文章快速检索     高级检索
  高原气象  2017, Vol. 36 Issue (3): 697-704  DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00140
0

引用本文 [复制中英文]

赵庆云, 傅朝, 刘新伟, 等. 2017. 西北东部暖区大暴雨中尺度系统演变特征[J]. 高原气象, 36(3): 697-704. DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00140
[复制中文]
Zhao Qingyun, Fu Zhao, Liu Xinwei, et al. 2017. Characteristics of Mesoscale System Evolution of Torrential Rain in Warm Sector over Northwest China[J]. Plateau Meteorology, 36(3): 697-704. DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00140.
[复制英文]

资助项目

公益性行业(气象)科研专项(GYHY201306006);中国气象局关键技术集成与应用项目(CMAGJ2015M62)

作者简介

赵庆云(1962), 女, 甘肃兰州市人, 正高级工程师, 主要从事灾害性天气预报与研究.E-mail:zhaoqy_gs@126.com

文章历史

收稿日期: 2016-06-28
定稿日期: 2016-12-08
西北东部暖区大暴雨中尺度系统演变特征
赵庆云1, 傅朝1, 刘新伟1, 陈晓燕1, 周晓军2    
1. 兰州中心气象台, 兰州 730020;
2. 兰州市气象局, 兰州 730020
摘要: 2013年6月19日20:00至20日08:00,西北地区东部出现了罕见的暖区大暴雨,最大降水量达258 mm,小时最大降水量达65 mm,且伴随雷电天气。利用卫星、雷达、区域自动气象站、高空、地面观测资料和NCEP再分析资料,重点分析六盘山西南侧极端降水中尺度对流系统的发生发展及传播特征。结果表明:近似的喇叭口地形及六盘山的阻挡,使700 hPa偏南风在六盘山的西南侧形成一支长约200~300 km的低空急流;低空急流激发对流云带发展、加强,大暴雨主要由对流云带中一个向前传播的β中尺度对流云团产生;雷达强回波中心高度低于4 km,低质心暖云降水特征明显,对流带中具有多单体结构,大于35 dBZ强回波单体呈南北带状分布,对流单体以每小时1次的频次沿低空急流自南向北移动,显著的“列车效应”形成了六盘山西南侧带状大暴雨区。
关键词: 地形    低空急流    对流云带    对流单体传播    暖区大暴雨    
1 引言

西北地区地域广阔, 地形复杂, 是中国暴雨出现最少的区域之一。复杂的地形对暴雨的形成和防御能力不同, 当暴雨(日降水量R≥50 mm)发生时, 特别是出现短时强降水(小时降水量R≥20 mm)时, 由于强度大, 时间集中, 常常引发山洪泥石流、山体滑坡等次生地质灾害, 造成重大人员伤亡和经济损失。研究表明(陶健红等, 2012; 许东蓓等, 2015; 李晓霞等, 2013; 李明等, 2013), 西北地区暴雨, 多发生在低压槽前西南暖湿气流背景下、低层偏北风与偏南风形成的切变线附近。2013年6月19日20:00至20日08:00(北京时, 下同), 西北地区东部出现了暴雨, 甘肃东南部大暴雨—特大暴雨, 大暴雨中心在甘肃天水。与以往区域性暴雨的特征完全不同, 这次大暴雨发生在暖高压脊控制、天气尺度南风流场背景下, 在大尺度锋面雨带到达之前, 强降水已经开始在暖区出现。暖区暴雨多出现在我国华南, 北方地区很少, 因为强降水对流系统多发生在热带或海洋上, 按照对流降水系统的属性, 属于热带强对流降水类型(Lemon, 1977), 但也有起源于大陆的对流降水系统具有这种属性, 一些发生在中国盛夏的中高纬度对流降水系统、梅雨锋上的对流系统等, 也常以暖云降水为主导(孙继松等, 2015)。

有关暖区暴雨的研究(张晓美等, 2009; 丁治英等, 2011; 夏茹娣和赵思雄, 2009)表明, 华南暖区暴雨过程形成于地面低压倒槽及西南低空急流的附近, 暴雨区斜压特征不明显, 低层南风辐合是产生暖区暴雨的重要机制之一, 引起降水的中尺度系统多位于锋前暖区的相对更暖区域。张家国等(2013)对一次梅雨锋上中尺度气旋波引发的特大暴雨过程分析表明, 特大暴雨过程与中尺度气旋波扰动形成的中尺度对流系统共同影响有关, 锋前暖低压倒槽内中尺度对流系统后向传播对暴雨形成和加强起到非常重要的作用。多位学者(谌芸等, 2012; 孙军等, 2012; 方翀等, 2012; 俞小鼎, 2012, 孙继松等, 2012; 陶祖钰和郑永光, 2013; 陈明轩等, 2013)分析讨论了2012年7月21日北京特大暴雨的主要特点和形成机制, 降水过程由暖区降水和锋面降水组成, 暖区降水呈现出短时雨强大且波动性显著的对流性降水特点, 属于典型的低质心对流性降水, 锋面降水相对平缓。在充沛的水汽条件下, 低涡切变、低空急流上的风速脉动、地面辐合线及地形共同作用, 是触发此次强降水的MCS在暖区生成、发展的主要机制, MCS位于地面冷锋之前的暖区和地面的低压槽内, MCS主轴的走向与太行山和风暴承载层平均风(西南偏南风)大致平行, 对流单体反复经过同一区域, 形成列车效应, 导致极端的降水。孙继松等(2015)对北京极端暴雨特征的分析表明, 范围大、持续时间长, 更容易出现区域性暴雨甚至大暴雨的极端暴雨事件, 是与“列车效应”对应的中尺度多单体对流系统形成的, 列车效应一般与锋面前部的暖湿低空急流对应。

暖区暴雨无论出现在南方还是北方, 都具有强对流降水性质, 且强度大、降水集中、天气尺度的扰动较弱。此次西北东部的大暴雨, 在锋面雨带到达之前, 是什么触发了锋前暖区强对流降水?

2 降水概况及特点

2013年6月19日20:00至20日08:00, 西北地区东部出现了暴雨, 甘肃东南部大暴雨-特大暴雨, 最大降水量达258 mm (天水仙人崖), 短时强降水集中在19日22:00至20日05:00, 小时最大降水量达65 mm (天水李子), 且伴随雷电天气, 呈现出典型的强对流天气特征。20日05:00以后, 雷电天气结束, 转为锋面降水, 雨势平缓。从暴雨的分布来看, 大暴雨中心在甘肃天水, 大暴雨区以天水为中心呈南北向带状分布。这次过程降水量大, 且雷暴及短时强降水持续时间长, 影响范围大, 引发了山体滑坡、洪水等地质灾害。

3 环流特征

这次大暴雨是发生在暖高压脊控制下、锋前暖区的一次强对流大暴雨。500 hPa西太平洋副热带高压外围584 dagpm线西伸到西北地区东部(图 2a), 贝加尔湖至河套为高压脊区, 其西侧巴尔克什湖附近是一个低压, 另一个大低压在日本岛至我国东北地区, 西北地区东部处在副高西北侧外围584 dagpm线附近、贝加尔湖至河套的暖高压脊控制下; 大暴雨区上空700 hPa是较大范围T≥12 ℃的暖区, 比湿11~14 g·kg-1, 风场上为无明显切变的偏南气流, 温度场上为暖平流区; 地面上(图略)大暴雨区处在低压倒槽东侧, 高温高湿, 有强对流天气发生的潜势。通过强降水期间(20日02:00) 穿过暴雨区(35°N)的假相当位温(θse)垂直剖面(图 2b)可以看出, 暴雨区(约106°E以东)上空为暖湿气团控制, θse等值线稀疏, 梯度小, 暴雨区上空也无明显锋区。从高低空环境场的配置、地面冷锋及高空锋区变化、雷达监测、区域站逐小时降水量、雷暴及短时强降水特征及持续时间的分析, 此次大暴雨是一次伴随雷电的锋前暖区强对流大暴雨。暖区大暴雨在西北地区很少, 天气尺度的扰动较弱, 数值模式的降水预报能力有限, 因此本文主要对引发暖区强对流暴雨的中尺度系统进行重点分析。20日08:00, 对流层低层700 hPa西北气流携带冷空气到达35°N附近, 与大暴雨区上空的偏南暖湿气流形成切变线, 地面冷锋东移到暴雨区, 形成锋面降水, 降水强度比强对流降水小得多(图略)。事实上, 19日08:00-20:00, 大尺度锋面雨带位于甘肃中西部及青海, 降水主要由巴尔克什湖低槽前部的西南气流和高原切变线引起, 在大尺度锋面雨带到达之前, 对流降水已在锋前暖区发生。

图 2 2013年6月19日20:00高空环流分布特征(a)及20日02:00沿35°N假相当位温θse垂直剖面(b, 单位: K) 图 2a中黑色实线为500 hPa等高线(单位: dagpm), 红色虚线为700 hPa等温线(单位: ℃), 蓝色风向杆为NCEP 700 hPa风场, 棕色箭头为低空急流 Figure 2 The distribution of upper-air circulation at 20:00 on 19 June (a) and longitude-height section along 35°N of the pseudo-equivalent temperature θse at 02:00 on 20 (b) June 2013.In Fig. 2a, black solid line represents isopotential on 500 hPa (unit: dagpm), red line represents isotherm on 700 hPa (unit: ℃), blue wind shaft represents wind field at 700 hPa of NCEP, brown arrow represents low level jet
4 中尺度低空急流的形成及维持

分析大暴雨影响系统发现, 甘肃东南部大暴雨的发生与中尺度低空急流的形成和维持有密切联系。19日白天尽管大暴雨区上空高温高湿, 但没有明显天气尺度系统扰动, 卫星云图上仅有一些中低云系, 当中尺度低空急流形成后, 中尺度对流系统开始活跃, 产生强降水, 可以清楚地看到沿低空急流发展的中尺度对流云带。

中尺度低空急流的形成与甘肃东南部特殊地形有关。由图 1可知, 甘肃东南部山脉纵横交错, 海拔差异大, 其西为青藏高原东部边坡地带, 东南为秦岭的西延部分, 东北有六盘山, 三面环山, 形成一个向南开阔、向北收缩的近似喇叭口地形。六盘山是位于宁夏回族自治区西南部、甘肃东部、南延至陕西西端宝鸡以北的狭长山地, 山脉走向近北北西—南南东, 山脊海拔超过2.5 km。当偏南气流向北运动时受地形的影响, 逐渐加速, 再向北受到六盘山山脉的阻挡, 在山的西南侧形成低空急流。由NCEP 1°×1° 3 h间隔700 hPa风场资料(图略)显示, 19日17:00在106°E附近暴雨区上空南风风速增大到12 m·s-1, 形成南北长约200~300 km的中尺度低空急流, 23:00低空急流加强, 急流核风速加大为16 m·s-1, 在暴雨区上空持续约9 h, 20日08:00急流核风速减小到12 m·s-1, 此后低空急流消失。雷暴及强降水期间, 低空急流的位置稳定少动(图 2), 急流轴位于六盘山山脉西南侧, 导致对流云团在大暴雨区上空维持近6 h, 对流单体不断由南向北移动, 显著的“列车效应”形成大暴雨区。这种地形及山脉的阻挡作用是偏南气流发展为中尺度低空急流的重要原因。

图 1 2013年6月19日20:00至20日08:00降水分布(a, 蓝色实线, 单位: mm)及仙人崖逐小时降水量(b) Figure 1 Distribution of rainfall (a, blue solid line, Unit: mm) and hourly rainfall of Xianrenya (b) from 20:00 on 19 to 08:00 on 20 June 2013

低空急流的形成可以从多普勒雷达观测得到证实。天水多普勒雷达恰好位于大暴雨区, 低层风场的变化在雷达上得到反映。由图 3看出, 在150°方位距离雷达约45~60 km出现≥17.7 m·s-1负速度中心, 对称区域也出现相同量级的正速度区; 通过雷达站点做径向速度南北向的垂直剖面, 可以看到, 距离地面1~3 km有一片径向速度绝对值>12 m·s-1、中心值>17.7 m·s-1的区域, 几乎对称分布于雷达站南北两侧。雷达观测证实大暴雨区出现了尺度>100 km的低空急流。同时还注意到, 正、负速度中心分散出现速度模糊点, 正、负速度中心区边界模糊, 形态较为松散, 可能是偏南急流在复杂地形作用下出现的乱流、湍流现象。

图 3 2013年6月19-20日天水雷达75 km范围径向速度(剖面对应红线所在位置) (a) 6月19日21:10, (b) 6月20日00:23, (c) 6月20日03:04 Figure 3 Radial velocity of Tianshui radar and vertical cross-section along the red line from 19 to 20 June 2013. (a) at 21:10 on 19 June, (b) at 00:23 on 20 June, (c) at 03:04 on 20 June

通过暴雨区(34.5°N, 106.5°E)上空风向风速、垂直速度、水汽通量散度随时间的变化(图 4)可以看出, 19日20:00以后, 随着低层风速的加大, 低空急流的形成, 使上升运动加大, 低层水汽辐合加强, 导致强降水; 低空急流的形成, 使低层增温增湿加强, 有利于大气层结不稳定性增强。从四川中部至甘肃东南部大暴雨区低层有舌状假相当位温(θse)高值区与低空急流相伴, 中层低值区由陕南伸到甘肃东南部, 叠于低层高值区上(图略), 对流不稳定十分显著, 大暴雨区南侧的武都20:00探空显示, 湿对流有效位能(CAPE)增大到355 J·kg -1

图 4 2013年6月19日暴雨区(34.5°N, 106.5°E)上空水汽通量散度(彩色区, 单位: 10-6 kg·(hPa·m2·s)-1)、垂直速度(红色虚线, 单位: 10-3 hPa·s-1)、风场(风羽)时间剖面 Figure 4 Time-height section of the vapor flux divergence (color area, unit: 10-6 kg· (hPa·m2·s) -1), vertical velocity (red dashed line, unit: 10-3 hPa·s-1) and wind field (barb) on 19 June 2013

在大气极不稳定条件下, 特殊地形下西南急流的形成和维持、辐合的加强以及上升运动的加强, 对暖区对流系统的形成、发展起到重要作用。

5 卫星云图上中尺度对流系统结构特征

卫星遥感可获取大范围数据资料, 应用时空分辨率高的卫星遥感资料, 可以监测对流云团的生成、发展和移动, 是强对流天气预报预警的有效方法。从风云2E (FY-2E)高分辨率红外云图(图 5)可以看到, 20:00大暴雨区上风向出现一个小云团(A云团, 图 5a), 云团边发展边向东北偏北方向移动, 22:00移到大暴雨区上空, 在其上风向又出现2个孤立的对流云团(C云团和D云团, 图 5b), 下风向出现1个较弱的孤立对流云团(B云团), 新的较强对流云团在第一个对流云团A云团的上风向生成, 这几个孤立的对流云团呈近似南北向排列, 形成一条约400 km长的对流云带, 此时正是中尺度低空急流加强的时间, 这些对流云团在低空急流附近生成、发展, 组织为对流云带向北移动, 造成强对流暴雨。

图 5 2013年6月19-20日FY-2E高分辨率红外云图演变 (a) 19日20:00, (b) 19日22:00, (c) 20日00:00, (d) 20日01:00, (e) 20日02:00, (f) 20日03:00, (g) 20日04:00, (h) 20日05:00.风羽为NCEP 700 hPa风场 Figure 5 FY-2E infrared satellite cloud images from 19 to 20 June 2013.(a) at 20:00 on 19, (b) at 22:00 on 19, (c) at 00:00 on 20, (d) at 01:00 on 20, (e) at 02:00 on 20, (f) at 03:00 on 20, (g) at 04:00 on 20, (h) at 05:00 on 20.Barb represents the wind field on 700 hPa of NCEP

仔细分析19日20:00至20日05:00逐小时对流云带上对流云团的变化, 发现造成大暴雨的中尺度对流系统演变有两个阶段。第一阶段, 由孤立的、水平尺度约200 km的对流云团(A云团)造成强降水, 其生命史达7 h。A云团边发展边向东北偏北方向移动, 19日23:00至20日01:00是A云团发展最强盛的时段, 在2 h内几乎呈准静止状态, 形状呈圆形, 由新生时孤立的γ中尺度对流云团发展成为β中尺度对流云团(图 5c), 给天水带来小时降水量达29~38 mm短时强降水, 强降水出现在对流云团上风向云顶亮温TBB梯度大值区(图略)。云团接近六盘山时, 下风向的云开始演变成较大范围层云(图 5d), 即对流云团向东受六盘山阻挡减弱, 向西扩展, 在其西侧又有新的对流云团(E云团, 图 5f)生成发展, 并与A云团合并加强, 中尺度对流系统传播发生变化, 由向前传播变为后向传播(图 5g), 20日02:00地面观测证实了云团中对流云的这种变化, 即六盘山以西的天水为强对流云—浓积云, 产生雷阵雨, 六盘山以东的陕西陇县为碎雨云, 产生小雨; 第二阶段, 带状对流云带造成强降水。20日00:00对流云带上风向的C云团和D云团合并, 继续在低空急流的组织下向东北偏北方向移动, 追赶上A云团, 并与A云团上风向结合(图 5f), 此时, 原先孤立的对流云团排列成的对流云带已发展成结构密实的带状对流云系, 覆盖在大暴雨区上空, 期间也正是低空急流发展阶段, 强烈的中尺度对流降水促进了低空急流的加强。对流云系继续向东北偏北方向移动, 对流云系上风向云边移动边加强, 而下风向的云, 即原先A云团所在的位置, 已移到六盘山, 与新生对流云团合并加强, 移过六盘山后, 脱离带状对流云系主体, 逐渐减弱。对流云系南端, 是从四川盆地北上的MCC, 强度强, 造成了甘肃陇南、陕南的暴雨。

6 暖区中尺度对流系统的发展和移动

分析中尺度对流系统演变发现, 19日晚上暖区中尺度对流系统的发展及传播对大暴雨产生具有重要作用。20:00开始, 大面积的带状层积混合回波已经形成并不断向北延伸, 其中分散有>35 dBZ强回波呈南北带状, 强降水期间自南向北移动到六盘山西南侧。图 6给出了回波较旺盛时的雷达反射率因子垂直剖面, 图中40~45 dBZ的强回波中心高度低于4 km, 低质心暖云降水特征明显, 带状回波中具有多单体结构, 结合天气图及雷达速度图分析, 700 hPa及以下有西南低空急流存在, 急流前端伸展到六盘山西南侧, 强回波沿着低空急流由南向北移动, 对流带中的对流单体依次经过大暴雨区, 形成“列车效应”, 从而形成与低空急流平行的带状大暴雨区。

图 6 2013年6月19-20日天水雷达反射率因子剖面(剖面对应红线所在位置) (a) 6月19日22:30, (b) 6月20日01:30 Figure 6 Reflectivity of Tianshui radar and vertical cross-section along the red line from 19 to 20 June 2013. (a) at 22: 30 on 19 June, (b) at 01: 30 on 20 June

选取大暴雨中心麦积山、仙人崖2个区域站逐小时降水资料, 仙人崖位于麦积山东北方向, 直线距离约7 km, 以及PUP产品组合反射率因子, 其水平分辨率为1 km×1 km, 通过距离反比法进行插值, 得出相应的组合反射率因子数据。分析组合反射率因子逐6 min变化曲线(图 7)发现:麦积山、仙人崖组合反射率因子波动形态具有较高的一致性, 波段振幅相似, 位相大约相差10 min, 各波段平均麦积山早于仙人崖约10 min达到峰值, >35 dBZ的峰值时段出现6次以上, 平均达每小时1次, 强对流单体影响频次高, 进一步证实了强回波自南向北移动, 显著的“列车效应”形成带状大暴雨的观测事实。

图 7 2013年6月19日20:00至20日08:00麦积山(a)和仙人崖(b)组合反射率因子逐6 min变化曲线和逐小时降水量 Figure 7 Composite reflectivity curve by 6 minute interval and hourly rainfall of Maijishan (a) and Xianrenya (b) from 20:00 on 19 to 08:00 on 20 June 2013
7 结论

(1) 在高温高湿、大气极不稳定的环境条件下, 特殊地形下西南低空急流的形成和维持、辐合以及上升运动的加强, 对暖区对流系统的形成、发展起到重要作用。

(2) 对流云团在低空急流附近生成、发展, 组织为对流云带自南向北移动, 造成强对流暴雨。

(3) 对流云团向东北方向移动受六盘山阻挡减弱, 中尺度对流系统传播发生变化, 由向前传播变为后向传播; 对流云系下风向的云移过六盘山后, 脱离带状对流云系主体, 逐渐减弱。

(4) 雷暴及强降水期间, 低空急流的位置稳定少动, 对流单体沿着低空急流由南向北移动, 强对流单体依次经过大暴雨区, 显著的“列车效应”形成带状大暴雨区。

(5) 冷锋前暖区暴雨, 关注暖区中, 低空急流激发的对流系统的发生发展及其移动。

参考文献
Lemon L R. 1977. New severe thunderstorm radar identification techniques and warning criteria:A preliminary report[R]. US Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration, National Weather Service.
陈明轩, 王迎春, 肖现, 等. 2013. 北京"7·21"暴雨雨团的发生和传播机理[J]. 气象学报, 71(4): 569–592. DOI:10.11676/qxxb2013.053Chen Mingxuan, Wang Yingchun, Xiao Xian, et al. 2013. Initiation and propagation mechanism for the Beijing extreme heavy rainstorm clusters on 21 July 2012[J]. Acta Meteor Sinica, 71(4): 569–592. DOI:10.11676/qxxb2013.053
谌芸, 孙军, 徐臖, 等. 2012. 北京721特大暴雨极端性分析及思考(一)观测分析及思考[J]. 气象, 38(10): 1255–1266. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.10.012Chen Yun, Sun Jun, Xu Jun, et al. 2012. Analysis and thinking on the extremes of the 21 July 2012 torrential rain in Beijing. Part 1:observation and thinking[J]. Meteor Mon, 38(10): 1255–1266. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.10.012
丁治英, 刘彩虹, 沈新勇. 2011. 2005-2008年5、6月华南暖区暴雨与高、低空急流和南亚高压关系的统计分析[J]. 热带气象学报, 27(3): 307–316. Jing Zhiying, Liu Caihong, Shen Xinyong. 2011. Statistical analysis of the relationship among warm sector heavy rainfall, upper and lower tropospheric jet stream and south Asia high in May and June from 2005 to 2008[J]. J Trop Meteor, 27(3): 307–316.
方翀, 毛冬艳, 张小雯, 等. 2012. 2012年7月21日北京地区特大暴雨中尺度对流条件和特征初步分析[J]. 气象, 38(10): 1278–1287. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.10.014Fang Chong, Mao Dongyan, Zhang Xiaowen, et al. 2012. Analysis on the mesoscale convective conditions and characteristics of an extreme torrential rain in Beijing on 21 July 2012[J]. Meteor Mon, 38(10): 1278–1287. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.10.014
李明, 高维英, 侯建忠, 等. 2013. 一次西南涡东北移对川陕大暴雨影响的分析[J]. 高原气象, 32(1): 133–144. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00014Li Ming, Gao Weiying, Hou Jianzhong, et al. 2013. Analysis on a heavy rainstorm from southwest vortex moving toward northeast direction in Sichuan and Shaanxi provinces[J]. Plateau Meteor, 32(1): 133–144. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00014
李晓霞, 尚大成, 谌芸, 等. 2013. 甘肃陇南两次不同强度暴雨天气的中尺度特征分析[J]. 高原气象, 32(5): 1389–1399. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00130Li Xiaoxia, Shang Dacheng, Shen Yun, et al. 2013. Mesoscale analysis on two different intensity rainstorm processes in the eastof Gansu Province[J]. Plateau Meteor, 32(5): 1389–1399. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00130
孙继松, 何娜, 王国荣, 等. 2012. "7·21"北京大暴雨系统的结构演变特征及成因初探[J]. 暴雨灾害, 31(3): 218–225. Sun Jisong, He Na, Wang Guorong, et al. 2012. Preliminary analysis on synoptic configuration evolvement and mechanism of a torential rain occurring in Beijing on 21 July 2012[J]. Torrential Rain Disaster, 31(3): 218–225.
孙继松, 雷蕾, 于波, 等. 2015. 近10年北京地区极端暴雨事件的基本特征[J]. 气象学报, 73(4): 609–623. DOI:10.11676/qxxb2015.044Sun Jisong, Lei Lie, Yu Bo, et al. 2015. The fundamental features of the extreme severe rain events in the recent 10 years in the Beijing area[J]. Acta Meteor Sinica, 73(4): 609–623. DOI:10.11676/qxxb2015.044
孙军, 谌芸, 杨舒楠, 等. 2012. 北京721特大暴雨极端性分析及思考(二)极端性降水成因初探及思考[J]. 气象, 38(10): 1267–1277. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.10.013Sun Jun, Chen Yun, Yang Shunan, et al. 2012. Analysis and thinking on the extremes of the 21 July 2012 torrential rain in Beijing. Part 2:preliminary causation analysis and thinking[J]. Meteor Mon, 38(10): 1267–1277. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.10.013
陶健红. 2012. 甘肃省短期预报员手册[M]. 北京: 气象出版社, 68-86. Tao Jianhong. 2012. Short-term Forecasters Manual of Gansu province[M]. Beijing: China Meteorological Press, 68-86.
陶祖钰, 郑永光. 2013. "7·21"北京特大暴雨的预报问题[J]. 暴雨灾害, 32(3): 193–201. Tao Zuyu, Zheng Yongguang. 2013. Forecasting issues of the extreme heavy rain in Beijing on 21 July 2012[J]. Torrential Rain Disaster, 32(3): 193–201.
夏茹娣, 赵思雄. 2009. 2005年6月广东锋前暖区暴雨β中尺度系统特征的诊断与模拟研究[J]. 大气科学, 33(3): 468–488. Xia Rudi, Zhao Sixiong. 2009. Diagnosis and Modeling of meso-β-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.
许东蓓, 许爱华, 肖玮, 等. 2015. 中国西北四省区强对流天气形势配置及特殊性综合分析[J]. 高原气象, 34(4): 973–981. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00102Xu Dongbei, Xu Aihua, Xiao Wei, et al. 2015. Comprehensive analysis on the severe convective weather situation configuration and its particularity in Northwest China[J]. Plateau Meteor, 34(4): 973–981. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00102
俞小鼎. 2012. 2012年7月21日北京特大暴雨成因分析[J]. 气象, 38(11): 1313–1329. Yu Xiaoding. 2012. Investigation of Beijing extreme flooding event on 21 July 2012[J]. Meteorl Mon, 38(11): 1313–1329.
张家国, 黄小彦, 周金莲, 等. 2013. 一次梅雨锋上中尺度气旋波引发的特大暴雨过程分析[J]. 气象学报, 71(2): 228–238. DOI:10.11676/qxxb2013.027Zhang Jiaguo, Huang Xiaoyan, Zhou Jinlian, et al. 2013. Anglysis of an excessive rainstorm event initiated by a mesoscale cyclonic wave along the Meiyu front[J]. Acta Meteor Sinica, 71(2): 228–238. DOI:10.11676/qxxb2013.027
张晓美, 蒙伟光, 张艳霞, 等. 2009. 华南暖区暴雨中尺度对流系统的分析[J]. 热带气象学报, 25(5): 551–560. Zhang Xiaomei, Meng Weiguang, Zhang Yanxia, et al. 2009. Analysis of mesoscale convective systems associated with a warm sector heavy rainfall event over South China[J]. J Trop Meteor, 25(5): 551–560.
Characteristics of Mesoscale System Evolution of Torrential Rain in Warm Sector over Northwest China
ZHAO Qingyun1 , FU Zhao1 , LIU Xinwei1 , CHEN Xiaoyan1 , ZHOU Xiaojun2     
1. Lanzhou Centre Meteorological Observation, Lanzhou 730020, China;
2. Lanzhou Meteorological Bureau, Lanzhou 730020, China
Abstract: Torrential rain in warm sector occurred over Northwest China from 19 to 20 June 2013, with the maximum total rainfall of 258 mm and the maximum hourly rainfall of 65 mm, along with thunder and lightning. The evolution of mesoscale convective system was analyzed focusing on the development and propagation at Southwest side of Liupan Mountain, by using the data of satellite, CINRAD, automatic weather stations, the conventional observation, and NCEP/NCAR reanalysis data. The results show that, due to the bell-like terrain and the block of Liupan mountain, a low-level jet formed as long as 200~300 km at southwest side of the mountain on 700 hPa. The low level jet triggered the development of convective cloud band. The forward propagation of Meso-β-scale convective cloud cluster (MCS) was the major cause of Torrential rain. The radar echoes showed obvious characteristics of low center of mass warm cloud precipitation, the zonal distribution in north and south of strong echo monomer greater than 35 dBZ, the movement of convective cells with 1 time·h-1 along the low level jet from south to north. The significant train effect formed zonal torrential rain at southwest side of the Liupan Mountains.
Key Words: Topography    Low level jet    Convective cloud band    Convective cells propagation    Torrential rain in Warm sector