一次MCS 和MCC 強(qiáng)降水的多普勒雷達(dá)回波分析
賀新強(qiáng)
（民航中南空管局長沙空管中心，長沙工程師410137）
提要：利用多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品結(jié)合其他氣象資料，對2004 年6 月22～24 日湘西北地
區(qū)由中尺度對流系統(tǒng)MCS、中尺度對流復(fù)合體MCC 引起的暴雨、大暴雨的回波特征進(jìn)行了較
為細(xì)致的分析，結(jié)果表明：MCS、MCC 所造成的大范圍暴雨、大暴雨的基本反射率因子一般
為30～50dBz，而且長時間維持在同一地區(qū)；在基本速度圖上，暴雨、大暴雨區(qū)往往與大速
度區(qū)相對應(yīng)，有的地方還存在“逆風(fēng)區(qū)”，它可以作為暴雨預(yù)報的一個判據(jù)。
關(guān)鍵詞: 中尺度對流系統(tǒng)；中尺度對流復(fù)合體；暴雨；多普勒天氣雷達(dá)；基本反射率；基
本速度
引言
中尺度對流系統(tǒng)MCS（Mesoscale Convective systems）和中尺度對流復(fù)合體MCC
（Mesoscale Convective Complex）可引起龍卷、冰雹、大風(fēng)等對流性天氣現(xiàn)象，但通常是
在大范圍地區(qū)引起暴雨天氣[1]。而多普勒天氣雷達(dá)能詳盡地反映降水區(qū)發(fā)生、發(fā)展和演變的
過程，它不僅能得到表征降水和云中液態(tài)含水量的強(qiáng)度，而且還能得到降水質(zhì)點(diǎn)相對于雷達(dá)
的平均徑向速度和速度譜寬[2]。因此將多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品引入到MCS 和MCC 的暴雨分
析中，很有必要并且是可行的。有很多學(xué)者，利用多普勒雷達(dá)產(chǎn)品對引起暴雨的中尺度系統(tǒng)
進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，如杜秉玉等[3]分析了1991 年7 月的一次江淮梅雨鋒大暴雨的低層
大氣的氣流垂直結(jié)構(gòu)特征，發(fā)現(xiàn)當(dāng)天的大暴雨與邊界層中尺度渦旋系統(tǒng)活動密切相關(guān)；朱永
兵[4]分析粵北地區(qū)出現(xiàn)的一次大冰雹過程的多普勒雷達(dá)產(chǎn)品，得出了降大雹的標(biāo)志性指標(biāo)；
鄭媛媛等[5]分析了一次典型超級單體風(fēng)暴的多普勒天氣雷達(dá)觀測資料；孫健等[6]分析了1998
年6 月的一次香港特大暴雨的MCS 特征；伍志方[7]詳細(xì)分析了一次強(qiáng)對流天氣的環(huán)流背景、
回波發(fā)展演變過程和多普勒特征及其風(fēng)場結(jié)構(gòu)。另外還有學(xué)者[8]根據(jù)多普勒速度圖上的“逆
風(fēng)區(qū)”（在低仰角的平面位置顯示(PPI)多普勒速度圖上，同一方向的速度區(qū)中出現(xiàn)的另一種
方向的速度區(qū)）的觀測事實(shí)，提出了在多普勒速度圖上識別暴雨的判據(jù)，得出逆風(fēng)區(qū)與暴雨
之間有很好的相關(guān)，而且有一定的提前量；劉洪恩[9]指出暴雨區(qū)中所有的逆風(fēng)區(qū)等中尺度系
統(tǒng)在暴雨的臨近預(yù)報中都有明確的指示作用；肖艷姣等[10]也利用多普勒雷達(dá)體掃描資料，
對風(fēng)暴進(jìn)行實(shí)時地自動識別、跟蹤、結(jié)構(gòu)分析和臨近預(yù)報。
2004 年6 月22 日20：00～24 日08：00（北京時，下同），湖南區(qū)域自西向東出現(xiàn)大范
圍強(qiáng)降水，有12 個市州的30 個縣市遭受暴雨襲擊，23 日08：00 的24 h 降水量＞50 mm 兩
個測站是花垣（73.8 mm）和沅陵（56.1 mm）；24 日08：00 的24 h 降水量＞50 mm 的有
25 個站，其中12 個站＞100 mm，4 個站＞150 mm，最大的吉首達(dá)230.2 mm。這次過程主
要是由MCS、MCC 的降水所造成。本文著重分析這次暴雨中各類回波特征之間的關(guān)系。
1 天氣形勢
2004 年6 月23 日08：00 的川東渝西一帶的700 hPa 上有一明顯的西南渦，切變線從西
南渦伸出橫貫湘北直達(dá)鄂贛交界處；850 hPa 上西南渦位置稍偏南，切變線在鄂渝湘貴交界
一帶，200 hPa 從印度半島到我國華南及南中國海一帶都受南亞高壓控制。23 日20：00 西
南渦東移到30ºN 的渝鄂交界地帶，700 hPa 上切變線的位置基本穩(wěn)定少變，依然在湘西北
一帶，850 hPa 上切變線的位置稍有南壓，200 hPa 南亞高壓的控制區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大到長江以北
一帶。這種低層輻合高層輻散的特征對于湘西北地區(qū)的暴雨、特大暴雨的形成提供了很好的
水汽垂直輸送通道。
2 雷達(dá)回波分析
2
6 月22 日20：00 開始，湘西地區(qū)就有γ中尺度的MCS 生成；23 日05：00 逐漸發(fā)展
成β中尺度的MCS（圖1a），這時安化、沅江等地開始出現(xiàn)雷雨天氣；23 日08：00 已經(jīng)有
α中尺度的MCS 和MCC（圖1b）影響湘西地區(qū)，花垣、古丈、瀘溪、鳳凰等地出現(xiàn)雷雨，
a b
圖1 GOSE-9 衛(wèi)星云圖(a)2004 年06 月23 日08：00 (b) 2004 年06 月24 日03：00
安化、沅江等地雷雨繼續(xù)；24 日03：00 原來的MCS 和MCC 經(jīng)過生消、演變又形成為成
熟時期的MCC；正是由于MCS 和MCC 在湖南西北部地區(qū)的不斷生消和演變造成了這些地
區(qū)的大范圍強(qiáng)降水，以致形成洪澇災(zāi)害。湘北的常德多普勒雷達(dá)收集到6 月23 日19：00～
6 月24 日11：00 的基本反射率因子、基本速度和組合反射率因子回波資料，可分析這次由
MCS 和MCC 造成的大范圍強(qiáng)降水天氣過程。常德雷達(dá)站海拔高度563.0 m，經(jīng)度111.7ºE、
緯度29.2ºN，最大反射率探測距離為230 km，最大基本速度探測距離為150 km。
2.1 雷達(dá)回波基本反射率因子分析
圖2 是6 月23 日19：05～24 日08：00 內(nèi)6 時次的0.5º仰角的基本反射率因子回波圖。
從圖中可以發(fā)現(xiàn)：這次強(qiáng)降水天氣過程是自西向東移動的，19：05（圖2a）雷達(dá)站以西有
a b
c d
3
e f
圖2 2004 年6 月23 日19：05～24 日08：00 的基本反射率因子(單位：dBZ)
（a）06 月23 日19：05，（b）06 月23 日20：02，（c）06 月23 日22：01
（d）06 月24 日04：05，（e）06 月24 日06：00，（f）06 月24 日08：00
一大片基本反射率因子回波強(qiáng)度達(dá)20~40 dBz 的區(qū)域，最大回波強(qiáng)度為51 dBz；22：01（圖
2c）以前，強(qiáng)回波區(qū)基本穩(wěn)定在雷達(dá)站以西的湘西北一帶，回波形狀為塊狀，表明降水區(qū)也
在湘西北一帶，降水性質(zhì)為對流性降水。24 日04：05（圖2d）以后，回波區(qū)逐漸東移到雷
達(dá)站及以東地區(qū)，回波強(qiáng)度為30~50 dBz，比此前湘西北一帶的回波要強(qiáng)，并且回波區(qū)呈南
北向的帶狀回波，表明降水區(qū)東移，對流性降水有所加強(qiáng)。
選取6 月23 日19：05～24 日08：00 的基本反射率因子（0.5º仰角）來分析吉首、沅
陵、瀘溪、澧縣、岳陽、安化等達(dá)到大暴雨的6 站的降水時段分布（圖3）。從6 站基本反
射率因子的分布中發(fā)現(xiàn)：吉首、沅陵、瀘溪3 站的降水主要發(fā)生在19：05～23：31 之間或
　
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