攀西地区南部一次MCC引发暴雨过程的分析

2020-08-18李永军

高原山地气象研究 2020年2期

李永军

(1.四川省攀枝花市气象台，攀枝花 617000；2.高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室，成都 610072)

引言

MCC是一种α中尺度对流系统，它是由许多较小的对流系统，如塔状积云，对流群(线)或β中尺度的飑线等组合起来的一种对流复合体,它的最突出的特征是有一个范围很广，持续很久，近于圆形的砧状云罩[1]。MCC的发生常常伴有暴雨、洪水，甚至冰雹、大风、龙卷等破坏性极强的灾害性天气，对人民群众的生命和财产安全具有很大的危害[2]。为了能应用日常的高空和地面资料识别这类天气系统，Maddox对成熟阶段的MCC的特征作了相应的规定[3]。

一直以来对MCC的研究较多[4-15]，取得了很多成果。有研究表明MCC对流云团的生成源地大部分在青藏高原东部的背风坡一侧，在青藏高原的东南部存在2个MCC生成、发展的集中区域，一个位于西部的横断山脉地区，一个位于东部的四川盆地附近[4-5]。攀西地区是指四川省攀枝花市及凉山州地区，其南部位于青藏高原东南缘，横断山脉地区，其经纬度范围约为26.07°～27.45°N，101.03°～102.99°E,是MCC生成、发展的集中区域之一，但目前对该区域的MCC的研究分析还比较少。

MCC作为影响产生暴雨中的一种特殊系统，尺度较大、生命史较长，与一般暴雨云团发生发展所要求的大尺度天气系统背景和环境条件存在很大的差异[10-11]，需要特别关注和进行更深入的研究。

本文对2018年6月21～22日发生于攀西地区南部的一次弱环境风场条件下的MCC引发暴雨天气过程进行研究，旨在对其形成机制进行分析，并以此为基础提升青藏高原东部背风坡区域弱风场环境条件下MCC引发暴雨的预报能力。

1 天气概况

6月21日20时～22日20时，攀西地区南部出现了一次暴雨天气过程，其中大暴雨8站，暴雨36站，大雨77站，过程伴有很强的雷电，雨量分布如图1。此次过程具有影响时间较长、局地雨强大的特点，降雨主要时段在21日20时～22日07时，大暴雨点主要分布在米易县县城周边、宁南县和会东县交界周边和普格县南部3个区域，最大降雨出现在米易县攀莲镇青皮社区，为145.9mm，最大小时雨强达66.6mm，出现于22日00～01时米易县攀莲镇青皮社区。

2 环流背景和影响天气系统

21日20时500hPa高空图上，欧亚中高纬为两槽一脊的形势，巴湖东部有低槽活动，南支槽位于西藏中南部和印度北部，副热带高压位于我国东部沿海，青海的西部有一低涡中心，四川大部受高压脊控制，贵州至云南一带有一低槽，攀西地区处于高压脊前低槽后的过渡区域，受偏西气流影响，风速较弱，风速值为2～4m·s-1。

700hPa四川盆地到攀西地区风速均较弱，四川盆地有切变线存在，攀西地区南部风速值为2～4m·s-1，攀西地区南部存在风速的辐合和气流的辐合。

200hPa我国西南地区和印度、缅甸一带受强大的南亚高压控制，南亚高压中心位于西藏林芝南部，攀西地区南部位于南亚高压东侧脊线附近，风速较弱，为2～6m·s-1。

总体而言，本次MCC暴雨天气过程低层有气流的辐合，中层无明显天气系统，高层为南亚高压控制的辐散区。从低层到高层环境风场均较弱，为一次弱风场环境条件下产生的MCC暴雨天气过程。图2为6月21日20时500hPa(上)、700hPa(中)和200hPa(下)风场和高度叠加图，底图黑色地图区域为攀西地区，其中左下角为攀枝花市，其余部分为凉山州(下同)。

3 MCC演变

本次MCC的母体生成于21日14时的凉山州木里县北部，之后与周边的局地对流系统碰并融合加强，并逐渐南压，在南移路径的前方也有一些局地的对流系统生成并融入该对流系统。20:30～21:30时有位于丽江市南部的β中尺度对流系统汇合入该对流系统，21:30，对流云系达到MCC标准，云体形状近乎圆形，TBB≤-32℃的区域>105km2,TBB≤-53℃的区域>5×104km2,强中心位于凉山州盐源和丽江市华坪之间和攀枝花和丽江市华坪中间，最低TBB<-80℃，位于攀枝花市盐边中部。21:30～22:30MCC稳定少动，强中心有所南移。23:30，在攀枝花市米易县和凉山州会理县交界区域出现了TBB≤-80℃的区域。00:30，曲靖市会泽县一带有一β中尺度对流系统与MCC合并，MCC范围进一步扩大，强中心的范围也逐渐扩大并向东移动。之后一直处于稳定少动的状态，04:30后MCC逐渐呈消散趋势，强中心和周边云系的强度逐渐减弱，05:30后不再满足MCC的标准，MCC持续时间约为10个小时,由于引导气流较弱，MCC稳定少动。

4 MCC周边大气层结条件

从20时攀西地区南部周边探空站的T-logp图可见，大气不稳定能量很高，西昌站的cape值达1994.9J·kg-1,威宁站的cape值达939.6J·kg-1，稍有触发条件即可促进对流的发展。大气湿层深厚，西昌站从底层到近400hPa均为湿区，威宁站从底层到300hPa均为湿区。西昌站的0℃和-20℃高度分别为522.3hPa和334.5hPa，威宁站的0℃和-20℃高度分别为529.3hPa和325.3hPa，不利于冰雹的生产。

从假相当位温的垂直分布看，西昌站和威宁站的底层假相当位温分别为94.2℃和88.33℃，底层假相当位温极高。2站的假相当位温在低层均随高度降低，说明低层大气处于不稳定状态。从风的垂直变化看，2个站点上空的风速均较弱，垂直风切变也较小。

总体而言，MCC生成区域周边的大气层结具有不稳定能量高、湿层深厚和垂直风切变小的特点。

5 MCC的热力和动力结构

5.1 热力结构

采用温度、露点偏差法研究其热力结构，温度、露点偏差法即：

发展阶段(21日20时)MCC(101°～102°E)内温度，低层(800～700hPa)显示出一个明显的温度正偏差，正偏差中心值为2℃，表明生成MCC区域低层的温度较周边区域高，而且低层(800hPa)到中层(500hPa)，MCC区域的温度较周边区域高，表明MCC生成于一个较暖的区域中，温度偏差低层较高层明显。低层MCC区域西侧有一个明显的冷区，温度偏差最大值达7℃，冷暖界面温差等值线近乎垂直，这是锋区结构，有利于增强大气的斜压不稳定。而到了成熟阶段(22日02时)MCC(102°～103°E)内温度，中低层的正偏差已明显减弱，甚至有负偏差出现，低层的锋区也明显减弱。

从露点偏差看，发展阶段(21日20时)MCC(101°～102°E)内露点中低层(700～600hPa)为正偏差，偏差大小为2℃，表明MCC生成区域中低层大气较湿，而中高层(500～200hPa)区域存在一个露点锋区，有利于对流的进一步发展，同时表明MCC生成区域中高层存在干空气卷入。到成熟阶段(22日02时)MCC(102°～103°E)内露点低层到高层露点正偏差均有所增大，高层增大更显著，但其后侧的干空气已显著减弱，露点锋减弱。

5.2 动力结构

从21日20时(发展阶段)垂直速度剖面图看，攀西地区南部存在很强的上升气流，上升气流的大值区分为低层(700～600hPa)和高层(200hPa)2个区域，低层存在2个垂直速度中心，上升运动的强度分别为0.5hPa·s-1和0.4hPa·s-1,高层上升运动大值区垂直速度为0.3hPa·s-1。低层的上升运动主要考虑由低层(700hPa)的气流辐合抬升形成，而高层的上升运动，是高层(200hPa)的南亚高压脊线的辐散抽吸作用的反映，随着低层与高层2个上升运动区的打通，上升运动得到了显著加强。到22日02时(成熟阶段)，上升运动较21日20时有明显加强，高低2个上升运动区域的垂直速度均达0.6hPa·s-1。垂直速度中的上升区域与下面将分析的暖湿区域基本吻合，表明在MCC内，高层的暖湿空气是由垂直运动将低层的水汽向上输送而形成。

从散度方面看，攀西地区南部上空，MCC成熟阶段(22日02时)散度呈现出正负散度交替存在的形态，低层的负散度较达-5×10-5s-1，说明低层的辐合明显，而高层200hPa正散度较大，达5×10-5s-1，说明高层辐散显著，这与前面分析的低层(700hPa)气流辐合与高层(200hPa)南亚高压脊线附近的强辐散区相对应。成熟阶段(22日02时)较发展阶段(21日20时)正负散度值更大，散度中心更明显，表明MCC在成熟阶段低层辐合高层辐散表现最明显。

而从涡度方面看，攀西地区南部，MCC成熟阶段(22日02时)中低层为正涡度，高层为负涡度，正涡度中心区域从低层向高层略微向西倾斜，中低层正涡度中心达4×10-5s-1，高层负涡度中心的强度达7×10-5s-1，而西部有较强的负涡度区，这是锋区后部下沉气流的反映。MCC成熟阶段(22日02时)高层负涡度较发展阶段(21日20时)显著。