受北上气旋影响,2016年7月20日京津冀地区出现了历史罕见的大暴雨,三地日平均降雨量均创50年来历史极值.利用风云二号F星(6 min时间间隔,水平分辨率5 km)和自动气象站的加密资料、雷达图像及拼图数据资料,结合NCEP1°×1°再分析资料,采用叠加分析、TBB梯度计算、雷达低空风场反演等方法,分析了北方气旋类暴雨的云图特征和多尺度(包括天气尺度和α、β、γ中尺度)组织、热力、动力的结构配置;并且针对造成北京、天津城区短时强降水的两个MγCS,分析了影响它们发生发展的多尺度环境.结果表明:(1)逗点云系中不同部位的热力、动力及水汽配置是:涡旋中心(文中D区)与气旋环流中心重合而且是700 hPa假相当位温θse的低值区;在云系尾部云带(C区),低空急流带和θse高值区重合,云带西侧是干冷无云区,云带边缘的光滑地带对应着能量锋区;云系头部(A区和B区)与700 hPaθse高能区、850 hPa急流核对应(A区和B区分别对应东北气流和东南气流急流).急流带内700 hPa的θse高达78℃,850 hPa的比湿最大值为18 g·kg-1,最大急流核风速达30 m·s-1,整层可降水量是70 mm.(2)逗点云系头部嵌着两个MαCS、一个MβCS,它们造成降雨的强度为20～30mm· h-1;而两个MγCS的雨强却达40～70mm· h-1.北京MγCS-BJ和天津MγCS-TJ发展维持的背景不同:(a) MγCS-BJ位于涡旋中心——低空急流左前方的对流不稳定区内偏北风与东风形成的地面辐合线上,此辐合线的形成超前于对流系统约1.5h.(b) MγCS-TJ位于云头与涡旋中心之间边缘地带--θse高梯度的能量锋区中,东风风速形成的地面辐合线上.(3)MγCS-TJ的发展与MβCS边缘TBB梯度大值区的关系密切,MγCS-TJ内部具有深厚的中气旋(轴心随高度向西北倾斜),在旋转速度最强的时刻,其造成的雨强也最大.
大暴雨 逗点云系 多尺度 TBB梯度 γ中尺度对流系统(MγCS) 观测分析