ISSN 1004-4965

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华南前汛期一次锋前暖区暴雨成因及中尺度对流系统分析

张兰 陈炳洪 张东 魏蕾 杨慧燕 余锐

张兰, 陈炳洪, 张东, 魏蕾, 杨慧燕, 余锐. 华南前汛期一次锋前暖区暴雨成因及中尺度对流系统分析[J]. 热带气象学报, 2023, 39(5): 697-710. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.061
引用本文: 张兰, 陈炳洪, 张东, 魏蕾, 杨慧燕, 余锐. 华南前汛期一次锋前暖区暴雨成因及中尺度对流系统分析[J]. 热带气象学报, 2023, 39(5): 697-710. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.061
ZHANG Lan, CHEN Binghong, ZHANG Dong, WEI Lei, YANG Huiyan, YU Rui. Analysis of Causation and the Meso-scale Convective Systems in a Strong Heavy Rainfall in Warm Sector Ahead of Fronts in South China[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2023, 39(5): 697-710. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.061
Citation: ZHANG Lan, CHEN Binghong, ZHANG Dong, WEI Lei, YANG Huiyan, YU Rui. Analysis of Causation and the Meso-scale Convective Systems in a Strong Heavy Rainfall in Warm Sector Ahead of Fronts in South China[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2023, 39(5): 697-710. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.061

华南前汛期一次锋前暖区暴雨成因及中尺度对流系统分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.061
基金项目: 

国家自然基金 42075190

国家自然基金 41875182

广东省重点领域研发项目 2020B1111200001

广东省自然基金 2020A1515010602

广东省气象局科技项目 GRMC2019M25

广州市科技计划项目 201903010101

详细信息
    通讯作者:

    陈炳洪,男,广东省人,高级工程师,主要从事天气预报技术研究。E-mail:chenbinghong@163.com

  • 中图分类号: P426.6

Analysis of Causation and the Meso-scale Convective Systems in a Strong Heavy Rainfall in Warm Sector Ahead of Fronts in South China

  • 摘要: 2020年3月27日华南地区发生一次典型的锋前暖区暴雨过程,过程持续超过15 h,出现中尺度对流系统MCS-A、MCS-B与MCS-C并产生多次分裂与重组。利用地面自动站数据、多普勒天气雷达资料、ECMWF-ERA5地面和高空再分析场资料,结合中尺度CMA-GD模式对此次暖区暴雨过程环流形势与中尺度对流系统组织特征和触发条件等方面进行分析。结果表明:(1)高低空环流包括500 hPa高空槽、200 hPa西风急流与锋前低槽等系统的有利配置且稳定少动是暖区暴雨长时间维持的重要原因。持续维持的低空急流为对流发生发展提供了有利的条件性不稳定和对流有效位能。(2)伴随自由对流高度降低与CIN抑制能量减小,贺州至怀集一带的关键区域1处对流在地面得以触发,而距离1处南向约80 km的关键区域2中1 500 m高度处风速辐合与冷池作用使得对流发生。(3)MCS-A与MCS-B在关键区域1处触发,呈现前向与后向传播,MCS-C在关键区域2处触发后以后向传播为主。此外,MCS-B与MCS-C表现为多条平行排列的南北向短雨带并产生向东移动的“列车带效应”,而MCS-A与MCS-B则表现为多次分裂与重组后形成向东南移动的“列车带效应”。(4)中β尺度次级环流的上升支抬升西南暖湿气流,使其倾斜上升凝结潜热释放,造成后向传播对流系统的发生发展。同时由于强降水拖曳作用,850 hPa以下转下沉气流造成一定厚度的冷池后与暖湿入流叠加,触发新对流单体,也影响后向传播。(5)上游MCSs发生后在地面形成冷池出流,与暖湿气流辐合抬升,造成前端对流触发。

     

  • 图  1  2020年3月26日20:00—27日20:00累积降水(单位:mm) (a); 3月27日00:00—23:00短时强降水同站点发生次数(b);怀集县岗坪站气象站(a图十字号处)(c)、佛山南海气象站(a图五星号处)(d)逐时降水量(单位:mm)

    图  2  海平面气压场:27日08时(a)、14时(b)(单位:hPa);500 hPa位势高度场(等值线,单位:dagpm)、200 hPa风速(填色,单位:m/s):27日14时(c)、20时(d);850 hPa风场(单位:m/s)与假相当位温(填色,单位:K):27日14时(e)、20时(f)

    图  3  3月27日07:12(a)、08:24(b)、08:48(c)、09:12(d)、09:36(e)、10:00(f)、10:36(g)、10:48(h)、11:00(i)雷达组合反射率分布

    单位:dBZ;椭圆、方框及字母数字表示雨带。

    图  4  3月27日11:36(a)、12:24(b)、13:36(c)、14:24(d)、15:24(e)、15:36(f)、16:00(g)、16:24(h)、17:00(i)雷达组合反射率分布

    单位:dBZ;椭圆、方框及字母数字表示雨带。

    图  5  CMA-GD模式3月26日20:00—27日20:00累积降水(单位:mm)

    图  6  09:00(a)、10:00(b)、11:00(c)、12:00(d)、13:00(e)、14:00(f)CMA-GD模式雷达反射率

    填色:单位dBZ,椭圆与方框表示雨带。

    图  7  15:00(a)、16:00(b)、17:00(c)、18:00(d)、19:00(e)、20:00(f)CMA-GD模式雷达反射率

    填色:单位dBZ,椭圆与方框表示雨带。

    图  8  27日12:00(a)、18:00(b)沿23.5 °N垂直剖面:水汽通量(填色,单位:g/(cm2·s)、风(风向杆)及风速(等值线,单位:m/s)

    图  9  1区内平均对流有效位能和对流抑制能量26日20:00—27日20:00时间序列(单位:J/kg) (a);27日05:00(b)和14:00(c)(110.5°E,23.5°N)处探空曲线T-lop图

    图  10  CMA-GD模式27日12:00(a,b,c)与17:00(d,e,f)的50 m(a,d)、500 m(b,e)、1500 m(c,f)雷达反射率(填色;单位dBZ)、水平风场(单位:m/s)

    图  11  15:00(紫色实线:次级环流) (a),16:00(b),17:00(c) CMA-GD模式经23.5 °N雷达反射率(填色,单位:dBZ)、假相当位温(等值线,单位:K)与风速(ω×10;单位:m/s)

    图  12  CMA-GD模式27日15:00气温(填色,单位:℃,L为冷池)、地面风场(流场) (a);经24.3°N雷达反射率(填色,单位:dBZ)、假相当位温(等值线,单位:K)与风速(ω×10;单位:m/s) (b);地形与雷达反射率(c)

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-08
  • 修回日期:  2023-08-30
  • 网络出版日期:  2023-12-30
  • 刊出日期:  2023-10-20

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