中尺度對流複合體

中尺度對流複合體（MCC）是20世紀80年代初從增強顯示衞星雲圖分析中識別出來的一種

中尺度對流系統。它是由很多較小的對流系統，如塔狀積雲、對流羣（線）或b中尺度的颮線等組合起來的一種對流複合體。它的最突出的特徵是有一個範圍很廣、持續很久、近於圓形的砧狀雲罩。

美國中西部大多數突發性暴雨都與這種系統的活動有關。近年來研究發現，我國華南、長江流域或北方地區都有這種對流系統活動，只是其水平尺度比較小一些。

成熟階段的MCC的物理特徵為：

（1）大小和範圍：①紅外温度低於－32℃的雲罩面積不小於

平方千米；②紅外温度低於－52℃的冷雲區面積不小於

平方千米。

（2）開始時間：從①、②兩個條件最初滿足時起算。

（3）持續期：滿足①、②兩個條件的時期。這個時期必須持續6小時以上。全部符合上述二條件的雲區要持續6個小時或以上。

（4）最大範圍：紅外温度低於－32℃的冷雲罩尺度達最大時的範圍。

（5）形狀：冷雲罩達最大範圍時，偏心率（短軸/長軸）不小於0.7。

（6）結束時刻：①、②兩個條件不再滿足之時刻。

可見，MCC是一種生命期長達6小時以上、水平尺度大至上千千米的近於圓形的巨大雲團。它的內部紅外温度很低，標明它的雲塔很高，經常可達十餘千米以上。

表1 MCC的定義和物理特性（中尺度氣象學，2009） ^[1] 

MCC的形成有一個階段，其生命史一般包括四個發展階段：

（1）發生階段

在這一階段表現為一些零散的對流系統在具有有利於對流發生的條件（例如層結條件性不穩定、低層有輻合上升運動、有地形的熱力和動力抬升作用等）的地區中開始發展。

（2）發展階段

在這一階段，各個對流系統的雷暴外流和颮鋒逐漸匯合起來，形成了較強的中高壓和冷空氣外流邊界線，迫使暖濕空氣流入系統。由於外流邊界和暖濕入流的相互作用，使系統前部的輻合加強，因此出現最強對流單體，並形成平均的中尺度上升氣流。於是對流雲團開始形成並逐漸加大。

（3）成熟階段

在這一階段，中尺度上升運動發展旺盛，高層有輻散，低層有輻合，並有大面積降水發生。

（4）消亡階段

在這一階段，MCC下方的冷空氣丘變得很強，迫使輻合區遠離對流區，暖濕入流被切斷，強對流單體不再發展。MCC逐漸失去中尺度有組織的結構。在紅外雲圖上雲系開始變得分散和零亂。但還可以看到有一片近於連續的雲砧。

可見，MCC在其成熟階段以前主要是強對流的發展階段，而在成熟階段以後則過渡到一個層狀的減弱階段。

圖1 MCC生命期各階段平均的散度和垂直速度 ^[2] 

成熟階段的MCC具有相對穩定的中尺度的統一環流。其結構有如下特點：

（1）在對流層下半部（尤其在700hPa以下），有從四面八方進入系統的相對入流。

（2）在對流層中層，相對氣流很弱，因為系統近於與中層氣流一起移動；在對流層上部，相對氣流向系統周圍輻散，下風方的輻散比上風方更強。

（3）最強的對流單體經常出現在系統的右後象限，有時具有線狀排列，取向與系統的運動方向一致。

（4）在平均中尺度上升區也出現大範圍的弱降水和陣雨區，通常在強對流區左側。

（5）MCC出現在偏南低空風最大值前端的強暖平流和強輻合區中。

（6）在淺薄邊界層中，系統是冷心的，中層大部地區是暖心，再向上在對流層上部和平流層下部又是冷心。

（7）上述熱力結構在邊界層產生一中高壓，其上為中低壓，對流層上部為中高壓。中低壓的作用是增強流入，而高空中高壓可使系統北緣之高度梯度增加，形成強反氣旋曲率流出的急流帶。

MCC所產生的天氣和其各發展階段密切相關。在發生發展階段，降水量相對小一些，但強對流天氣主要發生在這兩個階段內。美國的MCC在此階段內經常產生龍捲風，而我國在此兩階段內多產生強雷雨和冰雹，暴雨主要發生在成熟階段。

MCC造成的總的降水量分佈和某一時段的降水量分佈有很大的不同。其所造成的降水量分佈特點是降水量的分佈比較光滑。而且就平均而言，愈接近中心部位，降水的概率愈高，降水量愈大。

圖2 8個MCC合成降水量分佈圖（單位：mm） ^[3] 

MCC事件常常不是孤立的，在不少情況下，MCC事件常常在一段時間內連續數日地反覆出現，有時是不斷有新生的MCC發展，有時則基本上是同一系統減弱後又重新加強。在MCC所經歷的路線上常常發生龍捲、冰雹、暴雨和洪水等災害性天氣。這種MCC的事件系列有明顯的天氣背景。

以美國為例，一般來説，在MCC事件系列發生前，美國中部受冷空氣控制。當一個阻塞高壓在美國以西的海洋上發展時，MCC事件系列便開始了。這時整個美國東南部處於一個大高壓的控制下，西南季風帶來了熱帶潮濕空氣。常常是來自墨西哥灣的低空潮濕空氣與來自太平洋電荷加利福尼亞灣的中層潮濕氣流結合，提供了適合於MCC事件系列便突然中止。以後由於缺乏來自西南方向的深厚水汽，MCC往往不再出現，只能出現一些較小的對流性風暴。 ^[3]