引言

自从Maddox^[1]给MCC下定义以来，对MCC的研究越来越广泛和深入。国内学者^[2-6]对我国发生的MCC进行分析，指出我国南方地区春末夏初MCC的主要活动在夜间，一般在山地背风一侧斜坡上或坡底附近形成，并且是在特定有利的天气形势下出现的。中尺度对流系统中的对流单体造成的降水效率极大，同时也会产生龙卷、冰雹和下击暴流等强对流天气^[7]。

2006年5月6日华南地区发生一次MCC过程，对广州白云机场的航班造成了一定的影响。文章通过常规资料、FY2C红外TBB、广州白云机场多普勒雷达和自动站资料进行分析，以求得到此类天气影响下的航空气象保障的预报思路。

1 MCC演变过程分析

图 1为2006年5月5日20时至7日0时TBB＜-32℃等值线图，图 1显示，5月5日20时开始，在广西南宁西北部已有中β对流云团生成；5月6日02时，发展为长300km椭圆形的中α对流云团，其东部也有较大范围的对流云团发展；05时，西部云团云顶温度继续降低，范围向东扩展；07时，东西两个云团接合，发展成一个TBB＜-32℃范围达12万平方公里的MCS；10时，MCS达到第一次最强；之后开始减弱，一直到13点。虽然云团逐渐发散，但TBB＜-32℃的范围始终不小于10万平方公里, TBB＜-52℃的面积也都在5万平方公里以上；15时以后云团在南移过程中再次发展，到16时，加强成TBB＜-52℃达10万平方公里的MC S；到19时，MCS再次达到最强，TBB＜-32℃范围达20多万平方公里。之后缓慢减弱，但直到22点，TBB＜-32℃范围仍在20万平方公里之上；23时云团大部分入海，迅速减弱。两次MCC过程的物理特征见表 1。

2 MCC发生和发展的条件 2.1 MCC发生前的热力和水汽条件 2.1.1 MCC发生前的环流背景

5月5日20时(图略)，850hPa上长江以南地区受一条西南—东北向的切变线影响，切变线南侧存在8~16m·s^-1的西南风低空急流。500hPa上，不断有小槽东移带动北方弱冷空气南下，588线位于华南沿海。850hPa上，华南处于切变线南侧的暖舌中。初始中β对流云团发生在850hPa切变线西段的暖区、西南低空急流轴的左侧和588等高线的西北边缘。

2.1.2 MCC发生前的层结和水汽条件

初始中β对流云团(图 2中阴影处)发生在相当位温差为-14K、比湿为15g·kg^-1的高值中心附近，MCC发展前不稳定层结条件和充足的水汽条件已经具备。

2.2 发生发展机制 2.2.1 边界层辐合增强

一般来讲，在某一地区的大尺度环境具有充足的静力不稳定能量条件时，对流系统在何时、何地发生取决于是否具备触发条件^[8]。Wilson^[9]认为发展成对流风暴的初始对流大多发生在边界层辐合线或辐合带上，并成为对流天气短时预报的主要依据。图 3显示，5日20时925hPa上江南地区有明显的辐合线。6日08时25°N以北地区转为偏东北风，风速加大到4~8m·s^-1，辐合线明显南压和加强。辐合线西段有中尺度低涡生成发展，MCS(图 3中阴影处)在低涡附近东传和加强。

2.2.2 高低空急流耦合

陶诗言^[10]明确指出，大暴雨的发生发展与低空流场的辐合、垂直运动的急速发展有关。在有高低空急流耦合的情况下，产生的次级环流上升支触发潜在不稳定能量的释放，有利强对流的发生和发展^[11]。

图 4显示，5日20时，初始对流云团(图 4中阴影处)位于低空急流的左侧和高空急流出口区的右侧。低空急流进行暖湿空气输送，而高空急流则造成干冷空气平流，从而加强了大气潜在不稳定。并且受由高、低空急流形成的间接次级环流的下沉气流控制，起到贮存不稳定能量盖子的作用。到6日08时, 高空急流中心明显东移。产生初始对流云团的区域由位于高空急流出口处的右侧转为位于高空急流入口区的右侧。这样，近地面层的辐合抬升与高空急流中心入口区右侧的高空辐散相重合，便形成了深厚的上升气流，从而释放低层暖湿空气中不稳定能量，造成强对流爆发。

从图 4中也可以看到，MCC距离高空急流的位置较远，而距离低空急流接近。说明此次过程中低空急流的作用要大于高空急流的作用，即低空急流水汽输送和抬升作用对MCC的形成和发展起了重要作用。

2.2.3 地形辐合与下垫面热力作用

初始对流云团在夜间形成于云贵高原的背风一侧，原因是西南气流在向北输送的时候受高原山体的抬升和阻挡加上边界层的辐合作用。夜间的云顶辐射冷却作用使得云层内的层结变得更加不稳定，也促使了MCC的发展。

此次MCC的发展还与其途经有利的地形条件以及经历的下垫面温度日变化有关。在第一次达到最强时，MCC进入桂林与南宁之间的一个海拔高度100m到400m之间开口向南“喇叭口”地区。西南气流进入“喇叭口”产生的辐合抬升作用，促进了MCC的发展。

MCC再次加强与午后强烈的热力对流作用有关，并且进入开口向南的珠江入海口的“喇叭口”地形同样起着加强的作用。MCC从珠江口进入广东南部海面后，下垫面温度的显著降低加速了它的消亡。

3 MCC中的飑线天气对机场的影响 3.1 机场雷达资料分析

雷达图上(图略)，MCC向东南移动的过程中，其东南部的对流单体非常活跃，并逐渐弥合和加强。6日18时左右形成长约400km、宽约40km、强度30~50dBz的飑线。图 5中VAP反演风场显示，机场上空有一条由飑后西北风与飑前西南偏西风形成的辐合线。机场上方约640m处存在风速约20m·s^-1、风向为偏西北风的急流。由于急流的作用，飑线的中段移速大于两端，呈弓状。

3.2 飑中系统分析

图 6揭示了飑线系统地面的结构。飑线位于强烈辐合的辐合线上，长度约为500km。气压场表现为，在广州的西北侧，即飑线的后方出现中高压脊，尺度约100km。此中高压脊与辐散区位置一致，说明这个部位是降水造成的下沉气流在地面的反映。

图 7显示飑线过境广州白云机场时，在19：26时到20：20时之间，地面风速加大到8m·s^-1，最大时为16m·s^-1，风向在150°~60°之间变化；场面气压由1007hPa升高到1010hPa，温度和露点则分别下降了5℃和3℃，相对湿度则由75%上升到88%。还能够分析出飑前中低压、中高压以及尾流低压等飑中系统影响机场的时间和强度。图中显示19：40时飑后的升压、降温和相对湿度的升高几乎同时发生，此时是强降水的开始时间。而机场自动化观测系统观测到的降水开始时间正是19：40时。

3.3 下击暴流和低空风切变

Fujita等人^[12]把在地面上或地面附近形成的风速达到17.9m·s^-1或以上的灾害性风的向外暴发的强下沉气流称为下击暴流。大多数伴有强下击暴流的回波，具有钩状或弓状的特征，强下击暴流通常发生在钩的周围和弓状回波的前沿。此次飑线天气造成广州白云机场从19：22时到20：12时有雷暴，地面最大平均风速16m·s^-1，阵风达到19m·s^-1。综合雷达弓状回波、中高压系统，判断机场出现了下击暴流。根据气压的变化，可以判断下击暴流在19：40时左右开始影响广州白云机场，到19：55时左右停止，约持续15分钟。

飞机在飞越飑线时会遭遇强烈的风切变。根据VAP反演风场，飑后的低空急流轴风速为20m·s^-1、风向320°，飑前风速为8m·s^-1、风向240°，沿飑线风速改变16m·s^-1。如果根据图 5上VAP风的分辨率是4km, 可得到切变值是0.004s^-1。

利用机场跑道的风资料与跑道上空的VAP反演风场计算水平风的垂直切变值。19：40时跑道风向为290°、10m·s^-1，跑道上空高度640m处风向320°、风速20m·s^-1，而机场跑道走向为16°。计算得到沿跑道方向水平风的垂直改变值是10m·s^-1，两层之间的垂直切变值是0.016s^-1。

4 总结

(1) 此次MCC过程形成和发展的天气形势、地点和时间与国内学者总结的情况基本一致，因而是一次典型的MCC过程。不同之处是发生了午后再次加强的情况。

(2) 地面冷空气活动使得边界层辐合抬升作用加强，以及高低空急流的耦合是此次MCC形成和发展的关键。

(3) 此次MCC形成和发展以及再次加强与“喇叭口”地形以及下垫面温度日变化有关。

(4) 通过多普勒雷达和地面自动站监测飑线, 分析飑中系统得到下击暴流对机场影响的时间。

(5) 利用多普勒雷达反演风场和地面自动站资料计算风切变值，为发布机场风切变警报提供依据。