广西区域夏季中尺度对流系统时空分布特征

何立，黄小燕，赵金彪，罗永明

（1.广西区气象减灾研究所，广西 南宁 530022；2.国家卫星气象中心遥感应用实验基地，广西 南宁 530022；3.广西区气象台，广西 南宁 530022）

广西区域夏季中尺度对流系统时空分布特征

何立1，2，黄小燕1，2，赵金彪3，罗永明1，2

（1.广西区气象减灾研究所，广西 南宁 530022；2.国家卫星气象中心遥感应用实验基地，广西 南宁 530022；3.广西区气象台，广西 南宁 530022）

利用2010～2014年6～8月FY2E高分辨率逐时红外亮温（TBB）数据对广西区域夏季的中尺度对流系统（MCS）进行统计分析。结果表明：该区域MCS分布总体呈东西向带状分布特征，与广西地形走势相关。北部MCS活跃度较低，南部西南暖湿气流受到十万大山的阻挡，MCS非常活跃，形成了广西最重要的一个暴雨中心。在年际变化上，2013年广西区域MCS活动频率较低，2010年较高，其他年份持平。月变化上，6月MCS最为活跃，7月和8月MCS活跃度降低，与广西各月平均暴雨站次分布曲线相吻合。由于广西区域海陆交界处呈显著的海陆风环流特性，因此，MCS日变化特点是白天向陆地传播、夜间向海洋传播，傍晚陆地MCS活跃度达到峰值。上述特性说明了地形和海陆热力差异导致了广西区域MCS独特的气候分布特征。

中尺度对流系统；红外亮温；时空分布特征

1 引言

广西地处低纬度地区，夏季强对流天气频发，造成较为严重的洪涝灾害。中尺度对流系统（简称MCS）［1-13］是产生强对流天气的主要天气系统，由于MCS空间和时间尺度跨度大，其生命史从数小时至几十小时，水平尺度从20km至2000km，因此具有较高时空分辨率的地球静止卫星红外云图是监测中尺度对流系统的重要工具之一。

近年来，国内外学者利用静止卫星红外云图对中尺度对流系统进行普查，取得了较多的研究成果。Velasco和Fritsch［14-15］等对影响美国、非洲、南美洲等地区的MCC进行了普查，对了解全球范围的MCS分布有着重要的意义。Hodges和Thorncroft［16］利用8a的欧洲航天局气象卫星图像对非洲区域7、8、9月份的MCS进行识别统计分析，并研究了MCS分布、季节性变化以及与地形的关系等。Jirak和Cotton［17］等人利用雷达和卫星资料对MCS进行研究，分析四类MCS的气候特征，发现线性对流PECS与强降雨关系密切。段旭和张秀年［18］等对云南及周边地区中尺度对流系统（MCS）进行了统计分析，发现低纬度高原地区MCS与其他地区有明显的不同，具有明显的地域特点。郑永光和陈炯［19］等利用10aTBB资料对夏季中国及中国周边地区的MCS活动情况进行统计，发现该地区夏季MCS总体分布特点是呈现东西方向带状分布，且不同下垫面MCS分布变化也有差异。卓鸿和赵平［20］等人利用逐小时卫星资料和NCEP再分析资料研究位于黄河下游地区的中尺度对流系统的气候特征，发现MCS具有明显的年际变化特点，且该区域夏季降水主要与MCC和PECS有关。

为了进一步了解广西区域的强对流活动情况，本文利用FY2E逐时红外亮温（TBB）数据对广西区域的中尺度对流系统（MCS）进行统计分析，以获取该区域MCS的时空变化特征。

2 资料与处理

本文所使用的资料主要取自国家卫星气象中心提供的中国FY-2E（风云二号E星）地球静止气象卫星的逐时红外亮温（TBB）资料。该资料的时间分辨率是1h，水平分辨率为0.05°×0.05°。资料起止时间为2010年6月至2014年8月，共计5a的卫星数据，选取每年的夏季6～8月进行统计。需要说明的是，在分析处理前首先对异常的数据进行剔除，异常情况主要包括数据缺失，掉线等。统计表明，资料缺失率小于1%，不影响MCS的气候统计分析。文中讨论的广西区域是指东经104°～112°E、北纬20°～27°N的区域范围。

国内外许多学者，如Maddox和Jirak，Augustine，郑永光，祁香秀，卓鸿等人，提出使用-52℃TBB来识别MCS，进而用来研究导致强降水的重要天气系统，因此本文以每个格点数据的TBB来识别MCS，从而比较全面了解广西区域MCS的时空变化特征。

文中所使用的统计MCS的方法主要参考郑永光，陈炯［19］等提出的方法，即首先将统计区域内各个格点TBB≤-52℃出现的时次分别进行计数，然后除以每个格点所有资料的总时次得到百分比，在统计中异常资料将被剔除，该百分比表征了广西区域内MCS的活动频率，从而获取该区域的日、月、年变化以及空间地理分布特征，同时还定义了MCS活动频率大于5%的区域为活跃区。

3 MCS时空分布特征

3.1 MCS总体分布特征

图1（见彩页）给出了广西区域5a夏季MCS总体分布特征以及广西地形地貌图。分析表明，该区域的MCS呈明显的纬向带状分布（图1a），MCS活跃区主要集中在沿海一带以及北部湾海面。研究发现，由于该区域属于东亚季风气候区，副高和中纬度扰动是影响广西夏季降水的重要因素，副高西北侧的西南气流把海面上水汽向内陆输送，受到十万大山的阻挡抬升，在其南侧形成了强降水区，因此该区域的MCS非常活跃。进一步分析发现，广西内陆由北向南还存在四条明显的MCS分布带（图1a），第一条分布带位于25°N附近的天平山-南岭山脉一带，分布带北部的MCS活跃度较低，均小于3%。第二条位于23.5°N附近，靠近北回归线，横穿广西中部盆地和平原，包括武鸣盆地、来宾平原和浔江平原。第三条分布带沿着十万大山向东延伸到六万大山、云开大山一带的以南地区，是广西MCS主要的活跃区。第四条分布带则位于十万大山南侧的东兴一带，MCS最为活跃，年降水量达2100～2760mm，是广西最大的暴雨中心。南部的北部湾海域属于海洋性气候，夏季MCS也非常活跃。进一步与广西地形地貌图（1b）相比较发现，广西山脉分级走势与MCS分布带有较好的对应关系，尤其在南部地区，这说明地形对强对流发生、发展有重要的影响。

3.2 MCS年际变化特征

2010～2014年广西区域MCS的年际变化较为明显。MCS活跃程度呈明显的间隔性变化特征，即2010，2012，2014年较为活跃；而2011和2013年活跃度有所降低，这种现象在桂北-桂西一带表现尤为明显，然而在大容山—六万大山—十万大山山脉以南区域（黑线以南区域），整个夏季MCS都处于比较活跃的状态，尤其是十万大山南侧区域。分析表明广西地处季风气候区，南海夏季风将水汽充沛的暖湿气流不断地往内陆输送，同时受到南下的弱冷空气以及大容山—六万大山—十万大山山脉的共同影响，山脉南侧的对流活跃，降水量丰富；越往北，水汽输送能力逐渐减弱，对流活跃度降低，降水减少。由于南海季风的爆发日期和过程存在明显的年际变化［21］，受其影响广西区域MCS分布也随之存在年际变化现象，因而出现了MCS活跃度间隔性变化的特征。

3.3 MCS月变化特征

图2（见彩页）为5a夏季广西区域MCS分布的月变化特征，分析发现，6月份的MCS活跃程度最高，除桂东北区域外，其他区域MCS活跃区，MCS高活跃区（MCS活动频率大于9%）移动到大容山—六万大山—十万大山山系以北区域，而十万大山南侧6月份变成MCS活动频率高值中心，形成广西夏季暴雨中心。7月份MCS活跃区迅速南退，移动到云开大山—六万大山—十万大山以南区域，整个广西的MCS活跃度减弱，MCS活动频率高值中心随之转移到北部湾海面。8月份MCS活跃区继续南退，除了十万大山南侧的小部分区域，大部分的MCS活跃区已移至北部湾海面，此时海面MCS高值中心较7月份更为活跃。覃卫坚等人［22］对广西各月平均暴雨站次分布研究指出，暴雨站次6月份达到峰值，7和8月份逐月下降，这与广西区域MCS的月变化特征相吻合。总体而言，受西南季风影响，6月份广西区域MCS活跃，降水较频繁，主要集中在广西南部区域，7-8月份MCS活跃有所减弱，陆地区域降水趋于减弱，与广西降水气候特征分布相吻合。

3.4 MCS日变化特征

从2010～2014年北京时0～23时MCS活动频率情况（图略）分析发现，00时广西区域MCS活动频率较低，随后北部湾海面上云系不断发展，MCS的活跃度逐渐增强，同时桂西北区域MCS活动范围不断向桂中延伸。到了早上时段（07时），在北部湾海面上形成了一个MCS活动频率大于13%的高值中心，范围达到最大，对广西沿海区域影响较大。此后高值中心范围逐渐缩小，而MCS的活跃区范围则不断由海上向陆地延伸，以此同时桂西北区域的MCS活跃度在不断减弱。中午12时海面上发展的MCS已经北抬到云开大山—六万大山—十万大山一带。至下午14时在雷州半岛逐步形成了一个MCS高值区并有向北延伸发展的趋势，随后活跃区继续北抬至桂中一带。傍晚18时，MCS发展达到峰值，随后迅速减弱南退。综上所述，广西区域的MCS具有白天向陆地传播、夜间则向海洋传播的特性，且傍晚广西内陆MCS活跃度达到峰值。

4 结论

（1）广西区域MCS分布呈明显的东西向带状分布，与广西的地形走势相对应，特别是位于十万大山南侧的东兴一带（第四条分布带），由于夏季西南暖湿气流受到十万大山的阻挡，MCS最活跃，形成广西最大的一个暴雨中心。

（2）广西区域MCS的年际变化较为明显，MCS活跃程度呈间隔性变化特征。月际变化特征表现为6月份MCS活跃度最高，7月和8月逐渐减弱，与广西各月平均暴雨站次统计结果相一致。MCS高值中心6月份位于十万大山南侧，之后逐渐南退，8月份则位于北部湾海域。受到广西区域海陆交界处的海陆风气候影响，MCS日际变化呈现单峰型特点，具体表现为，白天向陆地传播、夜间向海洋传播。傍晚陆地的MCS活跃度达到峰值。

综上所述，MCS气候分布特征与广西的地形和海陆热力差异有较大的关系。

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Spatial and Temporal Distribution Characteristics of Mesoscale Convective Systems in Guangxi during summer

He Li1，2Huang Xiao-yan1，2Zhao Jin-biao3Luo Yong-ming1，2
（1.Guangxi Institute of Meteorological and Disaster-Mitigation Research，Nanning，Guangxi，530022；2. Remote Sensing Application and Experiment Station of National Satellite Meteorological Centre，Nanning，Guangxi，530022；3.Guangxi Meteorological observatory，Nanning，Guangxi，530022）

Based on FY2E hourly infrared TBB dataset during the summer（June-August）from2010 to 2014 of Guangxi，the statistical analysis of mesoscale convective systems（MCS）were carried out.The results showed that MCS in this region presented the East-to-West distribution feature，which related to the terrain of Guangxi.Because the south-west warm and moist air was resisted by Shiwan Mountains，the MCS in southern was more active than that in northern，which formed an important rainstorm center. Concerning the interannual MCS activity frequency variation，besides the MCS activity frequency held still in the rest of the years，it was lower in 2013 and higher in 2010.By contrast，referring to the monthly MCS activity frequency variation which was consistent with that of monthly average rainfall distribution curve of Guangxi，the MCS activity frequency reach the highest in June and decreased in July and August.Due to the significant characteristics of sea-land breeze circulation at the junction of theland and sea of Guangxi，the characteristics of diurnal variation of MCS is spread to the land in the day while reverse at night and the activity of MCS reached the peak at nightfall.All these characteristics explain that the topography and thermal difference between the land and sea lead to the unique climate distribution of MCS in Guangxi.

Mesoscale convective systems；TBB；characteristics of spatial and temporal distribution

P46

A

1673-8411（2016）01-0006-04

2015-10-28

广西自然科学基金（2012GXNSFBA053133），广西自然科学基金（2012GXNSFBA053134），广西自然科学基金（2013GXNSFBA019225），广西区气象局气象科学研究与技术开发项目（桂气科201304）

何立（1977-），男，广西博白人，高级工程师，主要从事卫星遥感应用研究工作