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河南省对流性暴雨云系特征与概念模型

苏爱芳 孙景兰 谷秀杰 吕晓娜 陈渭民

苏爱芳, 孙景兰, 谷秀杰, 等. 河南省对流性暴雨云系特征与概念模型. 应用气象学报, 2013, 24(2): 219-229..
引用本文: 苏爱芳, 孙景兰, 谷秀杰, 等. 河南省对流性暴雨云系特征与概念模型. 应用气象学报, 2013, 24(2): 219-229.
Su Aifang, Sun Jinglan, Gu Xiujie, et al. Characteristics and conceptual models of convective rainstorm clouds in Henan Province. J Appl Meteor Sci, 2013, 24(2): 219-229.
Citation: Su Aifang, Sun Jinglan, Gu Xiujie, et al. Characteristics and conceptual models of convective rainstorm clouds in Henan Province. J Appl Meteor Sci, 2013, 24(2): 219-229.

河南省对流性暴雨云系特征与概念模型

资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201206004

河南省重点科技攻关项目 112102310033

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY20090603

详细信息
    通信作者:

    苏爱芳, email: saf122@tom.com

Characteristics and Conceptual Models of Convective Rainstorm Clouds in Henan Province

  • 摘要: 利用2005—2010年FY-2C/E和MODIS卫星资料、A0报文、自动气象站降水资料及常规观测资料,修订了河南省对流性暴雨中尺度对流系统标准,统计分析了暴雨中尺度对流系统的活动规律和降水特征,初步建立了河南省典型对流性暴雨概念模型。河南省对流性暴雨中尺度对流系统主要包括新生对流云团、β中尺度对流系统、α中尺度对流系统及带状中尺度对流系统。对流性暴雨易产生于中尺度对流系统的发生、发展期,多发于中尺度对流系统云顶亮温低中心附近及后侧梯度大值区, 云系上云光学厚度高值区为中尺度对流系统发展潜势区。低槽 (涡) 切变型和低槽型过程中干冷气团对中尺度对流系统的发生、发展起触发作用;高压后部型与午后边界层辐射增温关系密切,能量锋、边界层辐合线是中尺度对流系统的触发系统;切变型过程中干线的作用较重要。河南省对流性暴雨中尺度对流系统多发展于山区附近,移动路径有东移、东北移和东南移型,高层云导风可为中尺度对流系统的移动发展提供预报信息。
  • 图  1  河南省119个地面观测站分布

    Fig. 1  Distribution of 119 meteorological ground stations in Henan Province

    图  2  2005年6月25日对流性暴雨过程中的天气系统和云系特征

    (a)25日20:00天气系统和FY-2C红外云图,(b)25日14:00 FY-2C红外云图和雨强 (单位:mm·h-1),(c)25日18:00 FY-2C红外云图和雨强 (单位:mm·h-1),(d)26日02:00 FY-2C红外云图和雨强 (单位:mm·h-1),(e)25日13:20 MODIS水汽产品图像,(f)25日11:45 MODIS云光学厚度产品

    Fig. 2  Weather system and cloud features during the thunder-rainstorm process on 25 June 2005

    (a) weather system and FY-2C IR image at 2000 BT 25 June 2005, (b) FY-2C IR image and rain intensity (unit:mm·h-1) at 1400 BT 25 June 2005, (c) FY-2C IR images and rain intensity (unit: mm·h-1), (d) FY-2C IR image and rain intensity (unit: mm·h-1) at 0200 BT 26 June 2005, (e) water vapor product of MODIS at 1320 BT 25 June 2005, (f) cloud optical thickness product of MODIS at 1145 BT 25 June 2005

    图  3  2006年7月31日对流性暴雨过程中的天气系统、FY-2C红外云图及MODIS云光学厚度

    (a) 天气系统和红外云图, (b) 红外云图与雨强 (单位:mm·h-1),(c) MODIS云光学厚度产品 (白实线包围区为MCS发展潜势区)

    Fig. 3  Weather system, IR image of FY-2C and cloud optical thickness product of MODIS during the convective-rainstorm process on 31 July 2006

    (a) weather system and IR image, (b) IR image and rain intensity (unit:mm·h-1), (c) cloud optical thickness product of MODIS (area surrounded by white circle represents potential region of developing MCS)

    图  4  2007年8月25日对流性暴雨过程中的天气系统、FY-2C红外云图和MODIS水汽产品图像

    (a) 天气系统和红外云图 (云图为15:00;红实线为对流有效位能,单位:J/kg),(b) MODIS水汽产品图像 (白实线包围区为MCS发展潜势区)

    Fig. 4  Weather systems, FY-2C IR image and water vapor product of MODIS during the convective rainstorm process on 25 August 2007

    (a) weather system and IR image (IR image at 1500 BT; red contours are CAPE, unit: J/kg), (b) water vapor product of MODIS (area surrounded by white circle represents potential region of developing MCS)

    图  5  2006年7月4日对流性暴雨过程中天气系统、红外云图及云光学厚度

    (a) 天气系统和红外云图 (云图为14:00;虚线包围区K指数不低于32℃),(b) MODIS云光学厚度产品

    Fig. 5  Weather system, IR image and cloud optical thickness during the convective-rainstorm process on 4 July 2006 (a) weather system and IR image (IR image at 1400 BT; area surrounded by dotted line: K≥32℃), (b) cloud optical thickness of MODIS

    图  6  河南省典型对流性暴雨概念模型

    (a) 低槽 (涡) 切变型 (地面冷暖峰型),(b) 低槽型,(c) 高压后部型,(d) 切变型

    Fig. 6  The typical conceptual model of the convective rainstorm in Henan Province

    (a) trough (vortex)-shear (cold and warm front on ground), (b) trough, (c) high pressure's rear, (d) shear line

    图  7  对流性暴雨MCS发生发展的典型FY-2C高层云导风环境场和红外云图

    (黑线: TBB不大于220 K;蓝、紫色箭矢分别示意MCS移动方向和高层云导风显著气流方向) (a) 气流分流区,(b) 西南风辐散区,(c) 反气旋环流顶部

    Fig. 7  Typical high-level cloud track wind field and IR image of FY-2C for developing MCS during convective rainstorm process

    (black contours represent TBB no more than 220 K; blue and purple arrows indicate moving direction of MCSs and significant airflow direction of high-level cloud track wind, respectively) (a) airflow diversion area, (b) southwest wind divergence area, (c) anticyclonic circulation at the top

    图  8  河南省对流性暴雨MCS发展区域及移动路径示意图

    (底图为地形图;暖色调代表山区;灰色阴影区为MCS形成区域;粗箭矢路径频率不小于30%;细箭矢:路径频率小于10%)

    Fig. 8  Development regions and movement paths of MCS during convective rainstorms in Henan Province

    (bottom picture shows the topography and warm colors on behalf of the mountains; development regions of MCS are gray shaded; path frequency no less than 30% and less than 10% are represented by thick and thin arrows)

    表  1  河南省对流性暴雨MCS的分类标准

    Table  1  Criteria for MCS of thunder-rainstorm in Henan Province

    名称 尺度特征 冷云罩强度中心 发展趋势
    新生对流云团 最大冷云罩长轴小于100 km 只有1个TBB低值中心,中心值
    大小不一,一般不超过-32℃
    满足尺度特征的时间低于3 h,消亡
    或继续发展,或与其他MCS合并
    MβCS 最大冷云罩短轴为100~200 km
    之间,偏心率不小于0.5
    1~2个TBB低值中心,中心值较
    低,不超过-52℃
    满足尺度特征的时间1~3 h, 减弱、
    移出河南或继续发展、合并为MαCS
    MαCS 最大冷云罩短轴大于200 km,偏
    心率不小于0.5
    1个或1个以上TBB低值中心,
    中心值不超过-52℃
    满足尺度特征的时间不低于
    3 h,减弱或东移出河南省
    带状MCS 不低于-40℃冷云罩呈带状分布,
    长轴不小于300 km,长短轴比不小于5:1
    多个TBB低值中心,中心值
    一般不超过-52℃
    满足尺度特征的时间约2~6 h,
    东或南移出河南省
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    表  2  典型中尺度对流系统降水强度特征

    Table  2  Characteristics of typical MCS rainfall intensity

    种类 短时强降水
    累计次数
    不同雨强出现概率/% 极大雨强
    /(mm·h-1)
    20.0~29.9 mm·h-1 30.0~49.9 mm·h-1 ≥50.0 mm·h-1
    新生对流云团 105 60 30 10 83.0
    MβCS 127 52 37 11 92.0
    MαCS 175 35 50 15 82.0
    带状MCS 68 41 43 16 76.0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-06
  • 修回日期:  2012-12-28
  • 刊出日期:  2013-04-30

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