一次MCS 和MCC 强降水的多普勒雷达回波分析
贺新强
（民航中南空管局长沙空管中心，长沙工程师410137）
提要：利用多普勒天气雷达产品结合其他气象资料，对2004 年6 月22～24 日湘西北地
区由中尺度对流系统MCS、中尺度对流复合体MCC 引起的暴雨、大暴雨的回波特征进行了较
为细致的分析，结果表明：MCS、MCC 所造成的大范围暴雨、大暴雨的基本反射率因子一般
为30～50dBz，而且长时间维持在同一地区；在基本速度图上，暴雨、大暴雨区往往与大速
度区相对应，有的地方还存在“逆风区”，它可以作为暴雨预报的一个判据。
关键词: 中尺度对流系统；中尺度对流复合体；暴雨；多普勒天气雷达；基本反射率；基
本速度
引言
中尺度对流系统MCS（Mesoscale Convective systems）和中尺度对流复合体MCC
（Mesoscale Convective Complex）可引起龙卷、冰雹、大风等对流性天气现象，但通常是
在大范围地区引起暴雨天气[1]。而多普勒天气雷达能详尽地反映降水区发生、发展和演变的
过程，它不仅能得到表征降水和云中液态含水量的强度，而且还能得到降水质点相对于雷达
的平均径向速度和速度谱宽[2]。因此将多普勒天气雷达产品引入到MCS 和MCC 的暴雨分
析中，很有必要并且是可行的。有很多学者，利用多普勒雷达产品对引起暴雨的中尺度系统
进行了深入细致的研究，如杜秉玉等[3]分析了1991 年7 月的一次江淮梅雨锋大暴雨的低层
大气的气流垂直结构特征，发现当天的大暴雨与边界层中尺度涡旋系统活动密切相关；朱永
兵[4]分析粤北地区出现的一次大冰雹过程的多普勒雷达产品，得出了降大雹的标志性指标；
郑媛媛等[5]分析了一次典型超级单体风暴的多普勒天气雷达观测资料；孙健等[6]分析了1998
年6 月的一次香港特大暴雨的MCS 特征；伍志方[7]详细分析了一次强对流天气的环流背景、
回波发展演变过程和多普勒特征及其风场结构。另外还有学者[8]根据多普勒速度图上的“逆
风区”（在低仰角的平面位置显示(PPI)多普勒速度图上，同一方向的速度区中出现的另一种
方向的速度区）的观测事实，提出了在多普勒速度图上识别暴雨的判据，得出逆风区与暴雨
之间有很好的相关，而且有一定的提前量；刘洪恩[9]指出暴雨区中所有的逆风区等中尺度系
统在暴雨的临近预报中都有明确的指示作用；肖艳姣等[10]也利用多普勒雷达体扫描资料，
对风暴进行实时地自动识别、跟踪、结构分析和临近预报。
2004 年6 月22 日20：00～24 日08：00（北京时，下同），湖南区域自西向东出现大范
围强降水，有12 个市州的30 个县市遭受暴雨袭击，23 日08：00 的24 h 降水量＞50 mm 两
个测站是花垣（73.8 mm）和沅陵（56.1 mm）；24 日08：00 的24 h 降水量＞50 mm 的有
25 个站，其中12 个站＞100 mm，4 个站＞150 mm，最大的吉首达230.2 mm。这次过程主
要是由MCS、MCC 的降水所造成。本文着重分析这次暴雨中各类回波特征之间的关系。
1 天气形势
2004 年6 月23 日08：00 的川东渝西一带的700 hPa 上有一明显的西南涡，切变线从西
南涡伸出横贯湘北直达鄂赣交界处；850 hPa 上西南涡位置稍偏南，切变线在鄂渝湘贵交界
一带，200 hPa 从印度半岛到我国华南及南中国海一带都受南亚高压控制。23 日20：00 西
南涡东移到30ºN 的渝鄂交界地带，700 hPa 上切变线的位置基本稳定少变，依然在湘西北
一带，850 hPa 上切变线的位置稍有南压，200 hPa 南亚高压的控制区进一步扩大到长江以北
一带。这种低层辐合高层辐散的特征对于湘西北地区的暴雨、特大暴雨的形成提供了很好的
水汽垂直输送通道。
2 雷达回波分析
2
6 月22 日20：00 开始，湘西地区就有γ中尺度的MCS 生成；23 日05：00 逐渐发展
成β中尺度的MCS（图1a），这时安化、沅江等地开始出现雷雨天气；23 日08：00 已经有
α中尺度的MCS 和MCC（图1b）影响湘西地区，花垣、古丈、泸溪、凤凰等地出现雷雨，
a b
图1 GOSE-9 卫星云图(a)2004 年06 月23 日08：00 (b) 2004 年06 月24 日03：00
安化、沅江等地雷雨继续；24 日03：00 原来的MCS 和MCC 经过生消、演变又形成为成
熟时期的MCC；正是由于MCS 和MCC 在湖南西北部地区的不断生消和演变造成了这些地
区的大范围强降水，以致形成洪涝灾害。湘北的常德多普勒雷达收集到6 月23 日19：00～
6 月24 日11：00 的基本反射率因子、基本速度和组合反射率因子回波资料，可分析这次由
MCS 和MCC 造成的大范围强降水天气过程。常德雷达站海拔高度563.0 m，经度111.7ºE、
纬度29.2ºN，最大反射率探测距离为230 km，最大基本速度探测距离为150 km。
2.1 雷达回波基本反射率因子分析
图2 是6 月23 日19：05～24 日08：00 内6 时次的0.5º仰角的基本反射率因子回波图。
从图中可以发现：这次强降水天气过程是自西向东移动的，19：05（图2a）雷达站以西有
a b
c d
3
e f
图2 2004 年6 月23 日19：05～24 日08：00 的基本反射率因子(单位：dBZ)
（a）06 月23 日19：05，（b）06 月23 日20：02，（c）06 月23 日22：01
（d）06 月24 日04：05，（e）06 月24 日06：00，（f）06 月24 日08：00
一大片基本反射率因子回波强度达20~40 dBz 的区域，最大回波强度为51 dBz；22：01（图
2c）以前，强回波区基本稳定在雷达站以西的湘西北一带，回波形状为块状，表明降水区也
在湘西北一带，降水性质为对流性降水。24 日04：05（图2d）以后，回波区逐渐东移到雷
达站及以东地区，回波强度为30~50 dBz，比此前湘西北一带的回波要强，并且回波区呈南
北向的带状回波，表明降水区东移，对流性降水有所加强。
选取6 月23 日19：05～24 日08：00 的基本反射率因子（0.5º仰角）来分析吉首、沅
陵、泸溪、澧县、岳阳、安化等达到大暴雨的6 站的降水时段分布（图3）。从6 站基本反
射率因子的分布中发现：吉首、沅陵、泸溪3 站的降水主要发生在19：05～23：31 之间或
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