引言

引发强对流天气的中尺度对流系统(MCS)是造成我国灾害的直接系统之一，经常导致突发性的短历时暴雨。国内外对MCS已作了相当多的研究，Miller等(1991)和Velasco等(1987)指出我国西南—南海地区为MCC活动中心。李玉兰等(1989)将中国西南和华南地区MCC与美国MCC进行了对比，发现中国的MCC数量较少，生成地区较集中、时间尺度和空间尺度较小。项续康等(1995)指出中国的MCC多在山地或高原的背风坡初生，偏心率和空间尺度比北美小。陶祖钰等(1998)研究发现，我国有三个MαCS的集中区：四川盆地及其周围，华南西部和北部湾附近地区，黄河和长江中下游地区。马禹等(1997)和郑永光等(2008)将中尺度对流系统分成MαCS和MβCS两类普查了中国及其邻近地区，发现黄河和长江中下游地区是MCS活跃区。

目前国内的MCS普查(马禹等，1997；郑永光等，2004；2008) 只根据MCS的大小分类为MαCS和MβCS，未考虑MCS的形状特征，还存在较大缺陷，因此有必要根据形状特征进一步深入分析MCS的分类分布特征。

较多的已有研究(陶祖钰等，1998；马禹等，1997；郑永光等，2008)发现我国中东部地区(27°~40°N、110°~124°E)是中尺度对流系统多发区。从目前的业务实践来看，线状对流系统经常导致严重的冰雹、雷雨大风等灾害性强对流天气。但对该区域的MCS分类普查研究工作还较少，因此加强对该地区MCS系统的普查分析，可为该地区强对流天气预报提供参考。

1 MCS的分类标准及资料

目前MCS的分类标准还有较大的不一致。1980年Maddox(1980)定义了严格的MCC识别标准，Augustine等(1988; 1991)及国内外一些研究者(Miller et al, 1991; McAnelly et al, 1989; 郑永光等，2010；祁秀香等，2009a; 2009b;江吉喜等，1996；石定朴等，1996；杨本湘等，2005)去掉了≤-32℃冷云盖面积的限制条件。而且郑永光等(2007)研究指出亮温≤-52℃的强对流是导致淮河流域强降水的重要天气系统。因此，本文也只考虑≤-52℃冷云区面积。Jirak等(2003)对MCS重新分类，将MCS划分为四类，即α中尺度对流系统(MαCS)和β中尺度对流系统(MβCS)，其中MαCS包括中尺度对流复合体(MCC)和持续拉长状对流系统(Permanent Elongated Convective System，简称PECS)，MβCS包括β中尺度对流复合体(Meso-β-scale MCC，简称MβCCS)和β中尺度持续拉长状对流系统(Meso-β-scale PECS，MβECS)。这种划分标准既考虑了MCS的大小，同时又兼顾了维持时间和形状，是一种较为科学的划分标准。本文MCS划分标准在Jirak等(2003)基础上做了一些修订，去掉了β尺度对流系统中的限定条件——TBB≤-52℃的最大面积必须≥50000 km²(如表 1所示，其中偏心率指MCS外形所拟合椭圆的短轴与长轴之比)。

本文所用资料为2008—2010年6—8月FY-2C(2008—2009年)和FY-2E(2010年)地球静止卫星红外云图资料，水平分辨率为0.05°×0.05°，时间分辨率基本为0.5 h(部分时段间隔1 h)，区域范围为27°~40°N、110°~124°E。

2 MCS地理分布特征

依据上述划分标准对2008—2010年夏季(6—8月)我国中东部地区(27°~40°N、110°~124°E)中尺度对流系统进行普查，3年该地区共发生了208个MCS，其中MαCS有68个，MβCS共140个。MαCS中11个MCC，占MCS总数的5.3%；57个PECS，占27.4%；MβCS中32个MβCCS，占15.4%；108个MβECS，占51.9%；拉长状MCS占总数的79.3%，这表明较小尺度的MCS和拉长状MCS是该区域夏季的主要对流系统。

图 1是我国中东部地区MCS生成的地理分布图。从图中可以看到，长江中下游地区是MCS生成较集中的地区，其数量远大于黄河中下游地区。MCC(图中●)生成较分散；PECS(图中■)主要在35°N以南地区生成，且较为分散，在沿长江地区相对集中。MβCCS(图中▲)有三个集中区：湖北—湖南沿长江一带、江苏—浙江、河南—山东；MβECS(图中○)生成较分散，沿江地区产生较多。总的看，MCS主要在陆地上生成较多，而在海上生成较少。

3 MCS移动路径

分别将四类MCS的形成(第一次满足尺度标准的时刻)、成熟(尺度标准最大的时刻)、消散(不再满足尺度标准的时刻)位置(形心位置)点绘在图中，并将三个位置连接，即MCS的移动路径(图 2)。从图中可以看到，MCC(图 2a)主要在陆地生成(只有一个在洋面形成)，MCC形成后移动较少，主要自西向东偏南方向移动，只有一个自北向南移动，该系统产生于锋面，随着锋面系统自北向南移动。MβCCS(图 2b)系统只有两个形成于洋面，移动也较少，主要移向和MCC较一致，即自西向东偏南方向移动。PECS(图 2c)和MβECS(图 2d)移动方向较一致，主要自西向东偏北方向移动，有少数自南向北、自北向南和自东向西的移动路径，仔细分析这些路径发现大都是由于锋面、台风的移动及副热带高压的西伸东退和北抬影响造成，有极个别是由于在追踪过程中，云团的合并造成。对比四类MCS移动路径可看到，PECS(图 2c)移动最大，MCC移动最小(图 2a)，偏心率大的MCS系统比偏心率小的系统移动少(圆状系统比拉长状系统移动少)，这可能与影响产生圆状MCS和拉长状MCS的天气系统强弱有关，具体原因还有待进一步分析。MCS生成后主要向东移动，这与现我国中纬度西风带天气系统的移动路径基本一致，但由于受锋面、台风及副高等较大天气系统的影响，会出现不同的移动方向。

4 MCS时间变化特征 4.1 月分布特征

图 3是2008—2010年我国中东部地区各类MCS 6—8月的个数。总的看，7月生成的MCS最多，有99个，其他两个月相当，6月稍少。四类系统在7月生成皆比另两个月份多，7月冷暖空气交汇频繁，产生的MCS较多，生成概率相对6和8月较高。6月是大气的转换季节，冷、暖空气势力相当，虽然6和8月MCS的数量相当，但MCC在6月生成较8月多。表 2和表 3分别是2008—2010年我国中东部地区各类MCS逐月和整个夏季统计特征。从表 2可以看到，PECS成熟时的平均面积和偏心率从6月到8月逐渐增大，生命期递减，到8月PECS维持的时间最短。MβECS成熟时平均面积也随着月份增加而增大，8月达到最大。除PECS系统外，其余三类系统偏心率先增大后减小，MβCCS和MβECS生命期先减小后增大，这两类系统偏心率越大，生命期越短。MCC的生命期却是随着月份增加而减小，6月MCC生命期平均为12 h，比其他三类系统各月的生命期长，6月MCC长时间在该地区的维持导致该地区强对流天气的产生。

从表 3可以看到，整个夏季PECS成熟时的TBB≤-52℃平均面积最大，比MCC的都大，MβECS成熟时的TBB≤-52℃平均面积也比MβCCS大，这可能与PECS和MβECS在发展时经常会有几个尺度较大的云团合并有关；MCC的持续时间比PECS长，MβECS持续时间比MβCCS长；偏心率最大的是MCC，最小的是PECS；MCC和MβCCS的偏心率均值都在0.8左右，比Jirak等(2003)研究的美国的四类相应系统的成熟面积、持续时间和偏心率小，这可能是因为MCS产生的环境条件有所不同，具体原因还需要进一步的分析。

4.2 日变化特征

图 4是MCS三个阶段(形成、成熟、消散)日变化特征。从图中可以看到，MCS的形成、成熟和消散的日变化特征都是双峰结构，大多形成于9—10和6—7 UTC(午后)，另一个形成高峰期在17—18 UTC。成熟的高峰期在10—11和8—9 UTC，另一个成熟的高峰期在22—23 UTC。消散的高峰期在12—13和14—15 UTC，另一个消散的高峰期为22—23 UTC。MCS生消和发展变化都较快。MβCS的生消时刻峰值与MCS变化趋势一致(图略)。从MαCS的日变化特征图(图 5)上可见：MαCS三个阶段的日变化特征呈现多峰结构，形成的主要峰值为8—9和6—7 UTC(午后)，其次在13—14，20—21 UTC等也是高发期。成熟峰值为12—13 UTC，17—18 UTC等也是成熟的峰值期。消散高峰值为19—20 UTC，13—14 UTC等也是消散的高值时段，相对β中尺度的对流系统，MαCS生消和发展变化较慢。

综上可以看出，MCS形成于当地时间的下午至傍晚，此时对流发展旺盛，有利于中尺度对流系统的产生，到了夜间MCS发展成熟，至凌晨日出时分消散，这也和国内外研究者得到的结论一致。

5 生命史特征

图 6是MαCS(图 6a)和MβCS(图 6b)的生命史特征，发展代表形成到成熟过程，减弱为成熟到消散过程，持续就是从产生到消散共经历的时长。从图中可以看到，MαCS从产生到成熟需3~4 h，从成熟到消散需4~5 h，发展比减弱快，一旦形成很快就发展起来，这些系统一般能够持续约8.5 h。持续时间次峰值为7和11 h(图 6a)。对于MβCS发展和减弱需要的时间相当(图 6b)，为2~3 h，β中尺度MCS系统发展和减弱的速度相当，过程一般持续5~6 h。

总的来说，MβCS系统发展较MαCS系统快，持续的时间也较MαCS短，这可能是因为影响β中尺度对流系统的天气系统比影响α中尺度对流系统的范围小和强度弱。两类系统的平均生命史与马禹等(1997)对全国MCS平均生命史的普查结果(MαCS持续7~8 h，MβCS持续5~6 h)一致。

6 结论与讨论

通过对我国中东部地区的2008—2010年夏季(6—8月)MCS的普查结果表明黄河及长江中下游地区是MαCS和MβCS的活跃区，这种地理分布特征同以前的研究结果(陶祖钰等，1998；马禹等，1997；石定朴等，1996)相一致。还得出以下结论：

(1) MCS以拉长状系统为主，圆状系统有43个，拉长状系统165个，MCS移动路径主要自西向东，较少自南向北，自北向南和自东向西移动路径。

(2)7月产生的MCS最多，6月最少，但6和8月较接近。同种类型的MCS成熟时的偏心率和TBB≤-52℃的平均面积以及生命期都比美国同种类型的MCS偏小。

(3) 大多MCS形成于下午至傍晚，到夜间成熟，凌晨时消散。MαCS从形成到成熟需3~4 h，然后到消散需4~5 h，发展比减弱快，平均生命史约8.5 h左右；MβCS发展和减弱时间相当，都为2~3 h，平均生命史约5~6 h。

致谢：感谢国家气象中心强天气预报中心的郑永光博士和林隐静博士提供的资料及MCS计算机自动识别算法和结果。