一次局地大暴雨过程中两个不同MCS成因分析
发布时间：2021-08-11 20:24
利用常规观测资料、地面加密自动站资料、雷达资料、湖北地形资料及NCEP、ECMWF再分析资料,针对一次数值模式漏报的局地大暴雨过程进行分析,结果表明:高空槽前,低层切变线北侧,地面弱冷空气侵入暖倒槽是本次过程的大尺度天气背景。边界层强辐合中心和订正后高对流有效位能在预报中值得关注。两个大暴雨中心分别由两个不同的中尺度对流系统（Mesoscale Convective System,MCS）造成的,其演变形式和加强维持机制明显不同。松滋地区MCS受阵风锋触发,加强于边界层强辐合中心附近,在局地锋生作用下演变为中尺度涡旋结构,雷达上表现为人字形回波形态,大暴雨中心位于人字形回波交点处,50 mm/h雨强维持3h。长阳地区MCS在边界层辐合区边缘,受边界层辐合气流触发,由加强的偏东气流在迎风坡上产生较强的地形强迫抬升而增强,最大雨强达102mm/h。
【文章来源】：气象与环境科学. 2020,43(04)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
2016年5月6日宜昌站T-lnp图
从NCEP再分析资料计算的925 hPa散度场看(图2a、b),6日14时至20时,随着偏北气流加强,鄂西南辐合明显加强,辐合中心最强达24×10-5s-1,且正好位于松滋万家乡站附近。沿辐合中心111.5°E作散度及经向风和垂直速度(v-w)的剖面(图2c、d)可知,辐合中心主要集中在925 hPa以下,且随着低层辐合加强,上升运动明显增强。尤为值得注意的是,本个例中为东北风和偏东风的辐合,这与引文中提到的多数个例为东南风与偏东风的辐合不同,这种风场极易被忽视。EC数值模式风场预报基本正确(图略),但其预报的降水量却比实况严重偏小,这应与该天气形势下大尺度模式本身的预报能力偏弱有关,华东中尺度模式仅在6日08时起报时次对鄂西南局地预报了100 mm以上降水,但落区仍与实况有偏差。这进一步说明此类天气形势下提前预报具有很大难度。从以上分析可知,边界层强辐合中心可能是该天气形势下产生强降水的重要动力条件,在实际预报中应重点分析。此外,从两个大暴雨中心和辐合区的对应关系看,松滋万家乡正好位于强辐合中心,而长阳天齐处在辐合区边缘。两个大暴雨中心雨量虽相当,但其低层辐合强度却存在较大差别,因此有必要对大暴雨的成因作更进一步分析。5 中尺度对流系统演变及成因
影响松滋地区的MCS主要经历了三个阶段。第一阶段,从2016年5月6日16:34至17:59,为阵风锋进入层结不稳定区触发对流阶段(图3a、b、c)。可以看到荆门中部有两个对流单体,其中偏西方位的对流单体其西南侧有阵风锋向西南方向移动,而这两个对流单体快速减弱消亡。该阵风锋高度达1.2 km,结合上文分析,由于地面温度升高,大气不稳定加剧,该阵风锋提供了触发条件,从图3(c)可以看到,新对流在阵风锋上产生。第二阶段,从17:59至20:00,对流在强辐合区内发展加强(图3d、e)。18:23对流单体经阵风锋触发后迅速增强,并与辐合区内另一块对流单体合并后快速南压,同时湖南北部有对流回波带生成,缓慢北抬。第三阶段,从20:00至22:40,南北对流带合并演变为人字形,即中尺度涡旋结构(图3f)。湖北南部快速南下的对流回波与湖南北部缓慢北抬的对流回波在松滋地区结合,逐渐演变成人字形回波形态,大暴雨位于人字形回波的交点附近。沿强回波作剖面可以看出,45 dBZ强回波可达6 km以上,最大回波强度达50 dBZ,回波带上有多个对流单体生消,列车效应明显。由松滋万家乡站小时雨量资料可知,20:00—23:00,小时雨量分别为56 mm、60 mm、52 mm。这一雷达回波演变特征可作为提前发布暴雨预警信号的重要参考。事实上,在5月6日20:20,预报员也及时发布了松滋地区暴雨橙色预警信号,预计未来3 h有50 mm以上降水。预报时效是比较及时的,但对雨量预报略有不足,以后需更加关注人字形回波交点附近由于列车效应可能造成的100 mm以上大暴雨。进一步分析该MCS为何在第三阶段会演变为中尺度涡旋结构特征。沿111.5°E(离松滋万家乡最近点)作温度平流经向剖面(图4a、b),可以看到,从6日14时到20时,大暴雨中心上空925 hPa以下温度平流发生了明显变化,暖平流从14时的1.2×10-5℃·s-1增强至3.0×10-5℃·s-1,而其北侧有明显的冷平流中心,强度达-2×10-5 ℃·s-1,这与中低层冷空气侵入密切相关。同时从沿该点的锋生函数经向剖面(图4c、d)可以看到,在中低层冷空气侵入过程中出现了明显的锋生,锋生函数从-3×10-10 K·s-1·m-1增强至90×10-10K·s-1·m-1。以上分析表明,中尺度涡旋结构特征的形成与中低层冷空气侵入过程中引起的局地锋生密切相关。对比陶诗言[30]、郭英莲[23]等对梅雨锋降水锋生特征的研究结果,本个例有所不同,其锋生集中在边界层以下,并以水平锋生为主,这在强降水潜势预报中值得重点关注。
【参考文献】：
期刊论文
[1]湖北省三峡谷地两类突发性中尺度暴雨特征对比分析[J]. 张萍萍,韦惠红,董良鹏,张蒙蒙,陈赛男,张宁. 气象与环境科学. 2018(03)
[2]特殊地形对鄂东北一次局地强降水过程的作用机制分析[J]. 李超,崔春光,蒋兴文,王晓芳,赖安伟,汪小康. 气象. 2018(09)
[3]黄河中游一次致洪暴雨过程的形成机理[J]. 宋清芝,吕林宜. 气象与环境科学. 2018(02)
[4]一次副热带高压边缘突发性暴雨的锋生及水汽特征分析[J]. 邱贵强,赵桂香,董春卿,王晓丽. 高原气象. 2018(04)
[5]秦岭北麓一次冷锋触发的短时强降水成因分析[J]. 王楠,赵强,井宇,张小雯. 高原气象. 2018(05)
[6]两种类型短时强降水形成机理对比分析——以甘肃两次短时强降水过程为例[J]. 许东蓓,苟尚,肖玮,孟丽霞,沙宏娥,狄潇泓,石延召. 高原气象. 2018(02)
[7]2017年广州“5·7”暖区特大暴雨的中尺度系统和可预报性[J]. 伍志方,蔡景就,林良勋,胡胜,张华龙,韦凯华. 气象. 2018(04)
[8]2017年5月7日广州极端强降水对流系统结构、触发和维持机制[J]. 田付友,郑永光,张小玲,张涛,林隐静,张小雯,朱文剑. 气象. 2018(04)
[9]承德市两次局地性短时暴雨过程的中尺度特征对比分析[J]. 王宏,王丛梅,高峰,高艳春,王万筠,胡赛安,吴显春. 气象. 2017(12)
[10]地形对山西暴雨影响的数值模拟研究[J]. 赵海英,薄燕青,邱贵强,赵珺,闫慧. 气象与环境科学. 2017(02)
本文编号：3336835
【文章来源】：气象与环境科学. 2020,43(04)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
2016年5月6日宜昌站T-lnp图
从NCEP再分析资料计算的925 hPa散度场看(图2a、b),6日14时至20时,随着偏北气流加强,鄂西南辐合明显加强,辐合中心最强达24×10-5s-1,且正好位于松滋万家乡站附近。沿辐合中心111.5°E作散度及经向风和垂直速度(v-w)的剖面(图2c、d)可知,辐合中心主要集中在925 hPa以下,且随着低层辐合加强,上升运动明显增强。尤为值得注意的是,本个例中为东北风和偏东风的辐合,这与引文中提到的多数个例为东南风与偏东风的辐合不同,这种风场极易被忽视。EC数值模式风场预报基本正确(图略),但其预报的降水量却比实况严重偏小,这应与该天气形势下大尺度模式本身的预报能力偏弱有关,华东中尺度模式仅在6日08时起报时次对鄂西南局地预报了100 mm以上降水,但落区仍与实况有偏差。这进一步说明此类天气形势下提前预报具有很大难度。从以上分析可知,边界层强辐合中心可能是该天气形势下产生强降水的重要动力条件,在实际预报中应重点分析。此外,从两个大暴雨中心和辐合区的对应关系看,松滋万家乡正好位于强辐合中心,而长阳天齐处在辐合区边缘。两个大暴雨中心雨量虽相当,但其低层辐合强度却存在较大差别,因此有必要对大暴雨的成因作更进一步分析。5 中尺度对流系统演变及成因
影响松滋地区的MCS主要经历了三个阶段。第一阶段,从2016年5月6日16:34至17:59,为阵风锋进入层结不稳定区触发对流阶段(图3a、b、c)。可以看到荆门中部有两个对流单体,其中偏西方位的对流单体其西南侧有阵风锋向西南方向移动,而这两个对流单体快速减弱消亡。该阵风锋高度达1.2 km,结合上文分析,由于地面温度升高,大气不稳定加剧,该阵风锋提供了触发条件,从图3(c)可以看到,新对流在阵风锋上产生。第二阶段,从17:59至20:00,对流在强辐合区内发展加强(图3d、e)。18:23对流单体经阵风锋触发后迅速增强,并与辐合区内另一块对流单体合并后快速南压,同时湖南北部有对流回波带生成,缓慢北抬。第三阶段,从20:00至22:40,南北对流带合并演变为人字形,即中尺度涡旋结构(图3f)。湖北南部快速南下的对流回波与湖南北部缓慢北抬的对流回波在松滋地区结合,逐渐演变成人字形回波形态,大暴雨位于人字形回波的交点附近。沿强回波作剖面可以看出,45 dBZ强回波可达6 km以上,最大回波强度达50 dBZ,回波带上有多个对流单体生消,列车效应明显。由松滋万家乡站小时雨量资料可知,20:00—23:00,小时雨量分别为56 mm、60 mm、52 mm。这一雷达回波演变特征可作为提前发布暴雨预警信号的重要参考。事实上,在5月6日20:20,预报员也及时发布了松滋地区暴雨橙色预警信号,预计未来3 h有50 mm以上降水。预报时效是比较及时的,但对雨量预报略有不足,以后需更加关注人字形回波交点附近由于列车效应可能造成的100 mm以上大暴雨。进一步分析该MCS为何在第三阶段会演变为中尺度涡旋结构特征。沿111.5°E(离松滋万家乡最近点)作温度平流经向剖面(图4a、b),可以看到,从6日14时到20时,大暴雨中心上空925 hPa以下温度平流发生了明显变化,暖平流从14时的1.2×10-5℃·s-1增强至3.0×10-5℃·s-1,而其北侧有明显的冷平流中心,强度达-2×10-5 ℃·s-1,这与中低层冷空气侵入密切相关。同时从沿该点的锋生函数经向剖面(图4c、d)可以看到,在中低层冷空气侵入过程中出现了明显的锋生,锋生函数从-3×10-10 K·s-1·m-1增强至90×10-10K·s-1·m-1。以上分析表明,中尺度涡旋结构特征的形成与中低层冷空气侵入过程中引起的局地锋生密切相关。对比陶诗言[30]、郭英莲[23]等对梅雨锋降水锋生特征的研究结果,本个例有所不同,其锋生集中在边界层以下,并以水平锋生为主,这在强降水潜势预报中值得重点关注。
【参考文献】：
期刊论文
[1]湖北省三峡谷地两类突发性中尺度暴雨特征对比分析[J]. 张萍萍,韦惠红,董良鹏,张蒙蒙,陈赛男,张宁. 气象与环境科学. 2018(03)
[2]特殊地形对鄂东北一次局地强降水过程的作用机制分析[J]. 李超,崔春光,蒋兴文,王晓芳,赖安伟,汪小康. 气象. 2018(09)
[3]黄河中游一次致洪暴雨过程的形成机理[J]. 宋清芝,吕林宜. 气象与环境科学. 2018(02)
[4]一次副热带高压边缘突发性暴雨的锋生及水汽特征分析[J]. 邱贵强,赵桂香,董春卿,王晓丽. 高原气象. 2018(04)
[5]秦岭北麓一次冷锋触发的短时强降水成因分析[J]. 王楠,赵强,井宇,张小雯. 高原气象. 2018(05)
[6]两种类型短时强降水形成机理对比分析——以甘肃两次短时强降水过程为例[J]. 许东蓓,苟尚,肖玮,孟丽霞,沙宏娥,狄潇泓,石延召. 高原气象. 2018(02)
[7]2017年广州“5·7”暖区特大暴雨的中尺度系统和可预报性[J]. 伍志方,蔡景就,林良勋,胡胜,张华龙,韦凯华. 气象. 2018(04)
[8]2017年5月7日广州极端强降水对流系统结构、触发和维持机制[J]. 田付友,郑永光,张小玲,张涛,林隐静,张小雯,朱文剑. 气象. 2018(04)
[9]承德市两次局地性短时暴雨过程的中尺度特征对比分析[J]. 王宏,王丛梅,高峰,高艳春,王万筠,胡赛安,吴显春. 气象. 2017(12)
[10]地形对山西暴雨影响的数值模拟研究[J]. 赵海英,薄燕青,邱贵强,赵珺,闫慧. 气象与环境科学. 2017(02)
本文编号：3336835
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