中尺度雨團

中尺度雨團是由一些小尺度（直徑為幾公里）的對流性降水細胞所組成的雨團。一次暴雨過程往往是幾個甚至幾十個中尺度雨團活動的結果，總降雨量往往很大。

基本介紹

• 中文名：中尺度雨團
• 外文名：Mesoscale rain group
• 描述：小尺度對流性降水細胞組成的雨團
• 套用：降雨預報
• 學科：氣象學

概念

在一次較大範圍的強降水區中，可能鑲嵌有α尺度雨帶(通稱中尺度雨帶)，中尺度雨帶中含有中β尺度雨團(通稱中尺度雨團)。一次暴雨過程中，可能出現兩條或兩條以上的中尺度雨帶及多箇中尺度雨團活動，它們是造成暴雨天氣的重要成員。中尺度雨團有如下基本特徵：

（1）水平尺度小，通常不超過200km。

（2）生命期短，一般在10小時以內。

（3）低空輻合強，對流層低層水平散度量級達10^-4s^-1。

（4）多次發生，一次強降水過程中可出現多箇中尺度雨團。

（5）降水強度大，1小時降水量可達50mm以上。

（6）兩種動態：移動性和準靜止性。多數中尺度雨團是移動性的。

一次區域性暴雨過程的中尺度雨團特徵分析

中尺度雨團是暴雨中尺度系統的一種，是由10km左右的降水單體組成的。2007年7月18日9:00至19日10:00，受副高邊緣西南暖濕氣流和東北低渦槽後冷空氣共同影響，煙臺全市出現大到暴雨、雷電和瞬時大風天氣，局部地區出現大暴雨。煙臺市11個觀測站有9個達暴雨黃級，全市120個自動氣象站過程平均降水量為60.3mm，棲霞出現122.7mm的大暴雨，伴隨龍捲風天氣，造成1人死亡，23人受傷。最大降水量在萊陽市羊郡鎮，為158.8mm。此外，全市大部分地區都出現了雷電和雷雨大風天氣，棲霞和長島的雷雨陣風達到8級。

圖12007年7月18日8:00500hPa高空形勢

高空天氣形勢

2007年7月18日8:00的500hPa高空圖(圖1)上，副熱帶高壓主體位於30°N以南，貝加爾湖以東有低渦南落。低渦前部與副熱帶高壓邊緣的丙南氣流疊加，將華南沿海的暖濕空氣源源不斷地向山東輸送，低渦帶來冷空氣自高層向華北地區滲透。700hPa形勢場上(圖2)，副熱帶高壓東部和西風帶東北地區小高壓脊疊加重合，北端伸至42°N附近，使華南暖濕氣流在山東地區積聚，山東地區成為華南水汽的匯，為山東暴雨所需要的水汽積累提供必要的條件。

圖22007年7月18日8:00700hPa高空形勢

地面中尺度雨團分析

分析2007年7月18日下午到夜間的每小時雨量分布可以看到，降水時間段主要在15:00-18:00。在地面加密自動站每1h雨昔分布圖上可以看到，這次暴雨過程表現為自西北向東南移動的中尺度雨團，移動速度25.30km/h。從雨團分布圖上可以看出，15:00開始(圖3)，強降水雲團自半島兩北部地區開始影響煙臺市，由於對流雲團處於發展階段，降水出現多箇中心，降水中心之間距離相差較大，分別在招遠的北部和煙臺市區的西北部中心值分別為30和40mm；16:00時對流雲團快速發展加強，塊狀雨團逐漸融合成長帶狀，強降水中心達到80mm，兩處雨團中心相距30km左右，這是中尺度雨團發展最為強烈的階段，也是1h降水量最大的時段；17:00時雨團繼續向東南方向移動，強降水中心值達到50mm，兩處強降水中心相距40km左右，處於煙臺市的西部、南部地區；18:00時強降水中心值仍為50mm，但只有1處50mm強降水中心，另一處降水中心為40mm，說明降水雨團逐漸減弱，雨團分布變得零散，兩處強降水中心一處位於半島東南部地區，另一處位於半島的南部地區。此後，強降水雨團逐漸移出半島，強降水中心主要分布在半島南部的海陽。

圖32007年7月18日15:001h降水

從雨團分布圖上可以看到，有2個時次強雨團中心都影響了半島中部的棲霞，說明該處有強烈的對流上升運動，持續時間持久，該處降水格外劇烈，出現122.7mm的強降水，使得這次降水成為煙臺市歷史同期第1位。

研究結論

（1）此次暴雨天氣是由於高空低渦槽攜帶弱冷空氣與副熱帶高壓邊緣較強暖濕氣流相遇引起的強烈對流性暴雨天氣。低層暖濕、高層乾冷導致對流發展劇烈，東亞地區小高壓脊的存在匯集水汽是引起暴雨的有利因素。

（2）地面lh降水分析發現，此次降水是一個直徑100km左右的中尺度雨團以25～30km/h的速度自西北向東南方向移動造成的。雨團內部有2個左右的降水中心，雨團發展強盛時期每小時降水量達到80mm。

（3）數值預報的物理量場對暴雨產生所需要的水汽條件、抬升力條件和不穩定層結條件都有較好的描述，對暴雨有很好的指示作用。

（4）新一代天氣雷達產品分析發現，強降水是由於塊狀對流回波並人帶狀冷鋒雲帶前部引起對流強烈發展造成的。中氣旋的生成引起了棲霞西南部鄉村的龍捲風災害。

（5）雷達回波上指示有冰雹出現，但實況並未出現冰雹，說明冰雹等強對流天氣的臨近預報也要參考大尺度天氣背景場，否則可能出現冰雹空報。

（6）新一代天氣雷達產品的中氣旋產品對強天氣有一定的指示作用。中氣旋標誌的出現可能指示著強降水甚至龍捲風等災害的存在。

中尺度雨團在區域性暴雨中的作用

暴雨是各種尺度天氣系統共同作用的結果。有利的大尺度環流是暴雨產生的背景，而中尺度系統是暴雨的直接組織者和製造者。觀測事實表明，暴雨是一種中尺度現象，其時間和空間變率很大，各種氣象要素都有不同程度的突變現象。頻繁的中尺度擾動和中尺度雨團活動，構成了暴雨過程明顯的中尺度特徵。本文通過對2000年8月19日信陽一次區域性大暴雨過程的中尺度分析，揭示在具備有利的大尺度環境條件下，中尺度雨團活動是如何在暴雨形成中發揮作用的。

雨情及雨團的定義

2000年8月18日20時~19日20時，信陽市出現了一次強降水過程。全市10個氣象觀測站中，有6站達到暴雨或大暴雨。據水利部門加密的水文站資料顯示，在羅山縣的周黨鎮有一個強暴雨中心，降水量達308.0mm。雨團是指生命周期>2h，空間尺度幾十至200km，1h降水量210mm等雨量線所包圍的區域。

暴雨中尺度特徵

從本次降水分布來看，大暴雨區（日降水量2100mm）位於信陽的西部伸向東南地區，呈西北~東南向。分析表明，大暴雨區的分布具有明顯的中尺度特徵：首先，強降雨區範圍小，100mm的雨量外廓線是一個長100~150km、寬30~40km的區域，在空間上具有明顯的中尺度特徵；其次，中尺度暴雨中心是由多次降水時段的雨量累計而成的。

雨團產生的環流背景

（1）大尺度環流背景

2000年8月18日08時，500hpa圖上，中緯度地區為經向型環流，屬兩槽一脊型，70E及110E附近分別有一低槽，90E附近為一脊，信陽正好位於槽前，受西南氣流影響。分析不同時次500hpa高空圖發現，西風槽在暴雨期間基本穩定在118~120E之間，為本次暴雨過程的產生提供了有利的環流形勢及充足的水汽和動力條件。

（2）中尺度切變線

在8月18日不同時次的700、850hpa圖上，江淮之間一直維持一條近東西向的切變線，四川盆地有低渦存在。這些都為本次暴雨天氣提供了充足的水汽及動力條件。江淮之間的中尺度切變線（輻合線）是產生強降水雨團的重要的中尺度系統。

（3）地面風場

在暴雨過程中，信陽東南部地區地面始終有一條偏東風切變線在活動。它的生命周期為19h（18日20時~19日15時），空間長度為30~150km，呈西北~東南向，雨團大暴雨的降水外廓線正好與此對應。

雨團活動及移動路徑

根據信陽區域內幾個氣象站逐時降水量分析，在本次大暴雨過程中，主要有3個雨團活動，它們都是先移進信陽市西部的信陽站，爾後向偏南或向東南部山區移動過程中再發展的，它們基本都是移動性的雨團，只是移動的路徑和方式不同：1號雨團主要影響信陽站和周黨鎮，2號雨團向偏南方向經周黨鎮移到雞公山，3號雨團向東南方向經周黨鎮移到光山，最後達到商城。

分析信陽站逐時地面風向風速發現：1號雨團產生時，信陽站風速較小，風向多變，就決定了1號雨團較穩定；2號雨團產生時，信陽站風速增大，風向為北到北北東，就決定了2號雨團向偏南方向移動；3號雨團產生時，信陽站風速進一步加大，從3號雨團產生到本次雨團移動到商城結束降水，一直吹西北風，這同樣決定了3號雨團向東南方向移動。雨團的移動路徑是決定暴雨落區的主要因素。2、3號雨團都是從信陽西部的信陽站開始向偏南及東南方向移動，最後消失在東南部山區，因而在信陽西北部到東南部地區形成一條近於西北~東南向的狹長雨團通道。

雨團靜止或雨團中心多次經過的地區，通常是大暴雨的中心位置。在此次降水過程中，由於周黨鎮是兩個雨團路徑的交匯點，再加上周黨鎮是向西北開口的喇叭形、西南部為雞公山所阻擋，地形使氣流產生強迫的輻合上升運動，因此周黨鎮降水量最大。