MCC对贵州西部暴雨的影响

王兴菊，罗喜平，吴哲红，王明欢，周文钰

(1.贵州省安顺市气象局，贵州 安顺 561000；2.贵州省气象台，贵州 贵阳 550002；3.华中区域数值预报中心，湖北 武汉 430074)

MCC对贵州西部暴雨的影响

王兴菊1，罗喜平2，吴哲红1，王明欢3，周文钰1

(1.贵州省安顺市气象局，贵州 安顺 561000；2.贵州省气象台，贵州 贵阳 550002；3.华中区域数值预报中心，湖北 武汉 430074)

利用自动站观测资料、探空资料及NCEP 再分析资料，对2010年6月、2012年5月、2014年6月3次贵州西部的暴雨天气过程进行对比分析。结果表明，贵州西部地区出现的MCC，主要发生在副高外围的槽前西南气流中。副高比较强盛，在500～850 hPa有明显的高压体存在，降水发生后次日没有显著负变温，属于局地锋生。MCC对流云团产生的降雨强度与云团的偏心率和冷云顶面积有很好的对应关系，强降雨时段发生在对流云团发展旺盛的阶段。与周围环境明显的海拔高度差和温度差造成的热力差异，造成了贵州西部地区的中尺度风场辐合线。使得影响贵州的MCC总是在这里触发并发展增强，并带来强降水。3次暴雨过程中贵州中西部的θse等值线都非常密集，上升气流非常明显，中层θse分布呈漏斗状分布，有利于对流性天气发生。3次暴雨过程中，贵州中西部地区都有水汽通量辐合中心存在，充足的水汽输送为MCC 发生、发展提供了良好的水汽条件。

特大暴雨；高空槽；MCC；TBB；假相当位温

1 引言

自1980年Maddox[1]发现中尺度对流复合体(MCC)以来，MCC的研究得到了气象工作者的极大关注。Maddox发现美国中西部许多地区暖季中的大量降水，是由这种长生命史的对流系统产生的，Maddox 提出[2]，MCC常在弱的地面锋附近有明显的南风低空急流输送暖湿空气的区域生成，往往与对流层中层向东移动的短波槽相联系，这个短波槽东南方相当大的区域中大气呈条件不稳定状态，主要的强迫因子是对流层低层的暖湿平流，高层则位于西风急流的反气旋一侧。我国气象研究人员也对中国大陆上的MCC进行了大量研究，在MCC的起源地研究上，李玉兰等[4]利用每隔6 h 1张的增强显示云图，普查了1983—1986年4—9 月我国西南、华南地区的MCC活动，发现生成地区基本集中在105°～109°E、23°～28°N这一地区；项续康等[5]也发现103°～108°E、25°～31°N区域是我国南方地区MCC的主要生成地，其原因可能与特殊的地形有关；段旭[6]利用20多年的红外云图资料分析了MCC的统计特征，发现MCC多发生在低纬高原东部的滇黔和中越之间。在MCC成因研究上，主要集中在长江中下游和华南地区较多[7-12]，而在MCC多发地的云贵高原却研究得较少，段旭等[13]认为，低纬高原处于副热带高压的西侧及云贵高原地形的作用，MCC发生的环境条件与其他地区有明显的差异；许美玲等[14]对发生在滇桂交界地区的一次MCC发生发展机制进行了分析，表明低层的增暖增湿，高层的干冷空气入侵，形成了强的对流不稳定区，中尺度扰动及低空偏南气流在地面静止锋上被迫抬升，是MCC生成的主要机制[15]。

本文统计分析了2008—2014年夏季在贵州西部共发生的13次MCC暴雨天气过程，发现500 hPa基本上都为高空槽前西南气流影响，700～850 hPa在贵州中北部或中西部有明显的切变，并有明显的西南急流。副高比较强盛，在500～850 hPa有明显的高压体存在。地面受热低压影响，中心一般位于云南，在降水过程中热低压发展增强，一般在02时发展增强，冷空气不明显，降水发生后次日没有显著负变温，属于局地锋生。

本文使用自动站观测资料、NCEP再分析资料、TBB资料，选取了2010年6月28日，2012年5月22日和2014年6月20日贵州西部3次特大暴雨过程进行对比分析，初步探讨MCC对贵州西部暴雨的影响。

2 个例简介

2010年6月27日20时—28日20时(简称“10·6”过程)、2012年5月21日20时—22日20时(简称“12·5”过程)、2014年6月19日20时—20日20时(简称“14·6”过程)贵州西部都产生了特大暴雨过程，都造成了比较严重的洪涝灾害，3次过程降雨和灾情概况见表1和图1。

3 500hPa环流形势分析

“10·6”过程(见图2a)：6月27日08时，500 hPa环流为“两脊一槽”型，副高位置偏南偏西，乌拉尔山地区为阻塞高压控制，巴湖到贝湖为宽广的低压槽区，贝湖东面为另一个高压区，在四川盆地到贵州西部有一小槽。贵州受槽前西南气流影响。副高强盛，西伸脊点达到107°E附近，南支槽深度接近10个纬距。

表1 3次过程降雨和灾情概况

图1 3次过程降水量(单位：mm)

“12·5”过程(见图2b)：500 hPa欧亚中高纬为“两槽一脊”环流形势，两长波槽分别位于我国巴尔克什湖以南和我国中东部地区，高压脊位于我国的内蒙古一带，贵州主要受南支孟加拉湾槽前西南气流影响。中低纬地区高压环流明显，从贵州南部到中国海南一带都为高压环流控制，南支槽深度接近5个纬距。

“14·6”过程(见图2c)：500 hPa欧亚中高纬为“两槽一脊”环流形势，两长波槽分别位于蒙古和我国东部地区，高空槽位于河套东部到四川南部，贵州受槽前偏西气流影响。中低纬地区高压环流明显，整个贵州到中国海南一带都为高压环流控制，南支槽深度接近10个纬距。

4 对流的生成区

按照参考文献[16-17]对MCC的定义，取卫星云图上云顶亮温TBB≤-32℃云团为MCS(中尺度对流系统)，满足-32℃以下云罩面积在10万km2，且-53℃以下云罩面积在5万km2以上，维持6h以上的暴雨云团为MCC(中尺度对流复合体)。MβCS定义TBB≤-32℃的连续冷云盖的直径≥20 km的对流系统。

3次暴雨过程发生前，都在贵州省毕节赫章附近生成椭圆形云团(见图3)，其中“10·6”过程中对流云团生成于27日19时，中心值TBB≤-32℃，连续冷云盖的直径为30 km。“12·5”过程中21日16时云图TBB中心值达到68℃，冷云盖的直径为115 km，面积9 147 km2。“14·6”过程中19日14时云图TBB中心值达到89℃，冷云盖的直径为215 km的，面积6 618 km2。3次暴雨个例的触发区都在毕节威宁附近，对流云团生成时都达到MβCS的标准。对流的触发时间一般在14—19时之间。

图2 500 hPa高度场(等值线，单位：gpm)和风场(风羽，单位：m·s-1)

图3 TBB实况图(阴影，单位：℃)

5 对流的发展

表2给出这3个MCC发生的日期、生命史、最强盛时刻及其对应的-32℃冷云顶面积、偏心率。通过对表2的分析看出，这3次MCC共同点：生命史在7～8 h之间，发展最强盛的时间在03—04时，发展最强盛时刻-32℃冷云顶面积都超过了20万km2，-52℃冷云顶面积都超过了15万km2。

表2 3次暴雨过程中的MCC概况

不同点(见图4)：“10·6”过程中是由2个中尺度对流云团发展加强并合并为一个双核的对流云团，所以偏心率较小，为0.63，发展最强盛时刻-32℃冷云顶面积为232 031 km2，最强冷云核中心温度达到-80℃。“12·5”过程中是一个比较完整的单核的MCC，偏心率达到0.83，发展最强盛时刻-32℃冷云顶面积为230 229 km2，最强冷云核中心温度达到-80℃。“14.6”过程中是由多个对流云团引发列车效应，最后合并为MCC，偏心率达到0.97，发展最强盛时刻-32℃冷云顶面积为333 838 km2，最强冷云核中心温度为-70℃。

6 MCC的发展与雨强的关系

图5给出这3次降雨过程20时—次日07时中的小时最大降雨量、>50 mm的站数、>25 mm的站数。3次过程中最强降雨时段基本上都在当日22时—次日04时，最大小时雨量在78.8～117.6 mm，也就是MCC基本形成到发展最旺盛的时候。“10·6”过程中最大小时雨量为78.8 mm，小时雨量>50mm最多为22日01时2站；“12·5”过程中最大小时雨量为86.3 mm，小时雨量>50 mm最多为21日23时和次日01时7站；“14·6”过程中最大小时雨量为117.6 mm，小时雨量>50 mm最多为20日01时23站。从3次暴雨过程雨强分析来看，“14·6”过程的雨强最大，“12·5”过程次之，“10·6”过程中最小。在前面分析的3次MCC云团各项指标来看，“14·6”过程中的发展最强盛时刻-32℃和-52℃冷云顶面积最大，偏心率也是最大的，“12·5”过程次之，“10·6”过程中最小。从前面的对比分析可以看出，MCC对流云团产生的降雨强度与云团的偏心率和冷云顶面积有很好的对应关系，强降雨时段均发生在对流云团发展旺盛的阶段。

图4 TBB时序图(阴影，单位：℃)

图5 雨量时序图，6月27日 “10·6”个例统计(a)；5月21日“12·5”个例统计(b)；6月19日“14·6”个例统计(c)

7 对流云团的移动路径贵州西部的特殊地形分析

对流云团在地处乌蒙山左侧的赫章生成后，沿着贵州西部边缘地区，经过水城、晴隆等地，到达关岭、望谟一带，并在贵州西部发展加强，逐步向东北方向扩展影响贵州西部地区。贵州西部的水城、晴隆、关岭、贞丰、望谟、册亨地处乌江上游和北盘江上游的交会地带。从贵州地形图来看(见图6)，这些地区地形低矮，与周围海拔差达到1 000 m以上。

由于贵州西部地处乌蒙山地区的威宁、水城等地与右侧的纳雍、六枝等地存在明显的海拔差，也造成了这些地区明显的温差。从1981—2010年夏季平均气温(图7)来看，贵州西部存在威宁与赫章温差3.6℃，水城与纳雍、六枝、盘县温差接近2℃，关岭也比周围的站点高1～2℃。从贵州西部两要素站点的气温来看(图略)，毕节、安顺、六盘水、黔西南等地区的乡镇存在10℃的温差，例如关岭县岗乌镇滑坡现场的海拔为755 m，夏季午后的最高温度接近于40℃，而关岭其它地区的海拔基本上都在1 000 m以上，最高温度一般都在33℃[18]。

李博[19]的局地低矮地形对华南暴雨影响的数值试验表明，局地地形可造成局地特大暴雨，而局地特大暴雨又具有显著的中尺度特征。与周围环境明显的海拔高度差和温度差造成的热力差异，造成了贵州西部地区的中尺度风场辐合线，使得影响贵州的MCC总是在这里触发生成并发展增强，带来强降水[18]。

8 锋区不稳定层结与垂直运动

从图8a中可看到，2010年6月27日20时沿26°N的垂直剖面上，103°～108°E之间贵州中西部的θse等值线非常密集，中心值为385 K，700 hPa以下中低层有对流不稳定层结，中层700～500 hPa的θse分布呈漏斗状分布，有利于对流性天气发生。锋前103°～108°E区域附近700 hPa以下有中心值为-18×10-2m·s-1的上升中心，在贵州中西部地区从低层到高层都为一致的上升气流，有很强的上升运动发展。700～500 hPa附近有明显的切变，中低层为一致的偏南气流，对应该区域内中尺度暴雨云团迅速发展。

图6 贵州省河流分布图(a)、海拔高度图(b)

图7 贵州省夏季平均气温图(1981—2010年)(单位：℃)

从图8b中可看到，2012年5月21日20时沿26°N的垂直剖面上，103°～108°E之间贵州中西部的θse等值线更加密集，梯度非常明显，贵州西部处于θse梯度最大的区域，中心值为375 K。700 hPa以下中低层有对流不稳定层结，650～400 hPa贵州西部的θse分布呈漏斗状，有利于对流性天气发生。锋前103°～110°E区域贵州范围内为一致的上升气流，在850～500 hPa上有中心值为-20×10-2m·s-1的上升中心，有很强的上升运动发展。上升运动区域范围比“10·6”大，呈椭圆形，上升运动中心高，与此次暴雨过程中的MCC对流云团形状相似，对应很好。700～500 hPa附近有明显的切变，中低层为一致的偏南气流，对应该区域内中尺度暴雨云团迅速发展。

图8 假相当位温(θse)(等值线，单位：K)、垂直速度(阴影，单位：×10-2m·s-1)、风场(风羽，单位：m·s-1)沿26°N的纬向剖面图

从图8c中可看到，2014年6月19日20时沿26°N的垂直剖面上，103°～108°E之间贵州中西部也处于θse等值线的密集区，梯度比较明显，贵州西部处于θse梯度最大的区域，中心值为385 K。800 hPa以下中低层有对流不稳定层结，800～700 hPa贵州中部的θse分布呈漏斗状，有利于对流性天气发生。锋前103°～110°E区域贵州范围内为一致的上升气流，在850～500 hPa上有中心值为-21×10-2m·s-1的上升中心，有很强的上升运动发展。在103～118°E范围内有2个明显的上升区，自西向东呈带状分布，该时段云图上的贵州中部以南地区也存在有2个冷云核的对流云团。在700 hPa以下贵州范围内也为一致的西南暖湿气流，为后期暴雨的产生提供充足的水汽。

通过对3次暴雨过程的锋区不稳定层结与垂直运动分析来看：3次暴雨过程中贵州中西部的θse等值线都非常密集，中低层有对流不稳定层结，中层θse分布呈漏斗状分布，有利于对流性天气发生。3次过程中的上升气流都非常明显，中心值在-18×10-2m·s-1以上。

9 水汽条件分析

图9 水汽通量散度沿26°N的纬度—经向剖面图(单位：g·cm-2·hPa-1·s-1)(阴影表示负值)

从图9中可看到，沿26°N水汽通量散度的垂直剖面上看：2010年6月27日14时，500 hPa以下水汽都是辐合区，没有明显的辐散区，贵州西部103°～106°E之间为辐合中心，中心值为-7×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1。2012年5月21日14时800 hPa以下水汽都是辐合的，贵州西部103°～106°E之间为辐合中心，中心值为-5×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1，800～500 hPa为辐散区，中心值为1×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1。2014年6月19日14时贵州西部地区600 hPa以下都为水汽辐合区，102°～106°E之间也为辐合中心，中心值为-3.5×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1，600 hPa以上有辐散区，中心值为0.5×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1。

通过以上分析可以看出，3次暴雨过程中，贵州中西部地区都有水汽通量辐合中心存在，其中“12·5”和“14·6”暴雨过程中水汽通量散度呈上正下负的分布。充足的水汽输送为MCC发生、发展提供了良好的水汽条件。

10 结论

① 贵州西部地区出现的MCC，主要发生在副高外围的槽前西南气流中。副高比较强盛，在500～850 hPa有明显的高压体存在，降水发生后次日没有显著负变温，属于局地锋生。

② 贵州西部MCC对流云团产生的降雨强度与云团的偏心率和冷云顶面积有很好的对应关系，强降雨时段发生在对流云团发展旺盛的阶段。

③ 与周围环境明显的海拔高度差和温度差造成的热力差异，造成了贵州西部地区的中尺度风场辐合线，使得影响贵州的MCC总是在这里触发并发展增强，并带来强降水。

④ 3次暴雨过程中贵州中西部的θse等值线都非常密集，上升气流都非常明显，中层θse分布呈漏斗状分布，有利于对流性天气发生。

⑤ 3次暴雨过程中，贵州中西部地区中低层都有水汽通量辐合中心存在，充足的水汽输送为MCC发生、发展提供了良好的水汽条件。

[1] MADDOX R A.Mesoscale convective complexes[J].Bull Am Meteor Soc， 1980， 61： 1 374-1 387.

[2] MADDOX R A.Large - scale meteorological conditions as-sociated with midlatitude mesoscale convective complexes[J].Mon Wea Rev， 1983， 111： 1 475-1 493.

[3] 江吉喜，叶惠明.我国南方地区中α 尺度对流云团的研究[J].中国气象科学研究院院刊，1986，1 (2)：132-141.

[4] 李玉兰，王婧嫆，郑新江，等.我国西南- 华南地区中尺度对流复合体(MCC)的研究[J].大气科学， 1989，13(4)： 417-422.

[5] 项续康，江吉喜.我国南方地区的中尺度对流复合体[J].应用气象学报， 1995，6(1)： 9-17.

[6] 段旭，张秀年，许美玲.云南及周边地区中尺度对流系统时空分布特征[J].气象学报， 2004， 62(2)： 243-250.

[7] 覃丹宇，江吉喜，方宗义，等.MCC 和一般暴雨云团发生发展的物理条件差异[J].应用气象学报， 2004， 15(5)： 590-600.

[8] 井喜，井宇，李明娟，等.淮河流域一次MCC 的环境流场及动力分析[J].高原气象，2008，27 (2)： 349-357.

[9] 姬菊枝，王开宇，方丽娟，等.东北地区中北部的一次区域暴雨天气- 中尺度对流复合体特征分析[J].自然灾害学报， 2009， 18(2)： 101-106.

[10] 杨晓霞，王建国，杨学斌，等.2007 年7 月18—19 日山东省大暴雨天气分析[J].气象， 2008， 34(4)： 61-70.

[11] 刘峰，李萍.华南一次典型MCC 过程的成因及天气分析[J].气象， 2007， 33(5)： 77-82.

[12] 康凤琴，肖稳安，顾松山.中国大陆中尺度对流复合体的环境场演变特征[J].南京气象学院学报，1999， 22(4)： 720-724.

[13] 段旭，李英.低纬高原地区一次中尺度对流复合体个例研究[J].大气科学， 2001， 25(5)： 676-682.

[14] 许美玲，段旭，施晓辉，等.突发性暴雨的中尺度对流复合体环境条件的个例分析[J].大气科学，2003， 23(1)： 84-91.

[15] 贵州2次MCC 暴雨诊断和触发机制对比分析[J].云南大学学报，2014，36(1)： 66-78.

[16] 伍红雨.贵州一次大暴雨过程的中尺度数值模拟与诊断分析[J].暴雨灾害，2007，26(4)：361-368.

[17] 张艳梅，江志红，王冀，等.贵州夏季暴雨的气候特征[J].气候变化研究进展，2008(3)：182-186.

[18] 王兴菊，罗喜平，吴哲红，等.安顺两次特大暴雨过程的TBB和螺旋度对比分析[J] .贵州气象，2013，6.

[19] 李博，刘黎平，赵思雄，等.局地低矮地形对华南暴雨影响的数值试验[J].高原气象，2013，32(6).

MCC’s Influence on Torrential Rain in Western Guizhou

WANG Xingju1，LUO Xiping2，WU Zhehong1，WANG Minghuan3，ZHOU Wenyu1

(1.Guizhou Anshun Meteorological Bureau，Anshun 561000；2.Guizhou Meteorological Observatory，Guiyang 550002；3.Central China region Numerical Weather Prediction Center，Wuhan，430074)

‘10·6’，‘12·5’and‘14·6’torrential rain in western Guizhou are analyzed through contrast by using the automatic station observation data，sounding data and NCEP reanalysis data.It demonstrate that MCC in western Guizhou mainly occurs in the southwest flow outside strong subtropical high.All these torrential rain processes have obvious high pressure from 850 hPa to 500hPa，unobvious negative temperature and local frontogenesis.The intensity of rainfall produced by MCC is close connected with the cloud cluster eccentricity and cloud top area，with the strongest intensity occurring when MCC develops greatly.The generation and development of MCC always appear in western Guizhou because of mesoscale convergence line caused by surrounding different altitude and thermal difference.These three torrential rain processes both have dense pseudo-equivalent temperature isoline，visible updraft and the convergence center of moisture flux divergence in central and western Guizhou.The funnel shape of θse in middle-level is conducive to the happening of convective weather.The sufficient water vapor transportation offers the favorable vapor condition for the generation and development of MCC.

Extraordinary rainstorm；Upper trough；MCC；TBB；Pseudo-equivalent temperature

2015-05-07

黔气科合[2014]05号“贵州省山洪外场试验中尺度分析场建立与评估”；安市科合[2015]08：“安顺中尺度对流复合体(MCC)的研究”；国家自然基金项目(41065003)：“西南山地夏季中尺度对流复合体研究”共同资助。

王兴菊(1980—)，女，工程师，主要从事短期天气预报研究工作。

1003-6598(2015)05-0001-07

P458.1+21.1

A