汕尾市前汛期极端强降水中尺度对流系统组织类型分析

刘嘉劲; 伍志方; 曾智琳; 蔡景就; 张如清; 潘诗娴

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2025.007

汕尾市前汛期极端强降水中尺度对流系统组织类型分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.007

1.
汕尾市气象局，广东汕尾 516600
2.
广东省气象台，广东广州 510641
3.
中国气象局龙卷风重点开放实验室，广东佛山 528000

基金项目:

国家自然科学基金项目 U2142210

广东省气象局面上项目 GRMC2023M23

详细信息

通讯作者:
伍志方，女，江西省人，研究员级高级工程师，主要从事强对流短临预报和短期天气预报。E-mail: 1147942917@qq.com

中图分类号: P458.2
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出版历程
- 收稿日期: 2023-10-21
- 修回日期: 2024-12-18
- 网络出版日期: 2025-05-17
- 刊出日期: 2025-02-20

Analysis of Organizational Modes of Mesoscale Convective Systems Associated with Extreme Precipitation in Shanwei During Annually First Rainy Seasons

1.
Shanwei Meteorological Bureau, Shanwei, Guangdong 516600, China
2.
Guangdong Meteorological Observatory, Guangzhou 510641, China
3.
Chian Meteorological Administration Tornado Key Laboratory, Foshan, Guangdong 528000, China

摘要

摘要: 利用2013—2022年天气雷达、站点观测数据及ERA5再分析资料等，提炼出造成广东汕尾前汛期极端强降水的中尺度对流系统(MCS)组织形态的类型，并分析其与强降水的关系。结果表明：(1) 造成汕尾前汛期极端强降水的MCS可分为4类：尾随层状降水(TS)、准静止后向建立(BB)、断裂线状(BL)和非线状(NL)，且存在不同类型MCS先后演变的情况。(2) BB和BL均移动缓慢，其中BB具有后向传播特征，BL为断裂的线状回波；TS则具有一定的移速，强对流回波带位于系统移动方向前方。(3) MCS多在5月中旬至6月上旬触发于广东惠州至海丰沿海，影响时间多始于夜间至清晨，下午至上半夜发展最旺盛，其中BB影响时间和成熟期最长。(4) 整体而言，各类型MCS影响期间导致的平均小时雨量大值区集中在海丰中部，其中BL导致的小时雨强大值区范围最广。另外BB有4次出现中尺度涡旋特征，且通常能导致最大的短时雨强。(5) 各类型MCS个例均为南支槽或弱波动东移影响，其中TS伴有切变线和锋面南压，BB和BL均出现在暖区暴雨过程中。
- 强降水 /
- 组织类型 /
- 分析归类 /
- MCS /
- 汕尾市
Abstract: Utilizing weather radar data, observational data from surface stations, and ERA5 reanalysis data from 2013 to 2022, this study analyzed the organizational modes of mesoscale convective systems (MCSs) associated with extremely heavy rainfall events in Shanwei during annually first rainy seasons and their relationship with strong precipitation. The results are as follows. (1) The MCSs can be categorized into four categories: trailing stratiform (TS), back building (BB), broken line (BL), and nonlinear (NL), with some cases exhibiting transitional evolution between different MCS types. (2) Both BB and BL systems moved slowly. BB systems exhibited backward propagation characteristics, while the BL systems were characterized by discontinuous line echoes. TS systems moved at a moderate speed, with strong convective echo bands located ahead of the systems'direction of motion. (3) These MCSs predominantly initiated along the coast from Huizhou to Haifeng between mid-May and early June, with their impact typically starting from nighttime to early morning. The most vigorous development usually occurred from the afternoon to midnight, with BB systems having the longest duration of impact and maturity phase. (4) The maximum hourly rainfall during MCS events was consistently observed in central Haifeng. BL systems produced the most extensive area of intense precipitation. Moreover, BB systems displayed mesoscale vortex features in four cases and tended to result in the strongest short-duration rainfall. (5) All types of MCSs were influenced by either south branch troughs or weak disturbances. TS systems were accompanied by shear lines and frontal systems, while BB and BL systems were associated with warm-sector heavy rainfall events.
- extreme precipitation /
- organizational modes /
- classification and analysis /
- mesoscale convective systems (MCSs) /
- Shanwei

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图 1 汕尾极端降水日的线状MCS成熟时组织类型的雷达组合反射率因子示意图

阴影由浅到深对应的反射率因子分别为30、40、50 dBZ。

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图 2 极端降水日的各类线状MCS成熟时雷达组合反射率图(单位：dBZ)

a. NL类(2020年5月21日23:42，北京时，下同); b. TS类(2018年5月7日22:00); c. BB类(2022年5月12日23:00); d. BL类(2015年5月20日04:30)。

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图 3 影响汕尾的MCS对流触发多发区

红、蓝点分别是BB、BL触发点。

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图 4 各类线状MCS成熟阶段初始时间(a)和整体最大小时雨强时间(b)的日变化分布

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图 5 线状MCS整体(a)、BB(b)、TS(c)和BL(d)型影响过程中平均小时雨量分布图

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图 6 各线状MCS导致的最大1 h雨强(a)和3 h雨强(b)箱线图

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图 7 汕尾极端强降水过程中各MCS初始与最终类型的对应情况(数字为出现次数)

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图 8 BB类过程中组合反射率(a、b、c)及对应时次过去1 h雨强(d、e、f)分布图

a、d. 5月12日23:00；b、e. 5月13日00:00；c、f. 5月13日02:00。

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图 9 2022年5月12日22:00，500 hPa风场和高度场(等值线，红色为588 dagpm，下同)(a)；500 hPa高度场(等值线)、850 hPa风场(b)；海平面24 h变压场(填色图，单位：hPa)、10 m风场(c)；925 hPa风场(d)

红点为汕尾位置，风场单位：m·s^-1，阴影区(a)≥20 m·s^-1，(b、d)≥12 m·s^-1。

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图 10 TS类过程中组合反射率图(a、b、c)及对应时次过去1 h雨强分布图(d、e、f)

a、d. 5月7日21:00；b、e. 5月7日22:00；c、f. 5月8日00:00。

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图 11 2018年5月7日20：00，500 hPa风场和高度场(等值线，其中红色为588 dagpm，下同)(a)；500 hPa高度场(等值线)、850 hPa风场(b)；海平面24 h变压场(填色图，单位：hPa)、10 m风场(c)；925 hPa风场(d)

红点为汕尾位置，风场单位：m·s^-1，阴影区(a)≥20 m·s^-1，(b、d)≥12 m·s^-1。

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图 12 BL类过程中组合反射率图(a、b、c)及对应时次过去1 h雨强分布图(d、e、f)

a、d. 5月20日00:00；b、e. 5月20日04:00；c、f. 5月20日06:00。

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图 13 2015年5月19日22:00，500 hPa风场和高度场(等值线，其中红色为588 dagpm，下同)(a)；500 hPa高度场(等值线)、850 hPa风场(b)；海平面24 h变压场(填色图，单位：hPa)、10 m风场(c)；925 hPa风场(d)

红点为汕尾位置，风场单位：m·s^-1，阴影区(a)≥20 m·s^-1，(b、d)≥12 m·s^-1。

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表 1 2013—2022年前汛期汕尾极端强降水开始影响日期和MCS类型

序号	日期	MCS类型	序号	日期	MCS类型
1	2013/04/30	BB	16	2015/05/20	TS
2	2013/04/30	TS	17	2018/05/07	BB
3	2014/05/16	BL	18	2018/05/07	TS
4	2014/05/16	TS	19	2018/06/22	BB
5	2014/05/16	BL	20	2020/05/21	NL
6	2014/05/18	NL	21	2020/06/08	BB
7	2014/05/19	BB	22	2021/05/31	BB
8	2014/05/19	TS	23	2021/05/31	BL
9	2014/05/21	BB	24	2022/05/12	BL
10	2014/05/22	BL	25	2022/05/12	BB
11	2014/05/22	TS	26	2022/06/03	BB
12	2014/05/22	BB	27	2022/06/07	BB
13	2015/05/19	TS	28	2022/06/07	TS
14	2015/05/19	BL	29	2022/06/12	BB
15	2015/05/20	BB
注：NL(Non Line)为非线状型，TS(Trailing Stratiform)为尾随层状型，BB(Back Building)为准静止后向建立型，BL(Broken Line)为断裂线状型。

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表 2 2013—2022年前汛期汕尾极端强降水过程线状MCS平均影响时长及成熟阶段时长

MCS类型	出现次数	平均影响时长/h	平均成熟阶段时长/h
BB	13	8.3	5.2
TS	8	4.5	2.5
BL	6	5.3	2.8

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表 3 各类型线状MCS的探空物理参数和雷达回波参数的平均值

参数	TS	BB	BL	整体平均
CAPE/(J·kg^-1)	1 120.3	1 023.1	1 260.7	1 104.7
925 hPa比湿/(g·kg^-1)	18.8	18.9	19.4	19.0
0 ~ 1 km风切变(m·s^-1)	4.5	3.3	3.5	3.7
0 ~ 3 km风切变(m·s^-1)	8.7	8.5	8.2	8.5
0 ~ 6 km风切变(m·s^-1)	9.9	10.2	9.4	9.9
50 dBZ伸展高度/km	5.1	5.0	5.3	5.1
最强反射率因子/dBZ	58.8	58.1	56.7	58.0
VIL/(kg·m^-2)	33.8	32.3	31.7	32.6
中尺度涡旋次数	0	4	0	0.1

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