王曉芳 賴安偉 王志斌

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一個(gè)長(zhǎng)生命期準(zhǔn)靜止中尺度對(duì)流系統(tǒng)的觀測(cè)特征及其持續(xù)的環(huán)境條件

王曉芳 賴安偉 王志斌

中國(guó)氣象局武漢暴雨研究所暴雨監(jiān)測(cè)預(yù)警湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430074

2010年5月31日至6月1日華南特大暴雨過(guò)程經(jīng)歷了三次集中降水期，共有4次MCS（Mesoscale Convective Systems）演變過(guò)程，其中一個(gè)TL/AS MCS（Training Line/Adjoining Stratiform Mesoscale Convective System，鄰接層狀單向發(fā)展的中尺度對(duì)流系統(tǒng)）在廣西壯族自治區(qū)中部準(zhǔn)靜止地維持了10多個(gè)小時(shí)，導(dǎo)致了多個(gè)觀測(cè)站出現(xiàn)極端強(qiáng)降水。用觀測(cè)資料和數(shù)值模擬結(jié)果重點(diǎn)探討了該TL/AS MCS的觀測(cè)特征及其發(fā)展持續(xù)的環(huán)境條件。結(jié)果表明，準(zhǔn)靜止TL/AS MCS發(fā)展在一個(gè)高空強(qiáng)輻散、低空氣旋性匯合環(huán)流的天氣尺度環(huán)境中，TL/AS MCS維持期間熱力環(huán)境特征表現(xiàn)為對(duì)流層中低層持續(xù)高濕近飽和態(tài)、偏中性層結(jié)、合適的對(duì)流有效位能和極小的對(duì)流抑制能量。在對(duì)流層中低層，低空急流的加強(qiáng)發(fā)展維持與對(duì)流層中層相對(duì)弱的環(huán)境風(fēng)形成了風(fēng)垂直切變隨高度呈現(xiàn)強(qiáng)逆轉(zhuǎn)，近地層風(fēng)垂直切變垂直于對(duì)流線的分量大，而在中層風(fēng)垂直切變平行于對(duì)流線的分量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，風(fēng)切變特征可能是TL/AS MCS 準(zhǔn)靜止的原因；低空急流和中層環(huán)流的相互作用、對(duì)流層動(dòng)力和熱力條件有利于強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)時(shí)間維持與發(fā)展，不斷觸發(fā)新對(duì)流從而組織成一個(gè)長(zhǎng)生命期準(zhǔn)靜止的TL/AS MCS。

長(zhǎng)生命期 準(zhǔn)靜止TL/AS MCS（鄰接層狀單向發(fā)展的中尺度對(duì)流系統(tǒng)）觀測(cè)特征持續(xù)條件

1 前言

關(guān)于華南前汛期暴雨我國(guó)氣象工作者已有諸多研究（孫建華等，2002a，2002b；蒙偉光等，2005；陳敏等，2005；夏茹娣等，2006；夏茹娣和趙思雄，2009），對(duì)華南暖區(qū)暴雨大多從中尺度對(duì)流系統(tǒng)、低空急流和下墊面地形等方面進(jìn)行研究，揭示出這類暴雨形成的環(huán)境條件及其動(dòng)力、熱力條件的主要特征（孫建華等，2002a，b；蒙偉光等，2005；夏茹娣等，2006；夏茹娣和趙思雄，2009）。趙玉春等（2008）對(duì)比華南鋒面和鋒前暖區(qū)暴雨成因，指出鋒面暴雨和鋒前暖區(qū)暴雨不僅在中尺度雨團(tuán)活動(dòng)、系統(tǒng)動(dòng)力結(jié)構(gòu)、大氣不穩(wěn)定機(jī)制和大氣加熱結(jié)構(gòu)等存在明顯差異，而且在水汽輸送、中尺度環(huán)境以及與暴雨有關(guān)的垂直環(huán)流之間也不同。陳敏等（2007）認(rèn)為鋒面對(duì)于中尺度對(duì)流系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱MCS）而言除了提供對(duì)流觸發(fā)機(jī)制外，兩者之間還存在復(fù)雜的相互作用，華南前汛期伴隨對(duì)流活動(dòng)的冷鋒具有獨(dú)特的垂直環(huán)流結(jié)構(gòu)。

華南暖區(qū)暴雨常與MCS的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，MCS組織和運(yùn)動(dòng)特征決定了暖區(qū)暴雨降水量的整體分布?？焖僖苿?dòng)MCS在廣闊地理區(qū)域出現(xiàn)相對(duì)小的降水量，而移動(dòng)緩慢或準(zhǔn)靜止MCS在局地區(qū)域常產(chǎn)生極端降水量，導(dǎo)致危及生命的山洪爆發(fā)（Chappell，1986；Doswell et al.，1996）。Schumacher and Johnson（2005）對(duì)造成極端降水事件MCS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，其中有兩類MCS移動(dòng)緩慢呈準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)：鄰接層狀單向發(fā)展MCS（Training Line/ Adjoining stratiform MCS，TL/AS）和準(zhǔn)靜止后向建立MCS（Back-Building/quasi-stationary，BB），由深對(duì)流線或?qū)α鞔M成，其新生單體重復(fù)地在其上游出流邊界形成，不斷地沿著對(duì)流線移動(dòng)，使得MCS作為一個(gè)整體系統(tǒng)幾乎保持靜止，新單體形成過(guò)程常常稱為“列車效應(yīng)”。

Schumacher and Johnson（2009）研究發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)靜止MCS常發(fā)生在對(duì)流層中層高濕環(huán)流中，高濕環(huán)境不利于形成強(qiáng)冷池。冷池被經(jīng)典地認(rèn)為是線狀對(duì)流組織形成的原因（Rotunno et al., 1988；Parker and Johnson，2004），但是由強(qiáng)冷池激發(fā)的MCS常常是快速向前傳播的。Schunacher and Johnson（2008）最新研究表明，在相當(dāng)濕的環(huán)境里，即使沒(méi)有近地面冷堆，低空急流與深對(duì)流加熱相互作用激發(fā)的低層重力波，可使對(duì)流組織成一個(gè)移動(dòng)緩慢的MCS，理想實(shí)驗(yàn)還表明準(zhǔn)靜止MCS觸發(fā)、維持與強(qiáng)迫對(duì)流場(chǎng)的形狀和強(qiáng)度無(wú)關(guān)（Schumacher and Johnson， 2009）。

國(guó)外關(guān)于導(dǎo)致極端強(qiáng)降水事件的MCS進(jìn)行了大量而系統(tǒng)性的研究，近年來(lái)隨著我國(guó)極端降水事件頻發(fā)，研究長(zhǎng)生命期準(zhǔn)靜止MCS顯得尤為必要，林宗桂等（2009，2011）對(duì)2008年致廣西壯族自治區(qū)兩次發(fā)生大暴雨的長(zhǎng)生命期MCS的天氣系統(tǒng)、層結(jié)條件、水汽及其維持機(jī)制進(jìn)行了分析，揭示了一些觀測(cè)特征，但對(duì)造成特大暴雨的華南準(zhǔn)靜止MCS還缺乏針對(duì)性研究，如準(zhǔn)靜止MCS的組織結(jié)構(gòu)、生命史、移動(dòng)特征，準(zhǔn)靜止的維持條件及機(jī)制等，2010年5月31日至6月1日一個(gè)準(zhǔn)靜止長(zhǎng)生命期的TL/AS MCS造成華南特大致洪暴雨，本文利用FNL 1°×1°一日四次的再分析資料、常規(guī)和加密逐小時(shí)觀測(cè)資料、雷達(dá)資料，結(jié)合中尺度數(shù)值模式WFR模擬結(jié)果來(lái)重點(diǎn)分析該TL/ASMCS個(gè)例的觀測(cè)特征及其持續(xù)的環(huán)境條件。

2 過(guò)程簡(jiǎn)介

2010年5月31日至6月2日，華南強(qiáng)降水從31日09時(shí)（協(xié)調(diào)世界時(shí)，下同）開始至2日00時(shí)結(jié)束，經(jīng)歷了39個(gè)小時(shí)。暴雨以上量級(jí)降水從貴州南部沿紅水河至廣西中東部、以及廣東大部分地區(qū)（圖1），強(qiáng)降水主要發(fā)生在廣西中部沿線，在強(qiáng)雨帶上有多個(gè)特大暴雨中心，從西到東有：都安站（359 mm）、貴港平南思旺鎮(zhèn)（465 mm）、來(lái)賓橋鞏鄉(xiāng)（494 mm）、容縣十里鄉(xiāng)（254 mm）等。

該次強(qiáng)降水分為三個(gè)集中時(shí)段：（1）31日09～15時(shí)廣西和廣東接壤南部一次MCS活動(dòng)造成暴雨，其中容縣6小時(shí)累計(jì)降水量63 mm、岑溪7小時(shí)62 mm，如圖2e、f中第一次集中降水期；（2）31日12時(shí)至1日06時(shí)共18個(gè)小時(shí)，從貴州羅甸至廣西中部沿東蘭、都安、來(lái)賓、貴港一直延伸到賀州、梧州地區(qū)，最有代表性站都安和來(lái)賓站小時(shí)降水如圖2c、d所示，來(lái)賓站18小時(shí)持續(xù)降水量達(dá)445 mm（圖2d），為來(lái)賓平均年降雨量的三分之一，300年一遇，超過(guò)新疆三年降水量，圖2d來(lái)賓站小時(shí)降水量出現(xiàn)了三個(gè)主要峰值，表明持續(xù)強(qiáng)降水期間不斷有新對(duì)流發(fā)展，導(dǎo)致降水強(qiáng)度間斷性地增幅。都安站18小時(shí)內(nèi)發(fā)生了358 mm降水，且15～18時(shí)小時(shí)降水量都超過(guò)50 mm h（圖2c）。在來(lái)賓和都安上游地區(qū)東蘭站和貴州羅甸站（圖2a、b）降水強(qiáng)度最大達(dá)到50 mm h，雖然相對(duì)都安和來(lái)賓站弱，但它們都位于紅水河流域內(nèi)的山區(qū)中，易致山洪爆發(fā)，羅甸和東蘭站降水開始時(shí)間與來(lái)賓和都安站一致，但結(jié)束時(shí)間早。第二個(gè)集中降水期導(dǎo)致了廣西壯族自治區(qū)重大洪災(zāi)及嚴(yán)重的次生地質(zhì)災(zāi)害；（3）1日12時(shí)至2日00時(shí)，廣西東南部至廣東大部分地區(qū)形成新的強(qiáng)降水，見圖2e、f中容縣和岑溪站的第二次集中降水期，由廣西東南部新產(chǎn)生MCS造成，引發(fā)了廣西東南部嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害。

31日至2日強(qiáng)降水主要有三個(gè)特征：首先，強(qiáng)降水集中，暴雨中心多個(gè)雨量站24 h累計(jì)雨量超過(guò)400 mm；其次，極端降水事件多，來(lái)賓市興賓區(qū)橋鞏鄉(xiāng)和遷江鎮(zhèn)、平南縣大鵬鄉(xiāng)、都安瑤族自治縣高嶺鄉(xiāng)、忻城縣古蓬鄉(xiāng)等地24小時(shí)雨量突破了歷史實(shí)測(cè)最大值；最后，災(zāi)情慘重，山體滑坡、泥石流、洪水等災(zāi)害僅廣西壯族自治區(qū)就有46人死亡，16人失蹤，其中6月1日晚廣西玉林市容縣和岑溪縣爆發(fā)群發(fā)型滑坡泥石流數(shù)百處，遇難者共計(jì)43人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)10多億元。

在強(qiáng)降水期間，各站氣象要素顯示，地面溫度均下降處于低值態(tài)，氣壓變化則較復(fù)雜，貴州至廣西中部強(qiáng)降水期間氣壓呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，表明受地面低值系統(tǒng)控制，降水結(jié)束，氣壓明顯上升（圖2a–d）。廣西東南部?jī)纱蜯CS影響強(qiáng)降水期間，地面氣壓表現(xiàn)為降水發(fā)生之前降至最低，隨著降水的發(fā)展又呈上升趨勢(shì)。

3 暴雨發(fā)生發(fā)展的過(guò)程分析

3.1 天氣尺度環(huán)境場(chǎng)

在廣西特大暴雨發(fā)生前一天30日500 hPa中高緯度為兩槽一脊形勢(shì)，阻塞高壓位于貝加爾湖，隨后緩慢東移，東移過(guò)程中其脊線逐漸朝東北傾斜，而中低緯度對(duì)應(yīng)高壓脊線南部也演變?yōu)榈蛪翰郏蛪翰垡恢鄙熘燎嗖馗咴瓥|南部。31日12時(shí)（圖3a），在85°～110°E間呈現(xiàn)西南—東北方向傾斜的北脊南槽形式，高緯冷空氣沿槽前偏西氣流直達(dá)南支槽中，圖3a中可見南支槽后部有明顯的冷平流伸至30°N以南；此外沿海大槽由日本海直抵我國(guó)長(zhǎng)江入海口，槽底向西傾斜轉(zhuǎn)橫，槽底為冷平流，而在低層850 hPa上由日本海到我國(guó)長(zhǎng)江流域?yàn)闁|北氣流，且在長(zhǎng)江中上游地區(qū)形成了風(fēng)速大于12 m s的偏東風(fēng)急流（圖3a中的風(fēng)向桿），850 hPa在上 述兩地也表現(xiàn)為冷平流（圖略），強(qiáng)東北氣流易將沿海大槽后的冷空氣攜至長(zhǎng)江流域及其南部地區(qū)，即有兩支偏冷氣流能抵達(dá)長(zhǎng)江以南，對(duì)長(zhǎng)江流域及華南地區(qū)降水有利。此時(shí)廣西地區(qū)上空受低緯南支槽前西南氣流影響，到1日06時(shí)南支槽開始減弱，2日06時(shí)開始轉(zhuǎn)為平直的西風(fēng)氣流，華南強(qiáng)降水結(jié)束。

圖3中對(duì)流層850 hPa上廣西南部從31日12 時(shí)到1日00 時(shí)出現(xiàn)一次西南低空急流的發(fā)展增強(qiáng)過(guò)程，在1日00時(shí)中南半島至北部灣區(qū)域是西南偏西氣流轉(zhuǎn)西南氣流的急流區(qū)（圖3b），如此強(qiáng)勁的偏南氣流可將源源不斷的水汽輸送至急流北側(cè)的不穩(wěn)定帶中，利于廣西中部強(qiáng)降水維持。

3.2 對(duì)流層中低層低渦發(fā)生發(fā)展過(guò)程分析

低渦系統(tǒng)是廣西特大暴雨過(guò)程的重要影響系統(tǒng)（傅慎明，2010），對(duì)其演變過(guò)程做分析。31日06時(shí)850 hPa廣西北部至貴州中部形成一條東南氣流匯合帶，且四川東南部和貴州中部各有一個(gè)正渦度中心，此后氣流匯合帶發(fā)展增強(qiáng)，正渦度增大，12時(shí)貴州南部至廣西中部處于氣流匯合帶中氣旋曲率最大的沿線中（圖略），強(qiáng)降水開始發(fā)展（圖2a–d）。31日18時(shí)（圖4a），隨著西南氣流增強(qiáng)，氣流匯合帶北抬，貴州中部的正渦度中心朝東南移動(dòng)且增強(qiáng)，在貴州南發(fā)展為一低渦環(huán)流，此時(shí)正是貴州南部和廣西中部強(qiáng)降水發(fā)展增強(qiáng)階段；1日00時(shí)低渦進(jìn)一步增強(qiáng)并略有東移（圖4b），低渦東南側(cè)為強(qiáng)盛的西南急流（圖3b風(fēng)向桿），此時(shí)位于低渦中心區(qū)域的羅甸和東蘭站降水減弱，而其東南方的廣西中部降水則繼續(xù)增強(qiáng)（圖2a–d）；1日06時(shí)低渦中心移入廣西境內(nèi)（圖4c），南側(cè)西南氣流明顯減弱，廣西中部強(qiáng)降水減弱結(jié)束。1日12時(shí)低渦繼續(xù)發(fā)展東移，廣西、廣東接壤南部開始發(fā)展新的降水（圖2e–f）；1日18時(shí)（圖4d），低渦中心正渦度又增強(qiáng)，在其西南發(fā)展一個(gè)新的正渦度中心，這兩個(gè)低渦環(huán)流對(duì)兩廣南部強(qiáng)降水發(fā)展有重要作用。2日00時(shí)后南部新生低渦發(fā)展增強(qiáng)，但快速東移入海，造成廣東南部沿海地區(qū)的降水天氣；而北部低渦則迅速減弱至06時(shí)消亡，廣西強(qiáng)降水結(jié)束。

可見，在廣西的第二和第三個(gè)集中降水階段，有兩次低渦活動(dòng)相伴，第一次低渦維持了近36小時(shí)，空間上屬于α中尺度系統(tǒng)，在緩慢東移過(guò)程不斷增強(qiáng)，其前方氣流輻合作用不斷增大，促使廣西強(qiáng)降水能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)發(fā)展。

3.3 地面中小尺度系統(tǒng)演變

31日03時(shí)地面海平面氣壓場(chǎng)呈現(xiàn)北部冷高壓、南部低壓的緯向帶狀形勢(shì)，低壓倒槽頂部逐漸東伸至華南地區(qū)，該區(qū)等壓線幾乎呈南北向，這有利于海上暖濕氣流向陸地輸送。12時(shí)地面準(zhǔn)靜止鋒位于貴州中部（圖5a斷線），貴州南部至廣西則處在鋒前暖區(qū)中，沿著廣西境內(nèi)的西江流域北側(cè)形成了東北風(fēng)和來(lái)自低壓倒槽南側(cè)東南風(fēng)的輻合線（圖5a點(diǎn)線），此時(shí)在廣西都安和來(lái)賓開始有點(diǎn)狀對(duì)流發(fā)展，尚未造成強(qiáng)降水。至15時(shí)（圖5b），地面準(zhǔn)靜止鋒略有南移，受低壓倒槽南側(cè)較強(qiáng)偏南風(fēng)影響，12時(shí)位于西江北側(cè)的地面輻合線中東段明顯北抬，在東蘭以西地區(qū)形成了明顯的小渦旋（圖5b紅色虛線），地面渦旋位于對(duì)流層中層低渦中心東南部（圖4a），東蘭附近渦旋維持近6小時(shí)（圖5b?d）。31日21時(shí)至1日03時(shí)（圖5d?f）在廣西西北部又出現(xiàn)了新渦旋，地面小渦旋加強(qiáng)了地面輻合線附近的邊界層輻合，因小渦旋長(zhǎng)時(shí)間維持，使得渦旋附近局地上升運(yùn)動(dòng)不斷發(fā)展，進(jìn)而持續(xù)觸發(fā)新對(duì)流，在雷達(dá)回波上也可看到31日18時(shí)以后廣西西北部（地面輻合線西部）一直有新對(duì)流產(chǎn)生，形成了新單體觸發(fā)源地（圖6b?f）。

18時(shí)（圖5c），地面輻合線斷開，北側(cè)輻合線位于羅甸南至河池東，呈東西向，其西端偏西氣流將靜止鋒前新生對(duì)流引導(dǎo)向東移動(dòng)（如圖6a?c，此時(shí)雷達(dá)回波上對(duì)流明顯形成了兩個(gè)有機(jī)的整體，北側(cè)靜止鋒前對(duì)流向東運(yùn)動(dòng)，南側(cè)對(duì)流朝東南方向移動(dòng)）；南側(cè)輻合線南壓至西江流域南部，且為西北—東南向，與雷達(dá)回波上MCS方向一致，都安、來(lái)賓站南側(cè)受偏南暖濕氣流影響，強(qiáng)降水開始。

隨后北側(cè)輻合線隨著地面靜止鋒緩慢南壓而消失，且鋒面一直維持在廣西北部，南側(cè)輻合線維持在廣西境內(nèi)西江流域附近少動(dòng)（圖5d、e、f）。31日21時(shí)至1日03時(shí)在都安、來(lái)賓附近地面都有小渦旋生成并維持，渦旋維持增強(qiáng)了邊界層中暖濕氣流的上升運(yùn)動(dòng)。

4 中尺度對(duì)流系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展

5月31日至6月2日華南共經(jīng)歷了多時(shí)間段MCS活動(dòng)，這里以降水最強(qiáng)31日12時(shí)至1日06時(shí)MCS活動(dòng)為例進(jìn)行描述。該時(shí)段同時(shí)有兩個(gè)MCS發(fā)展：一是受鋒面影響MCS，對(duì)流首先在貴州南部產(chǎn)生，之后對(duì)流向東擴(kuò)展形成一條東西長(zhǎng)500 km、南北寬150 km的對(duì)流帶（圖6a中貴州南部大片回波，位于廣西至廣東交界的大片弱回波為該日下午一次MCS活動(dòng)的殘余回波），后期演變 為一個(gè)組織性差的非線狀MCS，一直持續(xù)到1日00時(shí)減弱消散（圖6a、b、c、d），鋒面MCS帶造成了貴州南部和廣西北部地區(qū)的強(qiáng)降水。另一個(gè)是31日09時(shí)廣西中部地區(qū)開始有點(diǎn)狀稀疏對(duì)流發(fā)展，在13 h以后對(duì)流明顯集中在貴州的羅甸和廣西的東蘭、都安、來(lái)賓等地，廣西境內(nèi)對(duì)流很快組織成三個(gè)南北長(zhǎng)約100 km、東西寬20 km的中β尺度對(duì)流線（圖6a中廣西中部沿線的三個(gè)強(qiáng)回波短帶）。

位于廣西中部MCS的對(duì)流發(fā)展加強(qiáng)，17時(shí)以后由多個(gè)中β尺度對(duì)流線演變?yōu)橐粭l西北—東南向的中α尺度MCS，長(zhǎng)約700 km，寬200 km，強(qiáng)對(duì)流回波位于對(duì)流帶西南側(cè)，大片的層狀回波位于東北側(cè)（圖6b、c、d、e、f），在對(duì)流帶發(fā)展旺盛階段的10多個(gè)小時(shí)里（31日17時(shí)至1日03時(shí)），對(duì)流帶準(zhǔn)靜止地維持在廣西中部并向東南擴(kuò)張加強(qiáng)，強(qiáng)對(duì)流帶集中在沿江（紅水河—潯江—西江）一線，特別是都安和來(lái)賓地區(qū)的回波強(qiáng)度一直大于45 dB，對(duì)流呈旺盛的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。在MCS發(fā)展強(qiáng)盛時(shí)期，可以觀測(cè)到對(duì)流帶中有5條平行的強(qiáng)回波短帶，且朝東北方向拉長(zhǎng)（圖6c），強(qiáng)回波單體向東北方向移動(dòng)減弱為對(duì)流帶中大片層狀回波區(qū)。在1日02時(shí)以后（圖6d、e、f）層狀回波中也出現(xiàn)了強(qiáng)對(duì)流單體，對(duì)流帶中東部演變?yōu)橐粋€(gè)渦旋狀回波分布，這可能與850 hPa（圖4b、c）上低渦環(huán)流從1日00至06時(shí)東移加強(qiáng)有關(guān)。

廣西中部造成強(qiáng)降水MCS發(fā)展經(jīng)歷了兩種形態(tài)的演變，首先從31日09～17時(shí)MCS由為多條發(fā)展旺盛的小對(duì)流線組成（圖6a），呈波動(dòng)排列，造成東蘭、都安、來(lái)賓的第一次強(qiáng)降水峰值（圖2b、c、d）。其次31日17時(shí)至1日06時(shí)對(duì)流發(fā)展轉(zhuǎn)換為一個(gè)準(zhǔn)靜止鄰接層狀單向發(fā)展MCS（TL/AS類，Schumacher and Johnson，2005；王曉芳和崔春光，2012），隨著對(duì)流帶中強(qiáng)回波發(fā)生發(fā)展造成了都安和來(lái)賓地區(qū)多個(gè)時(shí)次的強(qiáng)降水（圖2c、d），由圖4和圖5知道，31日17時(shí)～1日06時(shí)，地面輻合線主要維持在廣西中部沿江一線，其上還出現(xiàn)多個(gè)小渦旋長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生發(fā)展，850 hPa低渦緩慢東南移動(dòng)過(guò)程增強(qiáng)，低渦南部偏西和西南氣流引導(dǎo)新生對(duì)流單體向東南或東北方向移動(dòng)，低渦環(huán)流形勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定維持，是造成準(zhǔn)靜止TL/AS MCS長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的可能原因。

圖6g為沿23.8°N反射率因子隨時(shí)間的經(jīng)向演變，新生對(duì)流單體在強(qiáng)對(duì)流區(qū)的西部產(chǎn)生后隨時(shí)間向東移動(dòng)，強(qiáng)對(duì)流回波主要在108°～109.5°E區(qū)間內(nèi)集中發(fā)展，之后隨時(shí)間向東強(qiáng)度減弱，形成了TL/AS MCS東北側(cè)的大片層狀區(qū)。沿109°E反射率因子隨時(shí)間的緯向演變（圖6h）中，在強(qiáng)對(duì)流區(qū)23.5°～24°N間有三個(gè)強(qiáng)對(duì)流發(fā)展強(qiáng)盛階段，分別為：31日11～13時(shí)、31日15～18時(shí)、31日20～1日06時(shí)，前兩個(gè)時(shí)間段對(duì)應(yīng)圖6c即31日17時(shí)以前的波動(dòng)短帶對(duì)流發(fā)展，最后長(zhǎng)時(shí)間段對(duì)應(yīng)的是TL/AS MCS變化。同時(shí)在23.5°N以南不斷有新單體生成，新單體隨時(shí)間向北移動(dòng)至24°N以北后回波強(qiáng)度減弱為層狀回波。

在圖6h中25°N以北存在另一個(gè)MCS隨時(shí)間演變，即是圖6a–d中受鋒面影響的MCS，其強(qiáng)度明顯比廣西中部TL/AS MCS弱很多。

由上述分析可知，廣西中部TL/AS MCS其新對(duì)流單體來(lái)源有：一是對(duì)流帶西南方暖濕區(qū)域有新生對(duì)流單體不斷產(chǎn)生向東北移動(dòng)并入強(qiáng)回波區(qū)；二是MCS上游（貴州羅甸南部至百色）周期性地產(chǎn)生新對(duì)流單體，新單體平行對(duì)流帶方向移入系統(tǒng)強(qiáng)回波中，這類新單體主要在31日17時(shí)以后較明顯（圖6g）。

5 模擬結(jié)果分析

5.1 模擬結(jié)果檢驗(yàn)

使用美國(guó)新一代中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式WRF3.1.1，以（24°N，110°E）為中心，兩重嵌套，粗網(wǎng)格格距15 km，格點(diǎn)數(shù)361×292；細(xì)網(wǎng)格格距5 km，格點(diǎn)數(shù)361×292；垂直向上從1到0不等距28層。模式初始場(chǎng)以FNL1°×1°日資料為背景場(chǎng)，并用觀測(cè)資料對(duì)FNL背景場(chǎng)進(jìn)行訂正。從5月31日12時(shí)積分，至6月2日00時(shí)結(jié)束，共36小時(shí)。31日12時(shí)至6月1日06時(shí)包含了影響廣西特大暴雨MCS的演變過(guò)程。這里重點(diǎn)分析該時(shí)段鋒前暖區(qū)MCS造成特大暴雨過(guò)程特征，并與鋒面對(duì)流作簡(jiǎn)單對(duì)比。

從domain2積分19 h模擬降水量看（圖7a），有兩個(gè)主要的降水落區(qū)：一個(gè)位于貴州—湘南較大范圍的暴雨量級(jí)降水區(qū)，主要由鋒面系統(tǒng)影響造成，整體鋒面降水落區(qū)較實(shí)況略微偏西（圖1a）；另一個(gè)為廣西壯族自治區(qū)中部沿線的特大暴雨區(qū)，是鋒前暖區(qū)MCS造成，特別是來(lái)賓地區(qū)的特大降水中心與實(shí)況（圖1a）一致，模擬鋒前暖區(qū)強(qiáng)降水在廣西中西部沿線較實(shí)況雨量偏小，強(qiáng)雨帶位置較實(shí)況略偏北。由來(lái)賓附近的點(diǎn)（24.2°N，109.3°E）逐小時(shí)雨量分布看，模式激發(fā)的降水從31日14時(shí)開始至1日07 h時(shí)結(jié)束，降水開始時(shí)間比來(lái)賓站晚一小時(shí)，結(jié)束時(shí)間相同，18個(gè)小時(shí)累計(jì)雨量高達(dá)542 mm，比實(shí)況來(lái)賓地區(qū)該段時(shí)間最大累計(jì)降水量494 mm（來(lái)賓地區(qū)橋鞏鄉(xiāng)）多了近50 mm，小時(shí)降水分布出現(xiàn)了3個(gè)小時(shí)大于90 mm的強(qiáng)降水，也比實(shí)況偏強(qiáng)，小時(shí)強(qiáng)降水結(jié)束時(shí)間也比實(shí)況早了1個(gè)小時(shí)，但降水持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度與來(lái)賓周邊站實(shí)況基本相同。

5.2 準(zhǔn)靜止MCS持續(xù)的天氣條件分析

在模式積分6 h后，模式大氣開始有較強(qiáng)降水發(fā)生（圖7b），200 hPa上廣西壯族自治區(qū)中西部被強(qiáng)大的高壓（圖8a中重力位勢(shì)的大值區(qū)）控制，同時(shí)廣西中部沿線高空風(fēng)場(chǎng)存在明顯輻散（圖8a陰影）。到12時(shí)后（圖8b），高壓東移，在對(duì)流發(fā)展的最強(qiáng)沿線200 hPa上廣西中部出現(xiàn)多個(gè)中尺度高壓、低壓、高壓分布形式，廣西區(qū)域上空風(fēng)場(chǎng)輻散（圖8b陰影）進(jìn)一步加強(qiáng)，且東部尤為顯著，此后7小時(shí)一直維持，高層強(qiáng)輻散向東擴(kuò)展加強(qiáng)形勢(shì)對(duì)氣流上升運(yùn)動(dòng)維持有利。

900 hPa上，低空急流最大風(fēng)速達(dá)12 m s以上（圖8c藍(lán)虛線），因低空急流北側(cè)水平風(fēng)分布不均勻易形成擾動(dòng)（王曉芳等，2007），此時(shí)對(duì)流系統(tǒng)出現(xiàn)在低空急流前方終端區(qū)域，該區(qū)風(fēng)速急劇減弱形成強(qiáng)的輻合，同時(shí)對(duì)應(yīng)偏南風(fēng)與東南風(fēng)匯合，促使匯集此地的暖濕氣流產(chǎn)生強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)。隨著低空急流向東擴(kuò)展并增強(qiáng)（圖8d藍(lán)虛線），對(duì)流區(qū)輻合也加強(qiáng)并朝東擴(kuò)展。

此外，在對(duì)流區(qū)南側(cè)一直是相當(dāng)位溫大值區(qū)，積分初期正相當(dāng)位溫平流大值零星分布在廣西省內(nèi)，北部相對(duì)較集中（圖8c紅線），到1日00時(shí)強(qiáng)的正相當(dāng)位溫平流出現(xiàn)在廣西壯族自治區(qū)中東部（圖8d紅線），強(qiáng)降水區(qū)展現(xiàn)強(qiáng)的相當(dāng)位溫平流特征與許多強(qiáng)暴雨事件研究類似（Moore et al.，2003；Schumacher and Johnson，2005，2009），表示廣西中東部地區(qū)不穩(wěn)定性增強(qiáng)，伴隨其南側(cè)低空急流的加強(qiáng)，使得廣西南部暖濕且不穩(wěn)定的氣流更易被輸送到對(duì)流區(qū)上空。

5.3 準(zhǔn)靜止MCS持續(xù)的中尺度條件分析

5.3.1 風(fēng)垂直切變特征

在MCS演變過(guò)程中對(duì)流層中低層風(fēng)垂直切變起重要的作用（Parker and Johnson，2000；Schumacher and Johnson，2005）。在強(qiáng)降水開始發(fā)生時(shí)即31日18時(shí)，近地面MCS區(qū)域表現(xiàn)為偏東風(fēng)，對(duì)流層低層900 hPa上已形成強(qiáng)的偏南風(fēng)低空急流，地面到900 hPa上呈現(xiàn)西南方向的風(fēng)垂直切變向量（圖9a），觀測(cè)TL/AS MCS帶呈西北—東南向（圖6），低層風(fēng)垂直切變主要垂直于對(duì)流帶方向；到600 hPa左右，風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)或西北風(fēng)，風(fēng)速減弱，900～600 hPa風(fēng)垂直風(fēng)切變方向由西北指向東南，平行于對(duì)流帶方向，其量值顯著地增大（圖9b）。

由31日12時(shí)和1日00時(shí)探空資料計(jì)算對(duì)流區(qū)南側(cè)站點(diǎn)環(huán)境風(fēng)垂直切變（表1）。由圖6可知，31日TL/AS MCS帶呈西北—東南向，方位角約120°，12時(shí)低層風(fēng)垂直切變垂直對(duì)流帶方向分量大，中高層則平行于對(duì)流帶的分量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這與模擬結(jié)果相似。TL/AS MCS成熟階段，風(fēng)垂直 切變大小低層減弱，而中高層平行對(duì)流線方向的切變量明顯增大，這與已有研究具有相同的風(fēng)垂 直切變特征（Schumacher and Johnson，2005；王曉芳，2012）；垂直于對(duì)流線的分量有利于對(duì)流單體垂直于對(duì)流線延伸，而平行于對(duì)流線的切變有利于對(duì)流單體沿對(duì)流線融合，即低層向外擴(kuò)展，中層 再將擴(kuò)展的單體沿對(duì)流線融合起來(lái)，這在一定程度上解釋了31日TL/AS MCS 準(zhǔn)靜止維持的可能原因。

由渦度方程知，對(duì)流區(qū)強(qiáng)的風(fēng)垂直切變存在表示有強(qiáng)的水平渦度，圖9中陰影為對(duì)流區(qū)域600 hPa上為相對(duì)渦度（即水平渦度）的大值區(qū)，水平渦度在對(duì)流活動(dòng)的抬升下又轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪睖u度，從圖8c、d對(duì)流層中低層渦旋環(huán)流隨時(shí)間是增強(qiáng)的，即正的相對(duì)渦度值增大，這樣垂直渦度也會(huì)隨時(shí)間增大，而垂直渦度持續(xù)增強(qiáng)于對(duì)流活動(dòng)有利。

暴雨區(qū)單站風(fēng)隨高度風(fēng)向逆轉(zhuǎn)（圖10a、b），風(fēng)速先急劇增加后減弱，到高層又增加，即風(fēng)隨高度矢端曲線形成“發(fā)夾”形狀，與國(guó)外研究造成強(qiáng)降水MCS單站風(fēng)變化有相似的模式（Schumacher and Johnson，2009）。在對(duì)流區(qū)，近地層一直維持偏東風(fēng)，風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)為南風(fēng)、西南風(fēng)，到高層為西風(fēng)或西北風(fēng)，這種暖平流顯著的風(fēng)垂直結(jié)構(gòu)對(duì)降水維持有利。從降水發(fā)生后，中低層的風(fēng)速持續(xù)地增大，最大達(dá)12 m s（圖10b），而在對(duì)流區(qū)上游低空急流隨時(shí)間發(fā)展加強(qiáng)，風(fēng)速也明顯大于對(duì)流區(qū)風(fēng)速，在22時(shí)低空風(fēng)速超過(guò)了20 m s（圖10a），從對(duì)流區(qū)上游到對(duì)流區(qū)形成了強(qiáng)風(fēng)速輻合。在對(duì)流區(qū)存在兩個(gè)風(fēng)切變層：近地層的偏東風(fēng)和對(duì)流低層的西南風(fēng)切變，中低層的西南風(fēng)和高層的西北風(fēng)切變，均有利對(duì)流發(fā)展維持；同時(shí)近地面冷的偏東風(fēng)與MCS西南側(cè)暖的偏南風(fēng)匯合，易觸發(fā)新對(duì)流。

圖10對(duì)流層中層弱的西北風(fēng)疊加在強(qiáng)盛的低空急流上，對(duì)流區(qū)上空對(duì)應(yīng)風(fēng)向急劇變化的垂直風(fēng)切變，這樣的切變結(jié)構(gòu)主要以增強(qiáng)的低空急流為主要特征。Corfidi et al.（1996）研究表明，低空急流與弱的中層氣流相結(jié)合是適合后向建立機(jī)制的對(duì)流觸發(fā)，即新對(duì)流單體在對(duì)流系統(tǒng)的上游產(chǎn)生。

5.3.2 持續(xù)的熱力和動(dòng)力條件

在強(qiáng)降水開始時(shí)刻沿對(duì)流區(qū)（24°N附近）緯 向剖面（圖11a）表現(xiàn)為對(duì)流區(qū)空氣濕度大，相對(duì)濕度大于95%的層次高達(dá)400 hPa，隨著強(qiáng)降水發(fā)展，對(duì)流區(qū)高濕層擴(kuò)展到300 hPa（圖11b）。降水發(fā)生前后對(duì)流區(qū)南北兩側(cè)中低層未出現(xiàn)明顯溫度差異（沿對(duì)流區(qū)經(jīng)向剖面圖略），說(shuō)明暴雨區(qū)在強(qiáng)降水發(fā)生后沒(méi)有因蒸發(fā)作用形成冷池，因?yàn)閷?duì)流區(qū)上空濕度大且濕層深厚，盡管強(qiáng)雨滴長(zhǎng)時(shí)間下落，但近地因空氣過(guò)于飽和而很難形成蒸發(fā)作用。此外，地面靜止鋒一直位于貴州中南部（圖5，圖12），對(duì)流層中低層沒(méi)有冷空氣入侵是造成對(duì)流帶兩側(cè)沒(méi)有溫差的另一個(gè)原因。

圖11a和b中渦度剖面顯示在強(qiáng)對(duì)流區(qū)（24°N附近）氣旋性渦度隨時(shí)間增強(qiáng)，呈強(qiáng)渦度柱形勢(shì)發(fā)展，從低層一直伸到對(duì)流層頂，正渦度的持續(xù)增強(qiáng)有利于對(duì)流層中層氣旋性渦旋環(huán)流發(fā)展，使得低渦隨時(shí)間加強(qiáng)（圖4）。對(duì)流區(qū)散度和垂直速度緯向剖面分布如圖11c、d，在對(duì)流區(qū)上空分布排列了多個(gè)低層輻合、高層輻散中心，也即是在對(duì)流區(qū)有多個(gè)強(qiáng)對(duì)流同時(shí)發(fā)展；且在109°～110°E附近對(duì)流層中上層輻散明顯大于低層輻合，有利于上升運(yùn)動(dòng)維持，對(duì)流更易發(fā)生發(fā)展，垂直速度中心高達(dá)11 m s，對(duì)流區(qū)上空顯示了劇烈的上升運(yùn)動(dòng)，且隨強(qiáng)降水的發(fā)生呈增強(qiáng)趨勢(shì)。

相當(dāng)位溫隨高度分布能清楚判斷空氣柱中氣團(tuán)的穩(wěn)定性。在強(qiáng)降水期間，對(duì)流區(qū)呈深厚的中性層結(jié)（圖12a、b中24°N附近），其南側(cè)層結(jié)是不穩(wěn)定的，隨著偏南氣流將暖濕的不穩(wěn)定氣團(tuán)攜至對(duì)流區(qū)上空，一旦有擾動(dòng)發(fā)展，對(duì)流區(qū)上升運(yùn)動(dòng)在中性層受到阻尼作用較小，且中層800～500 hPa風(fēng)速隨高度變化較?。▓D10b，暴雨區(qū)上空風(fēng)速均為12 m s），即氣流加速度不是很大，這樣可以較快與低層輻合的供應(yīng)量和高層輻散的排出量相平衡，垂直方向等層次愈是深厚，愈是有利于強(qiáng)降水的持續(xù)發(fā)展（許煥斌和丁正平，1997）。1日00時(shí)對(duì)流區(qū)中性層結(jié)愈加顯著，對(duì)流區(qū)的回波發(fā)展也愈加旺盛，對(duì)流回波強(qiáng)度增強(qiáng)，強(qiáng)降水還將維持。

在對(duì)流發(fā)展階段出現(xiàn)多個(gè)強(qiáng)對(duì)流單體（圖12a中24°～25°N區(qū)域），到旺盛期強(qiáng)對(duì)流回波只出現(xiàn)在南側(cè)，大片層狀回波位于北側(cè)（圖12b中延伸到25°N），在強(qiáng)對(duì)流區(qū)表現(xiàn)為強(qiáng)的直立上升運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)強(qiáng)回波對(duì)流間還存在弱的補(bǔ)償下沉運(yùn)動(dòng)，回波圖上對(duì)應(yīng)弱回波區(qū)（圖12a）。

對(duì)流有效位能和抑制能量如圖13示。模式積分3 h只是有弱的降水發(fā)生（圖7），在廣西中部地區(qū)最不穩(wěn)定對(duì)流有效位能在1000～1500 J kg之間（圖13a實(shí)線），對(duì)流區(qū)對(duì)流抑制能量雖然非零，但在10 J kg以下。在強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)，對(duì)流區(qū)及其南部最不穩(wěn)定對(duì)流有效位能增加到1500 J kg以上，對(duì)流抑制能量仍然相當(dāng)小（圖13b），對(duì)流區(qū)環(huán)境條件朝不穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展，這與Trier et al.（2000）研究結(jié)果一致。這種熱力能量演變結(jié)合對(duì)流層低層流場(chǎng)的輻合上升運(yùn)動(dòng)，創(chuàng)造了一個(gè)適合深對(duì)流持續(xù)發(fā)生發(fā)展的環(huán)境。

由觀測(cè)和模擬結(jié)果總結(jié)5月31日至6月1日廣西中部長(zhǎng)生命期準(zhǔn)靜止TL/AS MCS發(fā)展維持過(guò)程如圖14示。長(zhǎng)生命期準(zhǔn)靜止TL/AS MCS發(fā)展在一個(gè)高空強(qiáng)輻散、對(duì)流層中層低渦東南方的輻合環(huán)流中，地面處在切變線并伴有強(qiáng)低空急流發(fā)生發(fā)展的天氣尺度環(huán)境中，氣流在低層高濕高不穩(wěn)定的西南區(qū)域上升，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)維持在氣旋性渦度柱的大值區(qū)；在深對(duì)流發(fā)展維持階段由于濕層深厚且近于飽和，雨滴下落過(guò)程中蒸發(fā)作用不明顯，TL/AS MCS區(qū)域內(nèi)沒(méi)有冷池出現(xiàn)；MCS發(fā)展在一個(gè)有利的風(fēng)垂直切變條件下，近地層風(fēng)速較小，對(duì)流層中低層低空急流的加強(qiáng)發(fā)展維持與對(duì)流層中層相對(duì)弱的環(huán)境風(fēng)形成了風(fēng)垂直切變隨高度呈現(xiàn)強(qiáng)逆轉(zhuǎn)，近地層風(fēng)垂直切變垂直于對(duì)流線的分量大，而在中層風(fēng)垂直切變平行于對(duì)流線的分量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。對(duì)流層的動(dòng)力和熱力條件有利于新對(duì)流不斷觸發(fā)從而組織成一個(gè)長(zhǎng)生命期的準(zhǔn)靜止TL/AS MCS。

6 結(jié)論

用觀測(cè)資料和數(shù)值模擬結(jié)果分析了2010年5月31日至6月1日華南特大暴雨過(guò)程，重點(diǎn)探討了廣西中部長(zhǎng)生命期準(zhǔn)靜止MCS的觀測(cè)特征及其發(fā)展持續(xù)的環(huán)境條件，主要結(jié)果如下：

（1）在5月31日至6月1日華南經(jīng)歷了三次集中降水期，有4次MCS的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，其中一個(gè)TL/AS MCS準(zhǔn)靜止地在廣西壯族自治區(qū)中部維持10多個(gè)小時(shí)，導(dǎo)致了多個(gè)觀測(cè)站出現(xiàn)極端強(qiáng)降水，在雷達(dá)回波觀測(cè)上，該MCS發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)了組織模態(tài)由波狀回波轉(zhuǎn)為一個(gè)線狀TL/AS MCS，組織結(jié)構(gòu)清晰，強(qiáng)對(duì)流回波位于對(duì)流系統(tǒng)的西南側(cè)，層狀回波在其東北側(cè)，新對(duì)流單體重復(fù)地在MCS上游和西南區(qū)域產(chǎn)生。而在貴州省南部地區(qū)受鋒面影響的MCS組織結(jié)構(gòu)紊亂、回波強(qiáng)度弱，形成的降水量也相對(duì)小。

（2）準(zhǔn)靜止TL/AS MCS發(fā)展在一個(gè)高空強(qiáng)輻散、低空輻合、中層低渦東南方氣旋性匯合環(huán)流的天氣尺度環(huán)境中，并伴有強(qiáng)低空急流的發(fā)生發(fā)展；近地面風(fēng)場(chǎng)存在強(qiáng)的切變線，且切變線上伴有多個(gè)小尺度渦旋環(huán)流發(fā)展，這是導(dǎo)致廣西中部地區(qū)強(qiáng)降水不均勻分布的重要原因。

（3）準(zhǔn)靜止TL/AS MCS維持期間熱力環(huán)境特征主要表現(xiàn)為對(duì)流層中低層持續(xù)高濕近飽和狀態(tài)、偏中性層結(jié)、合適的對(duì)流有效位能和極小的對(duì)流抑制能量。

為了運(yùn)用這兩個(gè)條件求線段長(zhǎng)且確保60°角的完整性，自然想到過(guò)點(diǎn)A作AF⊥BC，垂足為F，則注意到D為BC的中點(diǎn)，因而過(guò)點(diǎn)D作DG⊥BC，構(gòu)造直角三角形DEG也就呼之欲出了(如圖2)．由三角形的中位線定理易知故問(wèn)題就轉(zhuǎn)化求EG的長(zhǎng)．

（4）在對(duì)流層中低層，低空急流的加強(qiáng)發(fā)展維持與對(duì)流層中層相對(duì)弱的環(huán)境風(fēng)形成了風(fēng)垂直切變隨高度呈現(xiàn)強(qiáng)逆轉(zhuǎn)，近地層風(fēng)垂直切變垂直于對(duì)流線的分量大，而在中層風(fēng)垂直切變平行于對(duì)流線的分量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這樣低層對(duì)流單體垂直對(duì)流帶向外擴(kuò)展，中層再將擴(kuò)展的單體沿對(duì)流線融合起來(lái)，這在一定程度上解釋了TL/AS MCS 準(zhǔn)靜止的可能原因。

（5）低空急流和中層環(huán)流的相互作用、對(duì)流層動(dòng)力和熱力條件有利于強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)的維持與發(fā)展，不斷觸發(fā)新對(duì)流從而組織成一個(gè)長(zhǎng)生命期的準(zhǔn)靜止TL/AS MCS。

Chappell C F. 1986. Quasi-stationary convective events [M] // Ray P S. Mesoscale Meteorology and Forecasting. Boston: American Meteorological Society, 289–309.

陳敏, 鄭永光, 王洪慶, 等. 2005. 一次強(qiáng)降水過(guò)程的中尺度對(duì)流系統(tǒng)模擬研究[J]. 氣象學(xué)報(bào), 63 (3): 313–324. Chen Min, Zheng Yongguang, Wang Hongqing, et al. 2005. Numerical simulation study on MCS of a heavy rainfall process in South China [J]. Acta Meteorologica Sinica (in Chinese), 63 (3): 313–324.

陳敏, 陶祖鈺, 鄭永光, 等. 2007. 華南前汛期鋒面垂直環(huán)流及其與中尺度對(duì)流系統(tǒng)的相互作用[J]. 氣象學(xué)報(bào), 65 (5): 785–791. Chen Min, Tao Zuyu, Zheng Yongguang, et al. 2007. The front-related vertical circulation occurring in the pre-flooding season in South China and its interaction with MCS [J]. Acta Meteorologica Sinica (in Chinese), 65 (5): 785–791.

Corfidi S F, Merritt J H, Fritsch J M. 1996. Predicting the movement of mesoscale convective complexes [J]. Wea. Forecasting, 11 (1): 41–46.

Doswell C A, Brooks H E, Maddox R A. 1996. Flash flood forecasting: An ingredients-based methodology [J]. Wea. Forecasting, 11: 560–581.

傅慎明, 趙思雄, 孫建華, 等. 2010. 一類低渦切變型華南前汛期致洪暴雨的分析研究 [J]. 大氣科學(xué), 34 (2): 235–252. Fu Shenming, Zhao Sixiong, Sun Jianhua, et al. 2010. One kind of vortex causing heavy rainfall during pre-rainy season in South China [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 34 (2): 235–252.

林宗桂, 李耀先, 林開平, 等. 2009. 一個(gè)長(zhǎng)生命期中尺度對(duì)流系統(tǒng)維持機(jī)制的研究 [J]. 氣象學(xué)報(bào), 67 (4): 640–651. Lin Zonggui, Li Yaoxian, Lin Kaiping, et al. 2009. A study on maintain mechanism of a long life-cycle mesoscale convective systems [J]. Acta Meteorologica Sinica (in Chinese), 67 (4): 640–651.

蒙偉光, 李江南, 王安宇, 等. 2005. 凝結(jié)加熱和地表通量對(duì)華南中尺度對(duì)流系統(tǒng)（MCS）發(fā)生發(fā)展的影響[J]. 熱帶氣象學(xué)報(bào), 21 (4): 368– 376. Meng Weiguang, Li Jiangnan, Wang Anyu, et al. 2005. Effects of condensation heating and surface fluxes on the development of a South China mesoscale convective system (MCS) [J]. Journal of Tropical Meteorology (in Chinese), 21 (4): 368–376.

Moore J T, Glass F H, Graves C E, et al. 2003. The environment of warm-season elevated thunderstorms associated with heavy rainfall over the central United States [J]. Wea. Forecasting, 18: 861–878.

Parker M D, Johnson R H. 2000. Organizational modes of midlatitude mesoscale convective systems [J]. Mon. Wea. Rev., 128 (10): 3413–3436.

Parker M D, Johnson R H. 2004. Structures and dynamics of quasi-2D mesoscale convective systems [J]. J. Atmos. Sci., 61: 545–567.

Rotunno R, Klemp J B, Weisman M L. 1988. A theory for strong long-lived squall lines [J]. J. Atmos. Sci., 45: 463–485.

Schumacher R S, Johnson R H. 2005. Organization and environmental properties of extreme-rain-producing mesoscale convective systems [J]. Mon. Wea. Rev., 133: 961–976.

Schumacher R S, Johnson R H. 2008. Mesoscale processes contributing to extreme rainfall in a midlatitude warm-season flash flood [J]. Mon. Wea. Rev., 136: 3964–3986.

Schumacher R S, Johnson R H. 2009. Quasi-stationary, extreme-rain- producing convective systems associated with midlevel cyclonic circulations [J]. Wea. Forecasting, 24: 555–574.

孫建華, 趙思雄. 2002a. 華南“94·6” 特大暴雨的中尺度對(duì)流系統(tǒng)及其環(huán)境場(chǎng)研究I. 引發(fā)暴雨的β中尺度對(duì)流系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究 [J]. 大氣科學(xué), 26 (4): 541–557. Sun Jianhua, Zhao Sixiong. 2002a. A study of mesoscale convective systems and its environmental fields during the June 1994 record heavy rainfall of South China. Part I: A numerical simulation study of meso-β convective system inducing heavy rainfall [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 26 (4): 541–557.

孫建華, 趙思雄. 2002b. 華南“94·6”特大暴雨的中尺度對(duì)流系統(tǒng)及其環(huán)境場(chǎng)研究II. 物理過(guò)程、環(huán)境場(chǎng)以及地形對(duì)中尺度對(duì)流系統(tǒng)的作用 [J]. 大氣科學(xué), 26 (5): 633–646. Sun Jianhua, Zhao Sixiong. 2002b. A study of mesoscale convective systems and its environmental fields during the June 1994 record heavy rainfall in South China. Part II: Effect of physical processes, initial environmental fields and topography on meso-β convective system [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 26 (5): 633–646.

Trier S B, Davis C A, Skamarock W C. 2000. Long-lived mesoconvective vortices and their environment. Part II: Induced thermodynamic destabilization in idealized simulations [J]. Mon. Wea. Rev., 128: 3396– 3412.

王曉芳. 2012. 長(zhǎng)江中下游地區(qū)梅雨期線狀中尺度對(duì)流系統(tǒng)分析Ⅱ: 環(huán)境特征[J]. 氣象學(xué)報(bào), 70 (5): 924–935. Wang Xiaofang. 2012. Analysis of the linear mesoscale convective systems during the Meiyu period in the middle and lower reaches of the Yangtze River. Part Ⅱ: Environmental characteristics [J]. Acta Meteorologica Sinica (in Chinese), 70 (5): 924–935.

王曉芳, 崔春光. 2012. 長(zhǎng)江中下游地區(qū)梅雨期線狀中尺度對(duì)流系統(tǒng)分析Ⅰ: 組織類型特征 [J]. 氣象學(xué)報(bào), 70 (5): 909–923. Wang Xiaofang, Cui Chunguang. 2012. Analysis of the linear mesoscale convective systems during the Meiyu period in the middle and lower reaches of the Yangtze River. Part Ⅰ: Organization mode features [J]. Acta Meteorologica Sinica (in Chinese), 70 (5): 909–923.

王曉芳, 崔春光, 胡伯威. 2007. 與水平風(fēng)切變強(qiáng)度不均勻相聯(lián)系的“CISK” 慣性重力波 [J]. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào), 18 (6): 760–768. Wang Xiaofang, Cui Chunguang, Hu Bowei. 2007. CISK inertia-gravitational wave related to horizontal wind shear intensity nonhomogeneous [J]. Journal of Applied Meteorological Science (in Chinese), 18 (6): 760–768.

夏茹娣, 趙思雄. 2009. 2005年6月廣東鋒前暖區(qū)暴雨β中尺度系統(tǒng)特征的診斷與模擬研究[J]. 大氣科學(xué), 33 (3): 468–488. Xia Rudi, Zhao Sixiong. 2009. Diagnosis and modeling of meso-t3-scale systems of heavy rainfall in warm sector ahead of front in South China (middle part of Guangdong Province) in June 2005 [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 33 (3): 468–488.

夏茹娣, 趙思雄, 孫建華. 2006. 一類華南鋒前暖區(qū)暴雨β中尺度系統(tǒng)環(huán)境特征的分析研究 [J]. 大氣科學(xué), 30 (5): 989–1008. Xia Rudi, Zhao Sixiong, Sun Jianhua. 2006. A study of circumstances of meso-β-scale systems of strong heavy rainfall in warm sector ahead of fronts in South China [J]. Chinese Journal of Atmosphere Sciences (in Chinese), 30 (5): 988–1008.

許煥斌, 丁正平. 1997. 濕中性垂直運(yùn)動(dòng)條件和中-β系統(tǒng)的形成 [J]. 氣象學(xué)報(bào), 55 (5): 602–610. Xu Huanbin, Ding Zhengping. 1997. The neutral condition of moist vertical motion and the formation of meso-β system [J]. Acta Meteorologica Sinica (in Chinese), 55 (5): 602–610.

趙玉春, 李澤椿, 肖子牛. 2008. 華南鋒面與暖區(qū)暴雨個(gè)例對(duì)比分析[J]. 氣象科技, 36 (1): 47–54. Zhao Yuchun, Li Zechun, Xiao Ziniu. 2008. Comparison analysis of South China front and warm-area heavy rain systems in June 2006 [J]. Meteorological Science and Technology (in Chinese), 36 (1): 47–54.

Observation Characteristics and Continuing Environmental Conditions for Long-Lived and Quasi-Stationary MCS

Wang Xiaofang, Lai Anwei, and Wang Zhibin

430074

During May 31 to June 1, 2010, an extraordinary rainstorm process occurring in southern China included three concentrated precipitation periods and approximately four times the normal mesoscale convective system (MCS) activities. Among them, a quasi-stationary training line/adjoining stratiform (TL/AS) MCS was maintained for more than 10 h in central Guangxi Zhuang Autonomous Region, resulting in extreme precipitation events recorded by multiple stations. Using observation data and simulated results, the observation characteristics and continuing environmental conditions of this system were analyzed in this study. The results showed that the quasi-stationary TL/AS MCS was developed in an upper divergence and mid-lower cyclonic circulation environment. The MCSs forming in thermodynamic environments were characterized by very high relative humidity at low levels, moderate convective available potential energy, and very little convective inhibition. The presence of a strong low-level jet (LLJ) and weak midlevel winds led to a pronounced reversal of the wind shear vector with height. The vertical wind shears were largely perpendicular to the convection line at low levels, but were mainly parallel to the line at mid-levels. These wind shear characteristics may have caused the TL/AS MCS to become quasi-stationary. The lifting and destabilization associated with interaction between the LLJ and midlevel circulation assisted in initiating and maintaining the long-lived, slow-moving MCSs.

Long-lived, Quasi-stationary TL/AS MCS (Training Line/Adjoining Stratiform Mesoscale Convective System), Observation characteristic, Continuing environmental condition

1006?9895(2014)03?0421?17

P445

A

10.3878/j.issn.1006-9895.2013.13150

2013?04?11，

2013?11?26 收修定稿

公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)項(xiàng)目GYHY201106003、GYHY201206003，國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目41375057、40930951，災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題2010LASW-A04

王曉芳，女，1972年出生，副研究員，主要從事暴雨中尺度動(dòng)力學(xué)和數(shù)值模擬研究。E-mail: wxf.xiaofang@gmail.com

王曉芳, 賴安偉, 王志斌. 2014. 一個(gè)長(zhǎng)生命期準(zhǔn)靜止中尺度對(duì)流系統(tǒng)的觀測(cè)特征及其持續(xù)的環(huán)境條件[J]. 大氣科學(xué), 38 (3): 421?437, doi:10.3878/j.issn. 1006-9895.2013.13150. Wang Xiaofang, Lai Anwei, Wang Zhibin. 2014. Observation characteristics and continuing environmental conditions for long-lived and quasi-stationary MCS [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 38 (3): 421?437.