2015年6月MCC造成的貴州大暴雨過程分析

王興菊，羅喜平，李啟芬，吳哲紅，周文鈺

(1.貴州省安順市氣象局，貴州　安順　561000；2.貴州省氣象臺,貴州　貴陽　550002)

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2015年6月MCC造成的貴州大暴雨過程分析

王興菊1，羅喜平2，李啟芬1，吳哲紅1，周文鈺1

(1.貴州省安順市氣象局，貴州安順561000；2.貴州省氣象臺,貴州貴陽550002)

該文利用自動站觀測資料、探空資料及NCEP 再分析資料，對2015年6月的4次MCC造成的貴州大暴雨過程進行分析。受厄爾尼諾事件影響，2015年6月中上旬，長江中下游地區和貴州降水量較常年都明顯偏多。6月中上旬長江橫切變長期維持，位于湖南境內的長江橫切變西段降雨云系帶動了黔東南對流云系的發展，與來自貴州西部的對流云系共同發展為 MCC，造成了“6.8”，“6.18”，“6.21”3次大暴雨過程，這3次降雨過程落區的主關鍵區與傳統的貴州MCC降雨過程也發生了明顯改變，降雨落區的主關鍵區變為黔南、黔東南，安順、黔西南為次關鍵區。而“6.7”暴雨過程則是受畢節赫章的單核對流云團影響造成的，降雨落區的主關鍵區與傳統的MCC個例比較一致。4次MCC暴雨過程都是在暴雨發生當日的下午在畢節赫章有對流云系發展加強最后演變為MCC云系，后3次 MCC還受長江橫切變西段的降雨云系影響。前3次暴雨過程600～400 hPa附近都有一“漏斗”狀高濕位渦伸展區,表明對流層高層為穩定區,并帶動冷空氣向下入侵。前3次暴雨過程中，在貴州西部地區對流層低層都有負值中心與對流層高層正的大值區相對,使得低層的不穩定能量得到釋放,加速了對流不穩定的發展。這種MPV1 “正負值區垂直迭加”的配置促使了暴雨的發生發展。

厄爾尼諾；長江橫切變；MCC；TBB；濕位渦

1　引言

從1980年Maddox[1]發現了中尺度對流復合體(MCC)以后，MCC的研究受到了廣大氣象工作者的關注。Maddox[1]發現美國中西部許多地區暖季中的大量降水，是由這種長生命史的對流系統產生的，Maddox 提出[2]，MCC一般在弱的地面鋒附近會有明顯的南風低空急流輸送暖濕空氣的地區生成，常常與對流層中層向東移動的短波槽互相聯系，在這個短波槽東南方相當大的區域中大氣都呈條件不穩定狀態，主要的強迫因子是來自對流層底部的暖濕平流，高層是位于反氣旋一側的西風急流的。我國氣象研究人員也對中國大陸上的MCC進行了大量研究，在MCC的起源地研究上，李玉蘭等[4]利用每隔6 h 1張的增強顯示云圖，普查了1983—1986年4—9月我國西南、華南地區的MCC活動，發現生成地區基本集中在105°～109°E、23°～28°N這一地區；項續康等[5]也發現103°～108°E、25°～31°N區域是我國南方地區MCC的主要生成地，其原因可能與特殊的地形有關；段旭[6]利用20多年的紅外云圖資料分析了MCC的統計特征，發現MCC多發生在低緯高原東部的滇黔和中越之間。在MCC成因分析上，大多數都集中在華南和長江中下游地區[7-12]。而在MCC多發地的云貴高原卻研究得較少，段旭等[13]認為，低緯高原處于副熱帶高壓的西側及云貴高原地形的作用，MCC發生的環境條件與其他地區有明顯的差異；許美玲等[14]對發生在滇桂交界地區的一次MCC發生發展機制進行了分析，研究得出低層增濕增暖，高層干冷空氣的入侵，形成了很強的對流不穩定區域，低空的偏南氣流和中尺度擾動在地面靜止鋒上將被迫抬升，是MCC形成的關鍵機制。

濕位渦是一個可以同時表述大氣動力、熱力和水汽性質的綜合物理量。近年來， 在暴雨[9-15]和強對流天氣方面的運用比較廣泛，利用其原理研究得到了很多重要的結果。由于MPV2比MPV1要小一個量級，本文中只分析了MPV1并使用了自動站觀測資料、NCEP再分析資料、TBB資料，對2015年6月7日、8日、18日和21日(以下簡稱“6.7”，“6.8”，“6.18”，“6.21”)4次貴州大暴雨過程進行了分析，初步研究MCC為貴州暴雨帶來的影響。

2　過程實況特點

范圍大：“6.7”的MCC誘發的強降雨落區在貴州西部，后3次強降雨落區在貴州中南部地區。“6.7”出現大暴雨19鄉鎮、暴雨10縣站189鄉鎮(圖1a)；“6.8” 出現特大暴雨12鄉鎮、大暴雨2縣82鄉鎮、暴雨14縣384鄉鎮(圖1b)；“6.18” 出現特大暴雨2鄉鎮、大暴雨4縣99鄉鎮、暴雨25縣487鄉鎮(圖1c)；“6.21”出現了大暴雨3個縣42個鄉鎮、暴雨18個縣559個鄉鎮(圖1d)。4次降雨過程均達到了大暴雨量級，其中“6.8”和“6.18”達到了特大暴雨量級。

圖1　4次暴雨過程24 h雨量分布圖(單位：mm)(a)2015年6月6日20時—7日20時，(b)2015年6月7日20時—8日20時，(c)2015年6月17日20時—18日20時，(d)2015年6月20日20時—21日20時Fig.1　The 24 h rainfall maps of four heavy rain processes(a) 20∶00 BT 6 to 20:00 BT 7 June 2015, (b) 20∶00 BT 7 to 20∶00 BT 8 June 2015,(c) 20∶00 BT 17 to 20∶00 BT 18 June 2015, (d) 20∶00 BT 20 to 20∶00 BT 21 June 2015

降雨關鍵區發生明顯變化：2015年6月份的后3次MCC過程強降雨落區與過去的個例有明顯區別。羅喜平等的課題《西南山地夏季中尺度對流復合體研究》，研究制作了貴州25 次MCC 過程的累計降水量圖，發現在MCC影響下強降水主關鍵區在貴州西南部(黔西南、安順)，次關鍵區在黔東南(圖略)。2015年6月份的4次降雨過程中，除了“6.7”大暴雨過程落區在貴州中西部地區外，“6.8”，“6.18”，“6.21”3次降雨過程中主關鍵區變為黔南、黔東南，安順、黔西南為次關鍵區，尤其是黔東南，3次降雨過程中都是大暴雨中心。

3　海溫背景分析

中國氣象局ENSO監測小組[15]以赤道東太平洋0°～10°S、180°～ 90°W海域月平均海溫距平≥0.5 ℃(或≤- 0.5 ℃)為指標,每次長度至少半年,其中允許1個月中斷, 定義為一次厄爾尼諾(或反厄爾尼諾)事件。從2014年1月—2015年5月赤道東太平洋的平均海溫距平時序圖來看(圖2a)：從2014年3月開始，赤道東太平洋的平均海溫變為正距平，并逐步增大，到2014年7月達到0.5 ℃，8—9月略有減小，從2014年10月開始又上升到0.5 ℃以上，并一直持續到現在，2015年5月達到了0.95 ℃，已經達到一次厄爾尼諾事件的標準。國家氣候中心官方微信公眾號對本次厄爾尼諾現象發布了文章提到：“當前厄爾尼諾現象已達中等以上強度，其預測未來將發展成為強厄爾尼諾現象，并將持續到冬季?！?/p>

受厄爾尼諾事件的影響，2015年進入汛期以來我國南方遭受了13次暴雨過程襲擊，尤其是進入6月份以后，特大暴雨的天氣過程在西南地區和長江中下游地區非常明顯。從2015年6月1—20日全國的雨量距平圖上可以看出(圖2b)，從貴州到長江中下游地區存在一條明顯的多雨帶，降雨偏多了50～200 mm之間，貴州除西部、北部邊緣地區以外，多數地區偏多了20～200 mm之間。貴州強降水過程明顯多于常年，就6月中上旬，由MCC產生的強降水過程就發生了4次。

圖2a　2014年1月—2015年5月赤道東太平洋平均海溫距平時序圖　圖2b　2015年6月1—20日全國雨量距平分布圖　　　Fig.2　(a)The average SST anomaly of equatorial east pacific sequence diagram from January 2014 to May 2015,(b) The rainfall maps of China from 1 to 20 June, 2015

4　副高和長江橫切變對降水的影響

從6月1—20日的500 hPa平均位勢高度圖上看(圖3)，中高緯地區呈一槽一脊的形勢，中低緯地區盛行緯向環流，并分裂出很多小波動東移影響，貴州受槽前西南氣流影響，西北太平洋副熱帶高壓西伸脊點到達110°E附近，低緯度地區盛行高壓環流，副高比常年偏強，低緯地區以正距平為主，在10°～30°N、110°～140°E范圍存在40 gpdm的正距平中心，東亞大槽也偏強，在30°～50°N、100°～120°E附近存在-60 gpdm的負距平中心，在15°～30°N、60°～70°E附近有一個深度約為10個緯距的槽，比常年偏深5～10 gpdm。來自北方的冷空氣與副高西北側的西南暖濕氣流在貴州、長江中下游一帶交匯，造成了 6月1—20日貴州4次MCC大暴雨天氣過程和長江中下游一帶的多次強降水。

700 hPa(圖4a)上貴州到長江中下游一帶受副高外圍的西南氣流影響，貴州、湖南、江西一帶西南氣流達12 m/s以上，達到急流標準，長江中下游有明顯的橫切變存在。850 hPa(圖4b)上貴州東部到長江中下游地區受一致的西南氣流影響，貴州東南部、廣西、湖南南部、江西南部有12 m/s的西南風急流，貴州、湖南、湖北、江西北部一線有長江橫切變。來自北方的西北氣流偏弱，導致冷暖空氣的一直交匯于貴州和長江中下游地區，造成了6月上中旬貴州4次MCC大暴雨過程。

圖3　2015年6月1—20日貴州省500 hPa高度場和距平圖(單位：gpdm，陰影區表示距平)Fig.3　The 500 hPa geopotential height and height anomaly from 1 to 20 June, 2015(unit: gpm, shaded areas mean height anomaly)

由于6月中上旬長江橫切變穩定維持，受其西段影響，貴州尤其是黔東南降水明顯多于常年，其中長江橫切變西段的降雨云系尤其是湖南境內的降雨云系帶動了黔東南對流云系的發展，造成了“6.8”，“6.18”，“6.21”3次MCC大暴雨過程中貴州的強降雨中心都在黔東南。

5　4次MCC的衛星云圖演變特征

[16-17]對MCC有明確的定義，將衛星云圖上云頂亮溫TBB≤-32 ℃云團定義為MCS(中尺度對流系統)，滿足-32 ℃以下冷云罩面積為10×104km2，并且-53 ℃以下云罩面積>5×104km2，維持時間為6 h以上的暴雨云團為MCC(中尺度對流復合體)。

圖4a　2015年6月1—20日貴州省700 hPa平均風場圖　　　圖4b　2015年6月1—20日貴州省850 hPa平均風場圖(單位：m/s，陰影區風速大于12m/s的區域，流線表示風場)Fig.4　The average wind field of 700 hPa(a) and 850 hPa(b) from 1 to 20 June, 2015(unit: m/s, shadow means wind velocity is greater than 12 m/s, the arrow means wind field)

圖5　2015年6月TBB實況圖(陰影，單位：℃)(a)6日14時，(b)7日01時，(c)7日02時，(d)7日19時，(e)8日00時，(f)8日05時，(g)17日17時，(h)18日00時，(i)18日03時，(j)20日15時，(k)20日18時，(l)21日01時Fig.5　TBB distribution map on June, 2015(shadow, unit:℃)(a) at 14∶00 BT 6 June 2015, (b) at 01∶00 BT 7 June 2015, (c) at 02∶00 BT 7 June 2015,(d) at 19∶00 BT 7 June 2015, (e) at 00∶00 BT 8 June 2015, (f) at 05∶00 BT 8 June 2015,(g) at 17∶00 BT 17 June 2015, (h) at 00∶00 BT 18 June 2015, (i) at 03∶00 BT 18 June 2015,(j) at 15∶00 BT 20 June 2015, (k) at 18∶00 BT 20 June 2015, (l) at 01∶00 BT 21 June 2015

“6.7”暴雨過程:6日14時(圖5a)在畢節赫章有對流云團生成，并逐步向納雍、水城一帶移動，影響范圍不斷擴大，到18時已經影響安順、關嶺一帶，到21時該對流云團基本已經覆蓋整個西部地區，對流中心在關嶺維持，云頂亮溫TBB中心值已經達到-63 ℃左右。到7日01時(圖5b)<-32 ℃的冷云罩面積達到10×104km2左右，已經達到了MCC的標準，02時(圖5c)對流云系已經覆蓋了除東部邊緣以外的貴州大部地區，貴陽、安順、黔南對應的云頂亮溫TBB均<-41 ℃，并維持到06時，07—08時開始減弱，09時之后不再具備MCC的特征。此次MCC具備了過去大部分影響貴州的MCC的特點，云系起源于畢節赫章的單核對流云團，并在貴州西部發展加強最后在黔西南北部、安順、貴陽等地產生強降水，安順關嶺為強降雨中心，對流云團的偏心率大，最強時接近1.0[18]。

“6.8”暴雨過程:7日19時(圖5d)貴州西部畢節赫章有對流云團生成，在湖南常德有云頂亮溫TBB中心值達到-59 ℃的對流云團，對流云團在南壓過程中的對流云系西段在湖南和貴州交界處分裂出小塊對流云系，到21時丹寨有對流云系生成，西部的對流云系已經發展到了水城一帶，中心值為-41 ℃；到8日00時(圖5e)貴州西部的對流云團已經發展為橢圓型，基本具備了MCC的特征，東部的多個小對流云團已經發展為一條帶狀云系[19]；8日01—03時兩段云系逐步合并為一個對流云團，基本覆蓋了整個貴州；04—06時MCC發展到最強，強中心逐步向黔東南方向移動；07時以后橢圓形的對流云系逐步變成帶狀云系；05時(圖5f)開始貴州境內的云系逐步與南壓的長江橫切變云系連在一起，并在黔東南維持到8日12時左右，造成了黔東南的特大暴雨[20]。

“6.18”暴雨過程:17日17時(圖5g)在貴州西部畢節赫章有對流云團生成，此時長江中下游地區有接近10個緯距的寬云帶存在，云團TBB中心值接近-59 ℃,位于湖南、湖北、江蘇一帶，云帶西段衍生的對流云系影響，銅仁南部到黔東南北部也有對流云系生成；17—21時，東西兩個對流云團不斷發展加強，到21時，兩個對流云團TBB中心值都達到了-59 ℃,形成了兩個β尺度的橢圓形對流云團，位于黔東南一帶的對流云團已經與長江中下游的對流云系連在一起；到22時，東西兩個對流云團開始合并，與長江中下游云系打通，形成了近20個經距的對流云帶，18日00時(圖5h)貴州境內的兩個對流云團已經合并為一個橢圓狀云團，達到MCC了標準；02—03時(圖5i)對流云團發展到最強，中心值達到-77 ℃。強中心開始從安順關嶺一帶向黔東南移動，09時以后對流云系減弱為帶狀云系，不再具備MCC特點[21]。

“6.21”暴雨過程:20日15時(圖5j)在貴州畢節赫章和重慶境內都有對流云團生成，到15—16時，貴州西部對流云團向南發展，重慶境內云系向貴州東部發展，在黔東南黃平一帶也有對流云系發展。17時貴州西部對流云系發展到織金、黔西，中心值達到-59 ℃，貴州東部的對流云團發展到了開陽、息烽一帶。18時(圖5k)兩個對流云團發展到安順平壩附近，基本上合并為一個對流云團，長江中下游地區安徽、湖北、湖南、重慶有對流云帶維持發展，在南壓過程中帶動了貴州東部云系的發展。20時，兩個對流云團在貴州境內合并為一個，在貴州形成一個東北、西南向的帶狀云系，21時貴州境內的帶狀云系逐步發展為橢圓形云系，中心值達到-77 ℃，20時32 ℃以上的面積達到133 978 m2，52 ℃以上的面積為112 425 m2，達到MCC標準，從20日21時—21日01時(圖5l)，位于貴州的對流云團逐步向橢圓形發展，中心值-77 ℃一直位于安順關嶺附近，偏心率逐步變大，最強時達到0.88。21日06時之后對流云團中心開始向省的東南部發展，07時之后MCC對流云團偏心率變小，發展為帶狀云系，并在黔東南境內維持到下午16時左右。在此次對流云團生成到發展為MCC的過程中，TBB強中心在安順、黔西南北部，黔南東部、西部的短時強降水比東部明顯，東部由于降雨時間長，所以過程總雨量比西部大。

4次MCC暴雨過程的共同點：都是在暴雨發生當日的下午在畢節赫章有對流云系發展加強最后演變為MCC云系，并逐步影響安順、黔西南、黔南、黔東南地區。不同點：“6.7” MCC具備了過去大部分影響貴州的MCC的特點，云系起源于畢節赫章的單核對流云團，并在貴州西部發展加強最后在黔西南北部、安順、貴陽等地產生強降水，安順關嶺為強降雨中心，對流云團的偏心率大，最強時接近1.0。后3次MCC暴雨過程除了來自于貴州西部的對流云系，長江橫切變西段的降雨云系尤其是湖南境內的降雨云系也帶動了黔東南對流云系的發展，造成了“6.8”，“6.18”，“6.21”3次MCC大暴雨過程中貴州的強降雨中心都在黔東南。

6　濕位渦正壓項(MPV1 )分析

由于MPV2比MPV1要小一個量級，本文中只分析了MPV1，由于MCC一般在夜間發展為最強，所以主要選取了02時的MPV1進行了分析。從沿26°N處對MPV1的經向剖面圖中看出(圖6) : 6月7日02時(圖6a)在500 hPa 以下為負值，處于對流不穩定區，850 hPa附近在99～111°E之間有-80 PVU的負值中心。在貴州西部上空400～500 hPa之間有一個20PVU的正值中心。6月8日02時(圖6b)550 hPa 以下為負值區，在96～111°E之間有一個-70 PVU的負值中心，位于850 hPa附近。在貴州西部上空600 hPa以上有40 PVU的正值中心，對流不穩定區比6月7日要大。6月18日02時(圖6c)500 hPa以下也為負值區，在96～108°E之間有一個-70 PVU的負值中心，-60 PVU的負值中心上升到700 hPa附近。在貴州西部上空600 hPa以上有30 PVU的正值中心。6月21日02時(圖6d)500 hPa 以下也為負值區，在96～105°E之間有一個-60 PVU的負值中心，-50 PVU的負值中心上升到700 hPa附近。在貴州西部上空600 hPa以上有10 PVU的正值中心。

圖6　MPV1沿26°N的經向剖面圖(單位: PVU)(a)2015年6月7日02時;(a)2015年6月8日02時(c)2015年6月18日02時;(d)2015年6月21日02時Fig.6　The longitude cross-section of MPV1 along 26°N (unit: PVU)(a) at 02∶00 BT 7 June 2015; (b) at 02∶00 BT 8 June 2015;(c) at 02∶00 BT 18 June 2015; (d) at 02∶00 BT 21 June 2015

通過對4次暴雨過程的MPV1分析可以看出，前3次暴雨過程600～400 hPa附近都有一“漏斗”狀高濕位渦伸展區,表明對流層高層為穩定區,并帶動冷空氣向下入侵，貴州低層都有負值中心，中心值為-60 PVU。前3次暴雨過程中，在貴州西部地區對流層低層都有負值中心與對流層高層正的大值區相對,使得低層的不穩定能量得到釋放,加速了對流不穩定的發展。這種MPV1 “正負值區垂直迭加”的配置促使了暴雨的發生發展。但是從“6.21”暴雨過程可以看出，貴州范圍內MPV1高層的正值中心并不明顯，但是中低層的負值中心非常明顯，4次暴雨過程中中低層都存在負值中心，說明低層不穩定區的存在對暴雨的發生更為重要。

7　結論

①“6.8”，“6.18”，“6.21”3次降雨過程中主關鍵區與傳統的貴州MCC降雨過程有明顯差異，降雨過程中主關鍵區變為黔南、黔東南，而安順、黔西南為次關鍵區。

②從2014年10月開始到2015年5月，赤道東太平洋的平均海溫距平都在0.5 ℃以上，為一次厄爾尼諾事件，受其影響，2010年6月中上旬，長江中下游到貴州的降水較常年都明顯偏多。

③由于6月中上旬長江橫切變長期維持，長江橫切變西段的降雨云系尤其是湖南境內的降雨云系帶動了黔東南對流云系的發展，與來自貴州西部的對流云系合并發展為 MCC，造成了“6.8”，“6.18”，“6.21”3次大暴雨過程。

④4次MCC暴雨過程都是在暴雨發生當日的下午在畢節赫章有對流云系發展加強最后演變為MCC云系，“6.7” MCC只是畢節赫章的單核對流云團發展生成，后3次 MCC還與長江橫切變西段的降雨云系合并生成。

⑤通過對4次暴雨過程的MPV1分析可以看出，前3次暴雨過程600～400 hPa附近都有一“漏斗”狀高濕位渦伸展區,表明對流層高層為穩定區,并帶動冷空氣向下入侵。前3次暴雨過程中，在貴州西部地區對流層低層都有負值中心與對流層高層正的大值區相對,使得低層的不穩定能量得到釋放,加速了對流不穩定的發展。這種MPV1 “正負值區垂直迭加”的配置有促使了暴雨的發生發展，低層不穩定區的存在對暴雨的發生更為重要。

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[21]賴小紅，舒小軍，張寶，等. 一次副高西北側暴雨天氣過程分析[J]. 貴州氣象，2012，36(5):14-18.

The Analysis of a Heavy Rainstorm Caused by MCC Occurred in Guizhou in June, 2015

WANG Xingju1,LUO Xiping2,LI Qifen1,WU Zhehong1,ZHOU Wenyu1

(1.Anshun Meteorological Observatory of Guizhou Province, Anshun 561000，China;2.Guizhou Meteorological Observatory, Guiyang 550002, China)

Four heavy rain processes caused by MCC in Guizhou province in June 2015 was analyzed based on the automated surface observing system(ASOS) data, sounding data and the NCEP/NCAR reanalysis data. The monthly mean sea surface temperature anomaly in the Eastern Equatorial Pacific was above 0.5 degrees Celsius in succession from October 2014 to the present, this is an El Nio event. The precipitation in the Middle and Lower Yangtze Valley to Guizhou during the early and mid in June is more than normal influenced by El Nio. Transverse shear in Yangtze Valley was kept during the early and mid in June, precipitation cloud system generated by the west of shear especially in Hunan province drived the development of convective clouds in the southeast of Guizhou, and the convective clouds in the west and southeast of Guizhou combined and blossomed MCC, which resulted in three torrential rain events on June 8th, 18th, 21st in 2015.The major key region of the three heavy rain progress was different obviously from traditional precipitation generated by MCC in Guizhou province. The major precipitation key area is the south and southeast of Guizhou province, the city of Anshun and the southwest of Guizhou province become secondary key area. The convective clouds developed and enhanced, finally turned into MCC clouds in Hezhang in Bijie in the afternoon in the process of three torrential rain events. MCC on June 7th was only influenced by single-core convective clouds in Hezhang of Bijie, the other three MCC was also affected by the west of transverse shear in Yangtze Valley. MPV1 was positive great value in the upper troposphere and was the center of negative value in the lower troposphere in the west of Guizhou in four heavy rain processes, this guided the unstable energy in the lower troposphere to release, and then urged the unstable energy developing fast. The configuration of vertical stack of positive and negative MPV1 was in favour of the development of torrential rain events.

El nino; The Yangtze river crosscutting variable; MCC; TBB; moist potential vorticity

1003-6598(2016)03-0006-08

2015-10-13

王興菊(1980—)，女，高工，主要從事短期天氣預報研究工作，E-mail:wangxing_ju@126.com。

安市科合[2015]08；國家自然基金項目(41065003)；黔科合SY字[2013]3130號共同資助。

P458.1+21.1

A