觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的中尺度對流系統(tǒng)環(huán)境條件

張武龍, 青 泉, 楊景朝, 陶 勇

(1.四川省氣象臺,四川 成都 610072;2.高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610072;3.四川省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心,四川 成都 610072;4.貴州省氣象服務(wù)中心,貴州 貴陽 550002)

0 引言

中尺度對流系統(tǒng)(MCS)由于不同的組織結(jié)構(gòu)特征和生命周期,可產(chǎn)生不同強(qiáng)度、不同類型的強(qiáng)對流天氣,包括強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)、冰雹、龍卷等[1]。研究表明[2-5],MCS 的組織類型、持續(xù)時間和空間分布與環(huán)境條件有著密切的關(guān)系。丁一匯等[6]將中國颮線的環(huán)流背景分為槽前型、槽后型、高壓后部型和臺風(fēng)倒槽型,并認(rèn)為冷鋒、切變線、低渦等天氣系統(tǒng)是颮線觸發(fā)和維持的有利條件,吳瑞姣等[7]在此基礎(chǔ)上對颮線天氣系統(tǒng)又進(jìn)行了進(jìn)一步細(xì)分。王曉芳[8]統(tǒng)計長江中下游地區(qū)梅雨期線狀MCS 環(huán)境特征,發(fā)現(xiàn)將近半數(shù)的MCS 是在地面低壓倒槽影響下形成,且中低層850 hPa切變線是MCS 的主要影響系統(tǒng)。Zheng 等[9]指出在中國中東部,干、濕環(huán)境下MCS 產(chǎn)生的強(qiáng)對流天氣明顯不同,干環(huán)境主要產(chǎn)生雷暴大風(fēng)和冰雹,濕環(huán)境下則以強(qiáng)降水為主,特別是極端強(qiáng)降水。鄭淋淋等[10]分析江淮流域MCS 環(huán)境條件,發(fā)現(xiàn)MCS 在干、濕環(huán)境下的抬升凝結(jié)高度、對流有效位能、對流抑制能量、抬升指數(shù)等物理量參數(shù)存在明顯差異。盛杰等[11]研究華北線狀MCS 表明強(qiáng)雷暴大風(fēng)型MCS 的環(huán)境大氣斜壓性強(qiáng),中層干,大的垂直減溫率、最優(yōu)對流有效位能和下沉對流有效位能是其重要環(huán)境條件,而強(qiáng)降水型MCS的天氣尺度強(qiáng)迫相對較弱,水汽條件相對更加充沛。范元月等[12]對湖北宜昌地區(qū)極端短時強(qiáng)降水MCS 進(jìn)行了深入分析,并按照天氣潛勢條件分型,總結(jié)概念模型。上述研究結(jié)果均對認(rèn)識當(dāng)?shù)豈CS 發(fā)生的環(huán)境條件具有一定參考價值。

四川盆地是中國西南地區(qū)MCS 高發(fā)地之一,每年由于MCS 造成的強(qiáng)對流天氣給四川盆地帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,尤其以極端性暴雨最為嚴(yán)重[13-16]。張武龍等[17]統(tǒng)計了2013-2019年5-9月41 例觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的MCS 過程,并將其分為6 種組織類型:尾隨層狀云類(TS,個例數(shù)3)、鄰近層狀云類(TL/AS,個例數(shù)10)、平行層狀云類(PS,個例數(shù)9)、后向擴(kuò)建類(BB/QS,個例數(shù)8)、渦旋類(VS,個例數(shù)6)和無組織對流類(UC,個例數(shù)5),并詳細(xì)分析了上述6 類MCS 的組織結(jié)構(gòu)及其時空分布特征。在此基礎(chǔ)上,利用常規(guī)探空和地面觀測資料,結(jié)合SWAN 系統(tǒng)新一代天氣雷達(dá)組合反射率因子資料,分析觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的不同類型MCS 的環(huán)境條件,以期為做好極端短時強(qiáng)降水預(yù)報服務(wù)工作提供參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源

所用數(shù)據(jù)包括:(1)2013-2019年5-9月41 例觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的MCS 過程發(fā)生前臨近的08 時或20 時的常規(guī)探空和地面觀測資料；(2)41 例MCS 的組合反射率因子資料,來源于SWAN 系統(tǒng)新一代天氣雷達(dá)組網(wǎng)拼圖,空間分辨率0.01°×0.01°,時間分辨率6 min。

本文所提及的觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的MCS 過程是指雷達(dá)回波的對流區(qū)組合反射率因子≥40 dBz,回波伸展水平尺度＞100 km,持續(xù)時間超過3 h,并造成至少1 個國家自動站且有1 個相鄰的區(qū)域自動站3 h雨量≥100 mm[17]。

2 環(huán)流形勢

天氣尺度系統(tǒng)通過改變局地?zé)崃Σ环€(wěn)定、垂直風(fēng)切變、抬升運(yùn)動以及水汽等條件,制約著MCS 的發(fā)生發(fā)展過程。許愛華等[18]按照熱動力學(xué)結(jié)構(gòu)特征將中國強(qiáng)對流天氣環(huán)流形勢分為斜壓鋒生類、準(zhǔn)正壓類等5 種類型。參照此分類方法,結(jié)合四川天氣系統(tǒng)特點(diǎn),對張武龍等[17]分析的組織特征較明顯的5 類MCS(圖1)發(fā)生前的環(huán)流形勢進(jìn)行統(tǒng)計。結(jié)果表明,所有的鄰近層狀云類(TL/AS)和渦旋類(VS)MCS 個例均在斜壓鋒生類環(huán)流形勢下發(fā)生,而在準(zhǔn)正壓類環(huán)流形勢下則易發(fā)生平行層狀云類(PS)、后向擴(kuò)建類(BB/QS)和尾隨層狀云類(TS)MCS。

圖1 觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的MCS 成熟階段雷達(dá)組合反射率示意圖(陰影由淺到深表示反射因子分別為20、30、40dBz)

斜壓鋒生類天氣形勢概念模型主要分為低層切變型(圖2a)和西南低渦型(圖2b),分別對應(yīng)TL/AS(圖1a)和VS(圖1b)發(fā)生前的環(huán)流背景。500 hPa高原低槽東移至盆地西部,引導(dǎo)700 hPa偏北風(fēng)進(jìn)入盆地與偏南風(fēng)形成切變線；同時,地面冷鋒從陜甘地區(qū)南部南下侵入盆地,冷暖氣團(tuán)溫度梯度加大以及鋒面的動力強(qiáng)迫抬升,使得不穩(wěn)定度增強(qiáng),從而有利于MCS 的形成發(fā)展。這是兩類天氣形勢的共同特點(diǎn),而不同之處在于前者850 hPa表現(xiàn)為冷暖氣流交匯形成的切變線,TL/AS 出現(xiàn)在切變線附近的偏南氣流中,并沿著切變線分布；后者850 hPa在盆地內(nèi)有明顯的西南低渦生成,VS 出現(xiàn)在低渦附近偏暖濕一側(cè),并沿著低渦冷暖切變線呈渦旋狀分布。此外,還有3 例的TL/AS 發(fā)生前850hPa 為偏東風(fēng)倒槽(圖略)。兩類MCS 主要在500 hPa槽前西南風(fēng)引導(dǎo)下向東或東北方向移動。

圖2 斜壓鋒生類天氣形勢概念模型

準(zhǔn)正壓類天氣形勢概念模型主要分為低槽東移型(圖3a)、兩高切變型(圖3b)、東風(fēng)擾動I 型(圖3c)和II型(圖3d)。低槽東移型準(zhǔn)正壓類天氣形勢表現(xiàn)為500 hPa高空槽位于川西高原,700 hPa切變線在陜甘南部附近,盆地受偏南暖濕氣流影響,850 hPa盆地多為偏東風(fēng)暖倒槽影響,地面冷鋒距盆地較遠(yuǎn),盆地為暖低壓控制。此類環(huán)流背景發(fā)生在斜壓鋒生類天氣形勢之前,整個過程中盆地?zé)o明顯的高空冷平流或地面冷空氣影響。據(jù)統(tǒng)計,有4 例PS(圖1c)和6 例BB/QS(圖1d)出現(xiàn)在此類環(huán)流背景下。此外,還有5 例PS(圖1c)出現(xiàn)在兩高切變型天氣形勢下,500 hPa副高穩(wěn)定少動,呈帶狀分布控制盆地,同時與青藏高壓對峙,在川西高原西北部形成切變。低層700 hPa為偏西南風(fēng)控制,850 hPa為偏東南氣流影響,地面為暖低壓。在兩類弱天氣系統(tǒng)影響的背景條件下,PS 和BB/QS 多在700 hPa偏西南氣流的引導(dǎo)下向偏北方向移動。

圖3 準(zhǔn)正壓類天氣形勢概念模型

東風(fēng)擾動型天氣形勢概念模型如圖3(c)和圖3(d)所示。I 型和II 型共同特點(diǎn)為500 hPa副高穩(wěn)定或西伸時,控制盆地大部分地方,沿偏西或者偏西北路徑移動的臺風(fēng)登陸后減弱成臺風(fēng)低壓并繼續(xù)沿著副高外圍移動。低層盆地暖區(qū)與臺風(fēng)低壓環(huán)流的冷區(qū)形成溫度鋒區(qū),有利于MCS 的形成和發(fā)展。二者不同之處在于,I 型天氣形勢下出現(xiàn)了2 例BB/QS(圖1e),500 hPa副高位置偏北,BB/QS 出現(xiàn)在副高邊緣的盆地南部至西南部一帶,在低層偏東氣流的引導(dǎo)下向西或西南方向移動；II 型天氣形勢下則易出現(xiàn)TS(圖1f),500 hPa副高偏西,控制盆地東北部、中部至南部一帶,TS 在副高邊緣生成發(fā)展,并在低層偏東氣流的引導(dǎo)下向西移動,影響盆地西部地區(qū)。

3 中尺度物理量特征

利用四川盆地內(nèi)包括成都溫江、宜賓、達(dá)州、重慶沙坪壩4 個探空站的實(shí)況觀測資料計算相關(guān)物理量,通過對比諸多物理量參數(shù)在不同MCS 類型中的值域分布特征,最終選取了表1 中9 個對MCS 發(fā)生發(fā)展所需的熱力、水汽和垂直風(fēng)切變等條件有代表性的,在不同MCS 類型中存在較大差別的物理量進(jìn)行著重分析。為了便于對比,分析中也給出了近10年5-9月四川盆地短時強(qiáng)降水(1 h降水量≥20 mm)的不同物理量平均值統(tǒng)計結(jié)果[19]。

表1 物理量列表

圖4(a)給出了觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的MCS 的抬升凝結(jié)高度(LCL)值域分布,5 類MCS 的LCL 平均值均高于短時強(qiáng)降水平均值926.4 hPa,其中TL/AS 的LCL 平均值最高,PS 最低。LCL 是未飽和濕空氣塊受外力作用抬升導(dǎo)致凝結(jié)的高度,LCL 越高,雷暴發(fā)生發(fā)展所需的外力抬升就越強(qiáng)。從圖4(a)還可以看到,整體上斜壓鋒生類MCS(TL/AS 和VS)的LCL 要高于準(zhǔn)正壓類MCS(PS、BB/QS 和TS),這說明斜壓鋒生類MCS 需要更強(qiáng)的多尺度天氣系統(tǒng)共同抬升作用。同樣地,5 類MCS 的平衡高度(EL)平均值均高于短時強(qiáng)降水平均值207.4 hPa(圖4b),斜壓鋒生類MCS 的EL 也要高于準(zhǔn)正壓類,并且TL/AS 和VS的EL 最小值也在207.4 hPa之上。EL 也稱為對流上限,EL 越高,雷暴可發(fā)展的高度越高,越有利于極端短時強(qiáng)降水MCS,特別是TL/AS 和VS 的發(fā)展。

圖4 觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的MCS 的LCL 和EL 值域分布(下端和上端的短橫線分別表示最小和最大值,圓點(diǎn)表示平均值；橫虛線表示短時強(qiáng)降水平均值)

MCS 發(fā)生發(fā)展一般與氣團(tuán)的熱力穩(wěn)定度有關(guān),統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)不同類型MCS 的熱力不穩(wěn)定條件也存在明顯差異。VS 的對流有效位能(CAPE)平均值最大,高達(dá)2870.8 J/kg；BB/QS 的CAPE 平均值最小,為1450 J/kg,均顯著高于短時強(qiáng)降水平均值451.9 J/kg(圖5a)。這說明大的CAPE 值是觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的MCS形成的重要條件。假相當(dāng)位溫是包含溫度、氣壓、濕度的一個綜合物理量,850 hPa假相當(dāng)位溫(θse850)通?？醋魇堑蛯幽芰康姆e累。5 類MCS 的θse850平均值均高于短時強(qiáng)降水平均值83.3 ℃(圖5b),VS 的θse850平均值最高,可達(dá)92.6 ℃,明顯高于盛杰等[11]統(tǒng)計的華北強(qiáng)降水型線狀對流系統(tǒng)的θse850平均值(78 ℃)。斜壓鋒生類MCS 的θse850平均值也高于準(zhǔn)正壓類,斜壓鋒生類MCS 的發(fā)生需要更大的低層能量積累。850 hPa和500 hPa的假相當(dāng)位溫差(θse850～θse500)表征的是中低層的潛在熱力不穩(wěn)定。5 類MCS 的θse850～θse500值域分布特征與θse850類似,平均值在12.4 ℃～19.7 ℃,均高于短時強(qiáng)降水平均值10.1 ℃(圖5c)。中低層越不穩(wěn)定,越有利于極端短時強(qiáng)降水MCS 的發(fā)展。通過比較5 類MCS 的CAPE、θse850和θse850～θse500值域分布特征,可以發(fā)現(xiàn)VS 發(fā)生在熱力不穩(wěn)定性最高的氣團(tuán)中,TL/AS 次之,準(zhǔn)正壓類MCS 環(huán)境的熱力不穩(wěn)定性相對較低。

圖5 觸發(fā)四川盆地極端短時降水的CAPE、θse850和θse850 ～θse500的值域分布

水汽含量是影響雷暴強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)特征的一個非常重要的因素[20-21]。從不同類型MCS 的850 hPa比濕(Q850)值域分布來看(圖6a),5 類MCS 的Q850平均值均高于短時強(qiáng)降水平均值15.8 g/kg, 在16.3 ～18.4 g/kg,其中VS 的Q850平均值最大,并且明顯高于華北強(qiáng)降水型線狀對流系統(tǒng)的Q850平均值(15.2 g/kg)[11]。5 類MCS 的700 hPa比濕(Q700)值域分布與Q850類似,平均值在11.5 ～12.5 g/kg,其中PS的Q700平均值最大,TS 最小(圖6b)。由此可見,低層高水汽含量是觸發(fā)四川盆地極端強(qiáng)降水的MCS 形成的必要條件之一,相較于TS,其他4 類MCS 發(fā)生在低層水汽輸送更為充沛的環(huán)境下。值得一提的是,觸發(fā)四川盆地強(qiáng)降水的MCS 發(fā)展所需的熱力和水汽條件較華北地區(qū)都更加苛刻,環(huán)境高溫高濕特點(diǎn)更加突出。

圖6 觸發(fā)四川盆地極端短時降水的Q850和Q700值域分布

垂直風(fēng)切變制約著雷暴的發(fā)展強(qiáng)度和組織化程度[22-24]。與雷暴大風(fēng)、冰雹相比,強(qiáng)降水對流系統(tǒng)產(chǎn)生在垂直風(fēng)切變較弱的環(huán)境下[25]。圖7(a)給出了5類MCS 的0 ～3 km垂直風(fēng)切變(SHR3)值域分布,TL/AS、VS、PS 和TS 的SHR3平均值均處于短時強(qiáng)降水平均值(6.4 m/s)左右。BB/QS 的SHR3平均值為12.1 m/s,顯著高于其他4 類MCS,說明SHR3對于BB/QS 的發(fā)展維持有重要的作用。除TS,其他4 類MCS 的0 ～6 km垂直風(fēng)切變(SHR6)平均值均高于短時強(qiáng)降水平均值6.4 m/s(圖7b),尤其是BB/QS 和PS的SHR6平均值可達(dá)9.4 m/s和9.8 m/s,這與華北強(qiáng)降水型線狀對流系統(tǒng)的SHR6平均值(9.8 m/s)相當(dāng)[11]。BB/QS 的發(fā)展演變具有明顯的后向傳播特征,這與其較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變有密切的關(guān)系。

圖7 觸發(fā)四川盆地極端短時降水的SHR3 和SHR6 值域分布

4 MCS 的成因分析

TL/AS 和VS 均發(fā)生在斜壓性較強(qiáng)的環(huán)境大氣下,冷暖空氣的強(qiáng)烈交匯導(dǎo)致斜壓鋒生,低渦(切變線)發(fā)展和鋒面的動力強(qiáng)迫對該兩類MCS 的形成至關(guān)重要。在準(zhǔn)正壓類天氣形勢下,冷暖平流遠(yuǎn)不及斜壓鋒生類顯著,天氣尺度強(qiáng)迫較弱,MCS 的發(fā)展和移動與低層流場、地面中尺度系統(tǒng)和地形等有密切關(guān)系。下面主要對弱強(qiáng)迫背景下,PS、BB/QS 和TS 的成因進(jìn)行初步探討。

統(tǒng)計表明,所有PS 個例均出現(xiàn)在盆地西部,且多呈沿山分布,地形強(qiáng)迫是其形成的重要條件。2013年7月8日20 時至9日08 時,四川盆地發(fā)生了一例PS,該個例發(fā)生在低槽東移型的準(zhǔn)正壓類天氣形勢下。7月8日20 時,850 hPa 盆地主要受低渦倒槽的影響(圖8a),西部山前的偏東風(fēng)在地形的阻擋及抬升作用下形成輻合,觸發(fā)對流單體沿山分布,逐漸形成線狀對流(圖9a)；700 hPa盆地為一致的偏南風(fēng)(圖8b),對流單體在偏南風(fēng)的引導(dǎo)下自南向北移動形成列車效應(yīng)。在徑向速度圖上(圖9b),近地層的偏東風(fēng)具有偏北的分量,使對流單體向后傳播,與平移方向相反,從而減緩其移動速度,使列車效應(yīng)更加顯著,有利于極端強(qiáng)降水的發(fā)生。

圖8 2013年7月8日20 時平行層狀云類MCS 低層風(fēng)場(灰色陰影代表地形高度高于850(700)hPa,綠色陰影代表風(fēng)速大小)

圖9 2013年7月9日01 時成都雷達(dá)組合反射率因子和徑向速度

BB/QS 在盆地內(nèi)分布較為分散,中小尺度系統(tǒng)影響更為復(fù)雜,其生成發(fā)展與地形、地面中尺度輻合線以及雷暴冷池均有密切關(guān)系。以2009年8月2日傍晚發(fā)生的BB/QS 分析其形成和發(fā)展的原因。該個例同樣發(fā)生在低槽東移型的準(zhǔn)正壓類天氣形勢下,850 hPa為偏東風(fēng),700 hPa為偏南風(fēng),低層流場與2013年7月9日PS 個例類似。2 個個例中MCS 均呈沿山分布,但PS 主要出現(xiàn)在盆地西北部沿山,呈東北西南走向(圖9a)；BB/QS 則出現(xiàn)在盆地西南部沿山,呈西北東南走向(圖10a)。從圖10(b)可以看到,18 時左右低層為偏東北風(fēng),并且偏北分量占主導(dǎo)地位,與盆地西北部山脈走向幾乎平行,而與西南部山脈幾乎垂直,偏北風(fēng)在地形強(qiáng)迫下,于西南部山前形成輻合,使得對流單體呈西南部沿山分布。

圖10 2019年8月2日17:59 樂山雷達(dá)組合反射率因子和徑向速度

從地面風(fēng)場(圖11)還可以看到,盆地西部山前為偏北風(fēng),在地形作用下,西南部山前逐漸轉(zhuǎn)為偏西北風(fēng),并形成地面中尺度輻合線,輻合線的強(qiáng)迫抬升作用有利于BB/QS 的維持和加強(qiáng)。圖12 給出了8月2日17-18 時的小時溫差,雷暴底部下沉氣流形成的冷池在地面偏北風(fēng)的引導(dǎo)下向山前堆積,不斷激發(fā)新的對流單體,在700 hPa偏南風(fēng)的引導(dǎo)下新的對流單體不斷并入到對流帶中,單體后向傳播與平移相抵消,BB/QS處于相對靜止的狀態(tài),從而產(chǎn)生極端強(qiáng)降水。綜上所述,BB/QS 初始雷暴是低層偏北風(fēng)在地形抬升作用下形成的,地面中尺度輻合線以及雷暴冷池使得BB/QS得以維持和發(fā)展。

圖11 2019年8月2日17 時和18 時四川盆地地面中尺度自動站風(fēng)場(雙實(shí)線為中尺度輻合線,填色為地形高度)

圖12 2019年8月2日17 時和18 時四川盆地西南部地面中尺度自動站小時溫差

對于TS 而言,地面中尺度輻合線的抬升作用是其形成和維持的重要原因。2018年8月2日凌晨,四川盆地出現(xiàn)了1 例TS。從圖13 中可以看到,線狀對流TS 自東向西移動,在01 時處于成都雷達(dá)的東側(cè),02 時靠近雷達(dá),到04 時已逐漸移至成都雷達(dá)的西側(cè)。結(jié)合地面中尺度自動站風(fēng)場(圖14),可發(fā)現(xiàn)01 時在盆地中部有地面中尺度輻合線存在,是在盆地東部的偏東風(fēng)與盆地西部的偏北風(fēng)作用下形成；02 時輻合線略微西移,04 時輻合線逐漸西移至盆地西部沿山。對比雷達(dá)組合反射率因子圖,TS 線狀對流就位于地面中尺度輻合線的上方。

圖13 2018年8月2日01:02,02:04,04:03 樂山雷達(dá)組合反射率因子

圖14 2019年8月2日01 時,02 時,04 時四川盆地地面中尺度自動站風(fēng)場(雙實(shí)線為中尺度輻合線)

5 結(jié)論和討論

利用常規(guī)探空和地面觀測資料,結(jié)合SWAN 系統(tǒng)新一代天氣雷達(dá)組合反射率因子資料,分析了2013-2019年5-9月41 例觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的中尺度對流系統(tǒng)(MCS)環(huán)境條件,主要結(jié)論如下:

(1)觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的MCS 發(fā)生的天氣形勢可分為斜壓鋒生類和準(zhǔn)正壓類。斜壓鋒生類天氣形勢可分為低層切變型和西南低渦型,分別對應(yīng)鄰近層狀云類(TL/AS)和渦旋類(VS)MCS 發(fā)生前的環(huán)流背景。準(zhǔn)正壓類天氣形勢可分為低槽東移型、兩高切變型、東風(fēng)擾動I 型和II 型。平行層狀云類(PS)MCS 易出現(xiàn)在低槽東移型和兩高切變型環(huán)流背景下,后向擴(kuò)建類(BB/QS)MCS 易出現(xiàn)在低槽東移型和東風(fēng)擾動I 型環(huán)流背景下,東風(fēng)擾動II 型則對應(yīng)尾隨層狀云類(TS)MCS 發(fā)生前的環(huán)流背景。

(2)TL/AS 和VS 的抬升凝結(jié)高度高于PS、BB/QS和TS,斜壓鋒生類MCS 需要更強(qiáng)的多尺度天氣系統(tǒng)共同抬升作用。同樣地,TL/AS 和VS 的平衡高度也高于PS、BB/QS 和TS,平衡高度越高,越有利于斜壓鋒生類MCS 的發(fā)展。高溫高濕環(huán)境是5 類MCS 發(fā)生發(fā)展的共同特征。VS 發(fā)生在熱力不穩(wěn)定性最高的氣團(tuán)中,TL/AS 次之,準(zhǔn)正壓類MCS 環(huán)境的熱力不穩(wěn)定性相對較低。相較于TS,其他4 類MCS 發(fā)生在低層水汽輸送更為充沛的環(huán)境下。BB/QS 的0 ～3 km垂直風(fēng)切變顯著高于其他4 類MCS,BB/QS 和PS 的0 ～6 km垂直風(fēng)切變也較其他3 類MCS 更大。較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變有利于BB/QS 和PS 的發(fā)展和維持。

(3)在準(zhǔn)正壓類天氣形勢下,天氣尺度強(qiáng)迫較弱,MCS 的發(fā)展和移動主要受低層流場、地面中尺度系統(tǒng)和地形等影響。在低層特定流型下,地形強(qiáng)迫是PS 形成的重要條件；BB/QS 生成發(fā)展與地形、地面中尺度輻合線以及雷暴冷池均有密切關(guān)系；對于TS 而言,地面中尺度輻合線的抬升作用是其形成和維持的重要原因。

觸發(fā)四川盆地極端短時強(qiáng)降水的不同類型MCS是在不同的環(huán)境條件下,多種尺度系統(tǒng)相互作用下產(chǎn)生和發(fā)展,其組織類型和時空分布特征與環(huán)流背景、中尺度物理量分布等因素有關(guān)。雖然前人對四川盆地MCS 已有一些個例研究,但是從多年統(tǒng)計角度給出MCS 的環(huán)境條件,尚未見到有公開報道。此外,四川盆地與中國中東部[9]、華北[11]以及長江中下游地區(qū)[8]強(qiáng)降水MCS 形成所需的中尺度物理量條件有所不同,地域差異明顯,這也是本文研究價值所在。