华南一次强对流天气过程中环境条件对MCS形态特征的影响

胡宁; 汪会

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2019.062

华南一次强对流天气过程中环境条件对MCS形态特征的影响

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.062

胡宁^{1, 2, 4},
汪会^{2, 3, ,}

1.
国家气象中心，北京 100081
2.
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京 100081
3.
中国气象局云雾物理环境重点实验室，北京 100081
4.
中国气象局-河海大学水文气象研究联合实验室，北京 100081

基金项目:

重大自然灾害监测预警与防范专项 2017YFC1502004

灾害天气国家重点实验室开放课题 LASW2014-B05

中国气象局预报员专项 CMAYBY2018-089

国家自然科学基金 41605107

详细信息

通讯作者:
汪会，女，湖北省人，副研究员，从事云和降水的观测分析研究。E-mail: hwang@cma.gov.cn

中图分类号: P445
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出版历程
- 收稿日期: 2018-11-21
- 修回日期: 2019-05-18
- 刊出日期: 2019-10-01

IMPACT OF ENVIRONMENTAL CONDITION ON EVOLUTION OF MORPHOLOGY OF TWO MCSS DURING A SEVERE CONVECTIVE STORM EVENT IN SOUTH CHINA

Ning HU^{1, 2, 4},
Hui WANG^{2, 3
, ,}

1.
National Meteorological Center of China Meteorological Administration, Beijing 100081, China
2.
State Key Laboratory of Severe Weather, Chinese Academy of Meteorological Sciences, China Meteorological Administration, Beijing 100081, China
3.
Key Laboratory for Cloud Physics of China Meteorological Administration, Chinese Academy of Meteorological Sciences, China Meteorological Administration, Beijing 100081, China
4.
CMA-HHU Joint Laboratory for HydroMeteorological Studies, Beijing 100081, China

摘要

摘要: 2014年5月22日华南地区出现了一次大范围强对流天气过程，该过程中出现了两个中尺度对流系统(Mesoscale Convective System，MCS)MCS-A和MCS-B，两个MCS表现出迥异的形态特征，产生了不同的强对流天气。利用多源观测资料以及高分辨率数值模式分析了环境条件对于MCS形态特征的影响，结果表明：(1)广西夜间到凌晨边界层顶附近强盛的低空急流，使得MCS-A在北部山区出现后向建立(BB, back building)的形态特征，有利于大量级的短时强降水的出现；(2) MCS-A进入广西平原地区以后，强盛的边界层以上的低空急流使得能量垂直廓线的极大值在边界层高度以上，且风垂直切变特征不利于冷池前方的垂直运动发展，冷池前方无法连续触发对流，MCS-A逐渐演化成线状对流/层云伴随(TL/AS, Training Line/Adjoining stratiform)的形态特征，而后消亡；(3)在广东，能量极大值出现在大气底层，环境风廓线有利于冷池前方垂直运动发展，进而触发新的对流，新生成的MCS-B呈现典型的层云拖曳型(TS，trailing stratiform)形态，最终形成飑线，造成雷暴大风天气。
- 中尺度对流系统 /
- 形态 /
- 环境条件
Abstract: The evolution of morphology of two MCSs, i.e., MCS-A and MCS-B, which evolved into remarkably different morphology respectively and resulted in different convective weather in South China on 22 May 2014, is analyzed, through multi-source observation and high-resolution model simulation. The results indicate: (1) the prominent low level jet near the top of the boundary layer in the mountainous region of northern Guangxi province modulated MCS-A into a back building(BB) morphology, which induced short duration heavy rainfall; (2) After going down the mountains, MCS-A transformed into training line/adjoining stratiform (TL/AS) morphology and gradually decayed in Guangxi province, due to the elevated layer of maximum convective energy and storm-relative wind velocity above the boundary layer, which impinged the development of vertical motion and convective cell ahead of the cold pool; (3) In Guangdong province, the new-born MCS-B evolved into a typical trailing stratiform (TS) morphology, producing a relatively weak precipitation but generating gust wind. The convective energy and environmental wind profile condition, characterized by maximum value in the bottom layer, was in favor of the development of upward motion in front of the cold pool.
- MCS /
- morphology /
- environmental condition

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图 1 模拟区域设置示意图

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图 2 2014年5月22日02—05时(a)、05—08时(b)、08—11时(c)以及11—14时(d)最大小时降水量(mm)

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图 3 5月22日雷达组合反射率演变

彩色填色(单位：dBz)，灰度(单位：m)表示地形；蓝色椭圆表示MCS-A，红色椭圆表示MCS-B。

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图 4 基于NCEP FNL再分析资料的2014年5月22日02时(a)和14时(b)500 hPa位势高度场(等值线，dgpm)，850 hPa风速(风羽)和大气可降水量(填色，mm)

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图 5 基于NCEP FNL再分析资料的2014年5月22日08时500 hPa位势高度场(等值线，dgpm)，925 hPa风速(风羽)和对流有效位能(填色，J/kg)(a)，200 hPa位势高度场(等值线，dgpm)、风速(风羽)和辐散场(填色，10^-5 s^-1)(b)

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图 6 梧州(a)、河源(b)5月22日08时温度对数压力图

探空站位置如图 2a所示。

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图 7 5月22日TBB演变

a. 02:30；b. 08:30；c. 11:30；d. 14:30。

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图 8 地面自动站风场填色图(风羽)和1小时变温(等值线，℃，只显示≤-3的等值线)

a. 06时；b. 07时；c. 08时；d. 09时。

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图 9 模拟的雷达回波演变

a. 22日05时；b. 22日11时；c. 22日14时。

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图 10 模拟的04时广西梧州(a、b)和12时广东河源(c、d)相对风暴速度廓线(a、c，m/s)和对流能量廓线(b、d，J/kg，横坐标上部为CIN，下部为CAPE)纵坐标单位：m。

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图 11 模拟的5月22日＞5 m/s的地面至300 hPa最大垂直速度(等值线，m/s)，1小时变温(填色，℃)以及10 m风速(风羽)

a. 07时；b. 10时；c. 15时。

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图 12 地面自动站风场填色图(风羽)和假相当位温(等值线，K)

a. 12时；b. 13时；c. 14时。

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图 13 5月22日13—14时(a)，15—16时(b)基于风廓线雷达的逐5分钟风速垂直廓线

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图 14 模拟的05时、14时雷达反射率因子、风暴相对速度以及假相当位温扰动剖面图

a. 05时(图 9a所示A-B连线所在截面)；b. 14时(图 9c所示A-B连线所在截面)。

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