線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水特征及形成條件

許 敏，沈 芳，劉淇淇，李 娜，王 潔

（1.河北省氣象與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050021；2.河北省廊坊市氣象局，河北 廊坊 065000；3.河北省永清縣氣象局，河北 永清 065600）

引言

強(qiáng)對(duì)流天氣是華北地區(qū)夏季主要的災(zāi)害性天氣之一，其中又以短時(shí)強(qiáng)降水最為頻發(fā)。高強(qiáng)度的降雨往往對(duì)應(yīng)高的暴洪風(fēng)險(xiǎn)［1-2］，因此，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市規(guī)模的擴(kuò)大，短時(shí)強(qiáng)降水的致災(zāi)性和危險(xiǎn)性也日益增加，精細(xì)預(yù)報(bào)和防御的難度也更大［3］，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從天氣形勢(shì)，動(dòng)力、熱力、水汽等環(huán)境條件和地形影響等多個(gè)方面，對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水展開(kāi)研究［4-10］。

20世紀(jì)60年代后，由于天氣雷達(dá)的廣泛使用，國(guó)外學(xué)者們較早地開(kāi)始關(guān)注一種重要的對(duì)流組織結(jié)構(gòu)，即線(xiàn)狀中尺度對(duì)流系統(tǒng)（mesoscale convective systems，MCSs）。HOUZE等［11］根據(jù)雷達(dá)回波特征，將美國(guó)俄克拉荷馬州伴隨強(qiáng)降水的MCSs結(jié)構(gòu)分為兩大類(lèi)，即線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)和不規(guī)則結(jié)構(gòu)，前者約占2/3，后者約占1/3。線(xiàn)狀MCS在形成的初始階段往往都是南北對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，隨著時(shí)間演變，在地轉(zhuǎn)偏向力作用下，逐漸成為北部更寬大的非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)［12］，而沿冷鋒發(fā)展起來(lái)的線(xiàn)狀MCS和與冷鋒無(wú)關(guān)的線(xiàn)狀MCSs在形成過(guò)程中并沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別［13-14］，但如果其中鑲嵌有超級(jí)單體，那么產(chǎn)生強(qiáng)烈天氣的概率會(huì)大得多［15］。隨著我國(guó)天氣雷達(dá)的組網(wǎng)建設(shè)和探測(cè)手段的多樣化，國(guó)內(nèi)預(yù)報(bào)員和科研工作者也逐漸開(kāi)始關(guān)注線(xiàn)狀MCSs的影響。紀(jì)彬等［16］認(rèn)為北京平原及山腳一帶中尺度環(huán)境場(chǎng)對(duì)判斷線(xiàn)狀對(duì)流下山增強(qiáng)或減弱至關(guān)重要，高溫高濕的環(huán)境為對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)展提供了良好的熱力條件；江淮流域的線(xiàn)狀對(duì)流發(fā)生在干、濕兩種環(huán)境下，濕環(huán)境下850 hPa系統(tǒng)都處于正渦度區(qū)，觸發(fā)機(jī)制更為復(fù)雜［17］，此外，在梅雨鋒附近發(fā)展起來(lái)的線(xiàn)狀MCSs的組織特征還受到了近地面環(huán)境場(chǎng)制約［18］；廣東沿海的準(zhǔn)線(xiàn)狀對(duì)流系統(tǒng)則被認(rèn)為是形成于潮濕的環(huán)境場(chǎng)、弱的對(duì)流有效位能（convective available potential energy，CAPE）以及中等強(qiáng)度垂直風(fēng)切變中［19］。

2020年，俞小鼎等［20］、盛杰等［21］相繼指出，線(xiàn)狀MCSs的形成過(guò)程不單單取決于CAPE值和0～6 km風(fēng)矢量差，初始時(shí)刻還與觸發(fā)該對(duì)流的輻合線(xiàn)強(qiáng)弱以及該輻合線(xiàn)與0～6 km垂直風(fēng)切變矢量夾角有關(guān)，華北線(xiàn)狀對(duì)流系統(tǒng)初始回波的形成位置與大地形有密切關(guān)系，太行山和燕山山腳為一高發(fā)區(qū)，強(qiáng)降水通常發(fā)生在天氣尺度強(qiáng)迫相對(duì)較弱，但水汽充沛的環(huán)境中。以上結(jié)論不同于以往的個(gè)例分析或?qū)Ρ?，是通過(guò)大量樣本統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，也是國(guó)內(nèi)少數(shù)關(guān)于線(xiàn)狀MCSs較為詳細(xì)的論述，為本文研究的開(kāi)展提供了一定的啟發(fā)和分析方法。由于華北地區(qū)下墊面條件迥異，天氣系統(tǒng)在山區(qū)、平原和沿海地區(qū)的發(fā)展演變，以及造成的天氣特點(diǎn)也存在著較大差異，因此對(duì)線(xiàn)狀MCSs的分析也不能一概而論。目前，針對(duì)華北中部平原的線(xiàn)狀MCSs的系統(tǒng)性研究工作尚未開(kāi)展，導(dǎo)致對(duì)冀中地區(qū)伴隨線(xiàn)狀MCSs短時(shí)強(qiáng)降水形成的天氣背景，及其發(fā)生發(fā)展的環(huán)境條件和參量特征還沒(méi)有確切的認(rèn)知，無(wú)法滿(mǎn)足預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的需要，以及對(duì)精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)的需求。線(xiàn)狀對(duì)流系統(tǒng)一旦生成通常影響范圍較廣，而廊坊地處兩直轄市之間，上游是首都北京，下游是天津，開(kāi)展該地區(qū)線(xiàn)狀MCSs的研究將會(huì)進(jìn)一步提升上下游強(qiáng)對(duì)流天氣的區(qū)域預(yù)警聯(lián)防能力，盡量減少此類(lèi)天氣帶來(lái)的損失。

1 資料和方法

降水資料來(lái)源于廊坊市9個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站逐小時(shí)資料；天氣形勢(shì)和物理量特征分析分別使用美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）再分析資料（空間分辨率1°×1°）和歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）第5代全球大氣再分析產(chǎn)品——ERA5（空間分辨率0.25°×0.25°）；雷達(dá)數(shù)據(jù)取自于北京和天津雷達(dá)，兩部雷達(dá)距廊坊的距離分別約為40 km和100 km，廊坊全域均位于兩部雷達(dá)有效探測(cè)范圍內(nèi)；以上所用資料時(shí)段為2010—2019年。氣團(tuán)軌跡采用的是美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）的HYSPLIT后向軌跡模型，用于追蹤水汽來(lái)源。

研究對(duì)象主要為伴隨線(xiàn)狀MCSs出現(xiàn)的短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例。廊坊任意一個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站記錄到短時(shí)強(qiáng)降水，同時(shí)受影響地區(qū)在雷達(dá)反射率因子圖上表現(xiàn)為為一條大體連續(xù)、具有明顯長(zhǎng)軸，且35 dBZ以上回波長(zhǎng)寬比大于5：1，記為一次線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水個(gè)例。短時(shí)強(qiáng)降水的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20：00—20：00（北京時(shí)，下同）任意國(guó)家氣象觀測(cè)站雨強(qiáng)大于等于20 mm·h-1，記為短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)1站次。

文中附圖涉及的地圖基于國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)下載的審圖號(hào)為GS（2019）3082號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無(wú)修改。

2 線(xiàn)狀MCSs特征

2.1 回波形態(tài)

通過(guò)對(duì)2010—2019年廊坊91次MCSs強(qiáng)降水個(gè)例中雷達(dá)回波形態(tài)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中46例中出現(xiàn)了線(xiàn)狀MCSs，占比51%，線(xiàn)狀MCSs是廊坊短時(shí)強(qiáng)降水的主要中尺度系統(tǒng)。PARKER等［22］劃分線(xiàn)狀MCSs為層狀云后置型（trailing stratiform，TS）、層狀云前置型（leading stratiform，LS）和層狀云平行型（parallel stratiform，PS）3類(lèi)，分別代表層狀云降水回波位于線(xiàn)狀回波的后部、前部和側(cè)翼。廊坊線(xiàn)狀MCSs回波形態(tài)也歸納為以上3類(lèi)，46例中TS型約占61%，LS型和PS型分別占15%和24%，TS型出現(xiàn)頻率最高，是線(xiàn)狀MCSs的主要回波形態(tài)。從46例 中 挑 選2015年8月7日19：18、2012年7月25日22：54和2018年8月8日10：06 3個(gè)時(shí)次繪制反射率因子分布圖（圖1）分別反映層狀云后置型、層狀云前置型和層狀云平行型3類(lèi)典型回波形態(tài)。

2.2 氣候分布

圖2為線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生頻率的月際和日變化。從月際變化看，線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水出現(xiàn)于4—9月，其中4月、5月和9月頻率在1%左右，而6—8月頻率較大，其中又以7月最高，達(dá)55%，8月次之；從日變化看，19：00后發(fā)生頻率明顯增高，至22：00達(dá)最高為10%，隨后下降，次日01：00后趨于穩(wěn)定下降趨勢(shì)，上述時(shí)段為一日中線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生頻率最高時(shí)段，次高發(fā)時(shí)段出現(xiàn)在午后13：00—16：00。

圖1 典型3類(lèi)線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)北京雷達(dá)站1.5°仰角反射率因子（單位：dBZ）（a）2015年8月7日（TS型）19：18，（b）2012年7月25日（LS型）22：54，（c）2018年8月8日（PS型）10：06 Fig.1 Radar reflectivity factor at 1.5°elevation angle from Beijing radar station when the heavy precipitation with quasi-linear MCSs occurred（Unit：dBZ）（a）19：18 BST on August 7，2015（trailing stratiform type），（b）22：54 BST June 25，2012（leading stratiform type），（c）10：06 BST August 8，2018（parallel stratiform type）

圖2 線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生頻率的月際（a）和日（b）變化Fig.2 Inter-monthly（a）and diurnal（b）variations of occurrence frequency of the heavy precipitation with quasi-linear MCSs

3 線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水形成條件

3.1 天氣尺度環(huán)流背景

對(duì)46例線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水個(gè)例形成的天氣學(xué)背景進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，500 hPa天氣形勢(shì)主要有4種，即低槽型、橫槽型、低渦型和西風(fēng)環(huán)流型，占比依次為81%、13%、3%、3%。從線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)的合成（圖3）可以看出，低槽型的特點(diǎn)是中緯度西風(fēng)帶有低槽東移，通常槽的經(jīng)向跨度較大，當(dāng)槽線(xiàn)移動(dòng)至蒙古國(guó)東至河套一帶時(shí)，對(duì)流云帶移入京津冀地區(qū)，并逐漸影響冀中平原；當(dāng)我國(guó)東北地區(qū)有低渦或東西向高空槽維持，且其后部有橫槽生成并逐漸南下時(shí)，隨著槽線(xiàn)轉(zhuǎn)豎，冷空氣影響冀中，形成線(xiàn)狀MCSs，此為橫槽型，雖為次多天氣類(lèi)型，但較低槽型所占比例明顯減??；低渦型表現(xiàn)為低渦中心位于華北中北部，白天隨著太陽(yáng)輻射加強(qiáng)，近地面氣溫迅速升高，暖濕空氣抬升，同時(shí)配合高層冷空氣形成了冀中的對(duì)流天氣；還有一種類(lèi)型為平直西風(fēng)環(huán)流，表現(xiàn)為西太平洋副熱帶高壓（簡(jiǎn)稱(chēng)“副高”）較為強(qiáng)盛，脊線(xiàn)西伸達(dá)青藏高原，冀中地區(qū)處于副高外圍高溫高濕環(huán)境中。

3.2 水汽分布及演變

水汽是對(duì)流天氣發(fā)生發(fā)展的最關(guān)鍵因素，不僅決定著成云致雨，其在上升運(yùn)動(dòng)過(guò)程中凝結(jié)釋放的潛熱也提供了對(duì)流活動(dòng)所需的能量條件［23］。

為了對(duì)線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水天氣的濕度條件進(jìn)行量化分析，圖4給出不同等壓面的比濕箱線(xiàn)圖。可以看出，700、850、925 hPa的比濕中位數(shù)依次呈遞增趨勢(shì)，分別為8.36、13.42和15.88 g·kg-1，700、850、925 hPa 50%的比濕值分別集中于6.53～9.93、10.69～15.25、13.58～17.98 g·kg-1，反映了多數(shù)線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)的濕度條件。

圖3 線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)的合成（單位：dagpm）（a）低槽型，（b）橫槽型，（c）低渦型，（d）西風(fēng)環(huán)流型Fig.3 Composition of geopotential height field at 500 hPa when the heavy precipitation with quasi-linear MCSs occurred（Unit：dagpm）（a）low trough type，（b）transverse trough type，（c）low vortex type，（d）westerly circulation type

圖4 不同等壓面比濕箱線(xiàn)圖Fig.4 The boxplot of specific humidity on different isobaric surfaces

為定性分析3類(lèi)線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水的水汽來(lái)源，以及濕度條件，選取2015年8月7日、2011年7月17日和2018年8月8日3次過(guò)程作為層狀云后置型（TS型）、層狀云前置型（LS型）和層狀云平行型（PS型）線(xiàn)狀MCSs典型天氣過(guò)程，以雨強(qiáng)最大站點(diǎn)大廠(chǎng)（46.2 mm·h-1）、永清（53.4 mm·h-1）、香河（39.1 mm·h-1）的700 m（約925 hPa）、1500 m（約850 hPa）和3000 m（約700 hPa）繪制水汽后向軌跡，以及比濕、風(fēng)場(chǎng)的時(shí)間-高度剖面（圖5）?？梢钥闯?，在短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生前48 h內(nèi)，2015年8月7日（TS型）大廠(chǎng)站和2011年7月17日（LS型）永清站700 hPa水汽主要來(lái)源于偏西方向，2018年8月8日（PS型）香河站水汽自西南方向到達(dá)降雨區(qū)；2011年7月17日（LS型）永清站850 hPa偏南水汽分量更加明顯；2018年8月8日（PS型）香河站925 hPa出現(xiàn)明顯的東南風(fēng)，即超低空有來(lái)自東南方向渤海的水汽輸送，使得本次過(guò)程中出現(xiàn)了6個(gè)站次的短時(shí)強(qiáng)降水。對(duì)比比濕分布也可以看出，2011年7月17日（LS型）永清站強(qiáng)降水出現(xiàn)前925 hPa以下比濕可躍增至15～17 g·kg-1，雨強(qiáng)為3種類(lèi)型之最，而2018年8月8日（PS型）香河站則在超低空東南風(fēng)共同作用下，925 hPa以下比濕長(zhǎng)時(shí)間維持在18～21 g·kg-1。綜上所述，降水強(qiáng)度與700 hPa水汽來(lái)源方向有著一定關(guān)系，偏西方向來(lái)的空氣通常濕度較小、溫度較低，與低空西南氣流的共同作用加劇了降水地區(qū)大氣的不穩(wěn)定性，提高了降水效率，而850 hPa偏南水汽分量越大，越有利于形成2011年7月17日（LS型）永清站對(duì)流，這一類(lèi)型反射率因子梯度大，且容易出現(xiàn)“列車(chē)效應(yīng)”，特點(diǎn)是雨區(qū)相對(duì)不大，但雨強(qiáng)大，925 hPa超低空東南風(fēng)的配合則使得強(qiáng)降雨落區(qū)明顯擴(kuò)大，形成2018年8月8日（PS型）香河站強(qiáng)降水。

3.3 能量指數(shù)

針對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的各種影響因素，已發(fā)展出百余種物理意義明確的特征量［24］，其中熱力不穩(wěn)定條件是表征大氣環(huán)境條件對(duì)于對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展影響的重要特征參量［23］，代表熱力不穩(wěn)定條件的有K指數(shù)，沙氏指數(shù)SI，850 hPa溫度與500 hPa溫度的差值ΔT（ΔT=T850-T500）；另外能量類(lèi)指數(shù)CAPE，將潛勢(shì)不穩(wěn)定能量與垂直螺旋度結(jié)合而成的垂直能量螺旋度（vertical energy helicity，VEH）等在診斷分析中常常被用到，以下將通過(guò)多種物理量及指數(shù)的綜合判斷來(lái)定量分析線(xiàn)狀MCSs發(fā)生時(shí)的環(huán)境特征。

圖6為不同熱力不穩(wěn)定參數(shù)的箱線(xiàn)圖?？梢钥闯?，在線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生前，ΔT最大可達(dá)到30℃，最小也在20℃，但50%的數(shù)值位于23～26℃范圍內(nèi)，中位數(shù)為24℃，即這一范圍為線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生的有利熱力條件之一；K指數(shù)的中位數(shù)為36.5℃，50%的數(shù)值位于32～40℃范圍內(nèi)；SI的25%和75%分位數(shù)分別為-3.11℃和0.47℃，中位數(shù)為-1.29℃；50%的LI位于-3.72～-1.62℃范圍內(nèi)，中位數(shù)為-3.11℃，LI＞0℃的情況較為少見(jiàn)。綜上所述，線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水在強(qiáng)的熱力環(huán)境背景下發(fā)生發(fā)展，可將以上環(huán)境參數(shù)的分析結(jié)果適當(dāng)應(yīng)用于此類(lèi)天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)中。

圖6 熱力不穩(wěn)定參數(shù)箱線(xiàn)圖Fig.6 The boxplot of thermal instability parameters

DOSWELL等［25］早在上世紀(jì)90年代就提出在深對(duì)流可能發(fā)生的環(huán)境中，CAPE是一個(gè)與環(huán)境聯(lián)系最為密切的熱力學(xué)參量，廣泛地應(yīng)用于強(qiáng)對(duì)流天氣的診斷分析中。樊李苗等［26］研究結(jié)果顯示國(guó)內(nèi)短時(shí)強(qiáng)降水的CAPE大多不超過(guò)2500 J·kg-1，平均值在1000 J·kg-1左右。為了解冀中地區(qū)線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水的能量特征，對(duì)CAPE進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析［圖7（a）］，可以看出，50%的CAPE值集中在316.7～1545.7 J·kg-1，最大值可達(dá)2679 J·kg-1，最小值為31.6 J·kg-1，中位數(shù)為874.4 J·kg-1。

VEH是診斷和預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣的有效指標(biāo)，VEH＞0時(shí)，表示逆時(shí)針螺旋上升運(yùn)動(dòng)且空中伴有潛勢(shì)不穩(wěn)定能量，有利于強(qiáng)對(duì)流發(fā)生，而VEH＜0則表示空中雖有不穩(wěn)定潛熱，但低層為順時(shí)針上升運(yùn)動(dòng)，能量將很快被消耗，不利于強(qiáng)對(duì)流發(fā)生和持續(xù)［27］。在線(xiàn)狀MCSs影響廊坊時(shí)［圖7（b）］，強(qiáng)降水發(fā)生在北京探空站周邊的34次過(guò)程中有29次為正的VEH，占85.3%，平均VEH值為4.4×10-4J·m·kg-1·s-2，最大可達(dá)18.4×10-4J·m·kg-1·s-2，負(fù)的VEH平均值為-2.1×10-4J·m·kg-1·s-2，最 小 為-5.5×10-4J·m·kg-1·s-2。COLQUBOUN等［28］的 研 究 表 明，當(dāng)VEH＞2×10-4J·m·kg-1·s-2時(shí)，出現(xiàn)超級(jí)單體的可能性極大，且數(shù)值越大可能性越大。對(duì)比以上分析可見(jiàn)，線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)VEH多為正值，且均值明顯大于2×10-4J·m·kg-1·s-2，說(shuō)明其具有強(qiáng)烈持久的不穩(wěn)定能量。

3.4 物理量演變

進(jìn)一步分析典型的3類(lèi)線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水過(guò)程中相應(yīng)站點(diǎn)散度、垂直速度和假相當(dāng)位溫θse時(shí)間-高度剖面（圖8），可以看出，典型的3類(lèi)線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生前，垂直方向上均出現(xiàn)了低層輻合高層輻散的層結(jié)結(jié)構(gòu)，正負(fù)散度分界基本位于500 hPa上下，同時(shí)有明顯的上升氣流，2015年8月7日（TS型）大廠(chǎng)站和2011年7月17日（LS型）永清站上升氣流出現(xiàn)于強(qiáng)降水即將開(kāi)始或貫穿發(fā)生過(guò)程中，最大上升速率為1.5～2.0×10-2Pa·s-1，2018年8月8日（PS型）香河站300 hPa的水平輻散更明顯，加強(qiáng)了垂直抽吸，使最大上升速率超過(guò)2.0×10-2Pa·s-1，并且上升氣流出現(xiàn)時(shí)間明顯早于前兩者，維持時(shí)間也相對(duì)更長(zhǎng)，這是2018年8月8日（PS型）香河站強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的重要原因。

圖7 CAPE箱線(xiàn)圖（a）和樣本垂直能量螺旋度VEH（b）Fig.7 The boxplot of convective available potential energy（a）and vertical energy helicity per sample（b）

圖8 3類(lèi)線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水過(guò)程相應(yīng)站點(diǎn)散度（彩色填色區(qū)，單位：s-1）、垂直速度（等值線(xiàn)，單位：10-2 Pa·s-1）（a、b、c）及θse（d、e、f，單位：℃）時(shí)間-高度剖面（a、d）2015年8月7日（TS型）大廠(chǎng)站，（b、e）2011年7月17日（LS型）永清站，（c、f）2018年8月8日（PS型）香河站Fig.8 The time-height cross-section of divergence（color shaded areas，Unit：s-1），vertical speed（isoline，Unit：10-2 Pa·s-1）（a，b，c）and θse（d，e，f，Unit：℃）at the corresponding stations in the heavy precipitation processes with three types of quasi-linear MCSs（a，d）Dachang station on August 7，2015（trailing stratiform type），（b，e）Yongqing station on July 17，2011（leading stratiform type），（c，f）Xianghe station on August 8，2018（parallel stratiform type）

3類(lèi)典型線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水開(kāi)始前，500 hPa高度以下θse均隨高度減小，即?θse/?p＞0，大氣為對(duì)流不穩(wěn)定狀態(tài)，相比于2015年8月7日（TS型）大廠(chǎng)站和2011年7月17日（LS型）永清站，2018年8月8日（PS型）香河站的θse值明顯偏大，能量條件最好，并且850 hPa的θse與500 hPa的θse差值Δθse（Δθse=θse-850-θse-500）的極值達(dá)25℃左右，早于強(qiáng)降水12 h出現(xiàn)，而2015年8月7日（TS型）大廠(chǎng)站和2011年7月17日（LS型）永清站Δθse極值分別為15℃和20℃，早于強(qiáng)降水10～20 h出現(xiàn)，由此可見(jiàn)，表征大氣能量條件的θse和不穩(wěn)定性的Δθse變化對(duì)3類(lèi)線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水過(guò)程均有指示意義，其中2018年8月8日（PS型）香河站能量和不穩(wěn)定性更強(qiáng)，強(qiáng)降雨持續(xù)時(shí)間也更長(zhǎng)。

4 結(jié)論與討論

（1）線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水雷達(dá)回波形態(tài)有3類(lèi)：層狀云后置型、層狀云前置型和層狀云平行型。層狀云后置型發(fā)生頻率最高，線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水主要出現(xiàn)于6—8月，高發(fā)于7月，一日中又以入夜后至前半夜和午后為高發(fā)時(shí)段，有著明顯的月際變化和日變化特征。

（2）線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水發(fā)生于500 hPa低槽型、橫槽型、低渦型和西風(fēng)環(huán)流型4種天氣尺度環(huán)流背景下，其中以低槽型最為普遍。

（3）雨強(qiáng)與700 hPa水汽來(lái)源方向有關(guān)系，偏西方向來(lái)的空氣通常濕度較小、溫度較低，與低空西南氣流的共同作用加劇了降水地區(qū)大氣的不穩(wěn)定性，提高了降水效率，而850 hPa偏南水汽分量越大，越有利于形成雨區(qū)相對(duì)較小，但雨強(qiáng)較大的降雨天氣，925 hPa超低空東南風(fēng)的配合則使得強(qiáng)降雨落區(qū)明顯擴(kuò)大。700、850、925 hPa 50%的比濕值分別集中于6.53～9.93、10.69～15.25、13.58～17.98 g·kg-1范圍內(nèi)。

（4）K指數(shù)、沙氏指數(shù)SI、ΔT等分析表明，線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水通常發(fā)生于強(qiáng)的熱力環(huán)境背景下；CAPE值為316.7～1545.7 J·kg-1，VEH為正值且明顯大于2×10-4J·m·kg-1·s-2是線(xiàn)狀MCSs強(qiáng)降水形成的有利能量條件；層狀云平行型MCSs強(qiáng)降水的垂直運(yùn)動(dòng)更強(qiáng)，且整層大氣能量更大，不穩(wěn)定性也強(qiáng)于另外兩者，配合優(yōu)越的水汽條件，此類(lèi)線(xiàn)狀MCSs更容易引發(fā)持續(xù)性短時(shí)強(qiáng)降水。