH降水数据融合的逐时降水资料、国家卫星气象中心的逐时FY-2E卫星的云顶亮温(TBB)资料、欧洲气象资料中心(ERA-interim)的再分析资料,通过天气学诊断分析方法以及拉格朗日轨迹模式HYSPLITv4.9,对发生在四川盆地的有高原涡东移影响西南涡发展引发暴雨的两次过程进行对比分析,发现:(1)两次暴雨过程的降水强度和分布有明显区别,并且TBB活动特征显示在过程一中有MCC(Mesoscale Convective Complex)的产生和发展,过程二则没有。(2)对于过程一,500 hPa上,高原涡逐渐减弱为高原槽并伸展到四川盆地上空,850 hPa上,在鞍型场附近有MCC的产生和发展,200 hPa上,高原涡在南亚高压北部偏西风急流下方的强辐散区内,位于南亚高压东南侧急流区下方稳定少动,偏东风急流北部有辐散中心,有利于西南涡的加强。对于过程二,500 hPa高原涡东移在四川盆地上空与西南涡耦合,形成一个稳定且深厚的系统,这也是过程二的暴雨强度比过程一强的最主要原因。200 hPa上,四川盆地始终位于南亚高压东侧的西北气流中,"抽吸作用"明显。(3)在过程一中,位涡逐渐东传且位涡增加的地方对应强降水区与MCC发展区,反映了暴雨和位涡的发展基本一致。在过程二中,中层位涡高值区从高原上东移并下传至盆地上空,两涡耦合使得上下层打通,位涡值比耦合之前单独的两涡强度更强。MCC产生的必要条件是中层大气要有强正涡度、强辐合和强上升运动,在未产生MCC前,过程一与过程二在盆地上空的动力条件甚至是相反的;从热力条件看,过程一中有明显的干冷空气入侵,增强不稳定条件,有利于MCC的产生并引发强降水;另一方面,本文也应证了二阶位涡的水平分布与暴雨落区有较好的对应关系。(4)通过拉格朗日方法的水汽轨迹追踪模式和聚类分析方法分析可得两次暴雨过程的水汽输送源地和通道也有明显区别,过程一主要有两条水汽通道,通道一来自阿拉伯海和孟加拉湾洋面的底层,通道二来自四川南部750 m以下高度;而过程二的主要水汽输送通道有三条,通道一来自西方地中海、黑海和里海上空1500~2500 m高度附近,通道二来自阿拉伯海和印度洋的底层,通道三的水汽从孟加拉湾低层绕过云贵高原直接输送到四川盆地。

温州“9.4”台风倒槽特大暴雨分析(英文)

运用T106数值预报产品、MM5模式结合Q矢量计算NCEP资料、天气实况及卫星云图等非常规资料,对1999年9月4日凌晨在远离9909号热带风暴中心的浙江省温州市引发的特大暴雨进行了探讨。发现秋季在厦门以南至广东东部登陆的台风,在浙中南沿海形成台风倒槽,该倒槽内的暖湿切变线的中尺度对流复合体(Mesoscale Convective Complex,MCC)是引起特大暴雨的重要条件。从计算得出的Q矢量散度分布看,本次特大暴雨降水发生时间和量级与该时段内温州经历的强Q矢量散度梯度发展有密切联系。同时,温州呈东北—西南走向的海岸线及境内雁荡山脉有利地形的抬升作用,对本次热带风暴倒槽降水中局地特大暴雨的形成有重要贡献。

温州“9.4”台风倒槽特大暴雨分析

运用T106数值预报产品、MM5模式结合Q矢量计算NCEP资料、天气实况及卫星云图等非常规资料,对1999年9月4日凌晨在远离9909号热带风暴中心的浙江省温州市引发的特大暴雨进行了探讨。发现秋季在厦门以南至广东东部登陆的台风,在浙中南沿海形成台风倒槽,该倒槽内的暖湿切变线的中尺度对流复合体(Mesoscale Convective Complex,MCC)是引起特大暴雨的重要条件。从计算得出的Q矢量散度分布看,本次特大暴雨降水发生时间和量级与该时段内温州经历的强Q矢量散度梯度发展有密切联系。同时,温州呈东北-西南走向的海岸线及境内雁荡山脉有利地形的抬升作用,对本次热带风暴倒槽降水中局地特大暴雨的形成有重要贡献。

贵州2次MCC暴雨诊断和触发机制对比分析

用FY2-D卫星红外云图云顶亮温(TBB)、常规观测资料和NCEP1°×1°格点再分析资料对2008年5月29—30日("0529")与2010年6月16—17日("0616")贵州2次MCC暴雨天气过程进行诊断分析和触发机制讨论.结果显示:2次MCC发展的历程不同,"0529"MCC最初由多个较小的对流系统合并发展形成中β尺度对流系统,"0616"MCC却由单个对流系统迅速发展形成.2次MCC过程大气低层的影响天气系统明显不同,"0529"MCC天气过程中冷空气占据主导地位,"0616"MCC天气过程中,西南低空急流起到了关键性的作用.诊断分析发现:"0529"MCC,大气低层的动力条件和水汽辐合剧烈,因此对流和短时强降水更强."0616"MCC,动力条件和水汽辐合垂直方向伸展的高度高,水汽的输送持续,形成了较广范围的暴雨天气.利用锋生函数针对2次MCC过程触发机制的讨论显示:"0529"MCC,受冷锋影响,加大了经向风的东西向切变,Af伸长变形明显;同时形成θse密集区,有利的热力锋生条件,使得锋生加强."0616"MCC,低空急流的建立和加强,形成有利的动力锋生条件,使得伸长变形A f和切变变形B f均对锋生作出明显贡献.

一次典型MCC卫星云图及雷达回波特征分析

2010年6月19日夜间,贵州北部普降暴雨及大暴雨,分析认为,这是由位于贵州中北部、重庆南部的一个中尺度对流复合体(MCC)造成的.利用常规的micaps观测资料、自动站资料及卫星tBB和雷达资料分析了这次MCC的云图和回波特征,结果表明,这次MCC系统造成的降水范围大、雨强强、分布较集中,卫星云图上tBB最小值达-90℃以下,-80℃冷云区面积和MCC的总降水量存在一定的正相关,-80℃冷云区面积越大,MCC总降水量也越大.MCC在雷达回波上表现出一条类似飑线的带状回波和零星的块状回波,带状回波造成的降水强度大,常常造成暴雨和大暴雨.