西北東部半干旱區一次極端特大暴雨的觸發和維持機制

沙宏娥，傅 朝，劉維成，徐麗麗，劉 娜，劉新雨，馬繹皓

（1.蘭州中心氣象臺，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省酒泉市氣象局，甘肅 酒泉 735008）

引 言

甘肅隴東東部的慶陽位于黃土高原腹地，屬于暖溫帶季風性大陸氣候，地處半干旱半濕潤過渡地帶，夏季降水量自西北向東南呈階梯狀遞增，其北部夏季平均降水量少于200 mm，而東南部超過300 mm，暴雨日數也呈現由西北向東南遞增的特征［1］。在全球氣候變暖背景下，近年來慶陽乃至西北干旱半干旱區暴雨落區和量級異?，F象時有發生，如2018年慶陽暴雨落區較常年偏向北部半干旱區［2］，2019年6月位于干旱區的酒泉出現極端暴雨［3］且近幾十年來該區域極端降水相對強度明顯增強［4］等，暴雨或極端強降水事件在干旱半干旱區不再“罕見”。2022年7月15日，慶陽中部出現罕見特大暴雨，降水中心位于中部偏北的慶城縣北部、華池縣西南部、環縣南部，最大日雨量達373.2 mm，多站日雨量和小時雨量突破歷史極值，暴雨造成的洪澇、中小河流洪水及崩塌等給人民生命財產、工農業生產、公共基礎設施等造成重大損失。這次過程發生在地面冷鋒前暖區內的弱天氣尺度強迫環境中，暴雨發生時地面冷鋒位于暴雨區西北方向250 km 左右，是西北地區少有的且較為典型的暖區暴雨［5］，降水極端性、中心落區偏北和暖區暴雨性質等特征與該地區常見暴雨差異較大，因此開展此次極端暴雨事件的觸發、維持機制研究，對提高干旱半干旱區暴雨和極端降水預報與氣象災害防御能力有重要意義。

暖區暴雨概念最早來源于華南前汛期暴雨研究，通常指發生在鋒前西南暖濕氣流或西南風和東南風匯合氣流中的一類暴雨［6］。近年來，華北、西北等地陸續發現一類無明顯天氣系統強迫觸發的盛夏暖區對流性暴雨［7-8］，與華南暖區暴雨特征相似，深厚的暖濕氣團中溫度梯度小、天氣尺度強迫弱、對流不穩定明顯、觸發和發展機制復雜是此類暴雨的共同特點［9］。大量研究表明，華南和華東南部暖區暴雨與西南季風爆發密切相關，也可伴隨梅雨鋒前的低空西南急流發生［10-11］，暖區暴雨和鋒面暴雨可能共存而形成兩條雨帶［12］，地形抬升、海陸風效應［6］和低空急流附近風速脈動及其激發的重力波［13］或風速輻合、切變［14-15］及高低空急流耦合［16］是暖區暴雨觸發及維持機制，邊界層急流與地形激發的深厚中尺度渦旋可引發極端暴雨［17］。華北暖區暴雨通常指地面冷鋒系統或對流層中高層干冷空氣侵入前發生在暖區的降水，多由氣流與山脈迎風坡形成的中尺度輻合［18-19］、地面輻合線［20-21］觸發，中尺度對流系統（mesoscale convective system，MCS）的后向傳播和列車效應［22］以及凝結潛熱與對流系統內動力正反饋作用［23-24］是重要維持機制。

西北地區暴雨與夏季風和高原季風相關性大［25］，與西太平洋副熱帶高壓及其外圍暖濕氣流輸送密切相關，暴雨落區和范圍由水汽輸送通道和冷暖氣流交匯位置大致決定［26-27］，通常發生在低槽前西南暖濕氣流背景下低層偏北風與偏南風形成的切變線附近［28］，由700 hPa 切變線、低渦、地面冷鋒或輻合線觸發［29］。西北暖區暴雨雖然較少發生，但因其累積雨量大、降水強度大、持續時間長、強降水范圍集中等特點［30-31］，給人民生命財產安全帶來極大隱患。研究表明，西北暖區暴雨觸發維持機制與華北地區相似［8，31-32］，在南疆西部還曾發現低層假相當位溫θse鋒區、地面切變線和干線［33］觸發的暖區暴雨，低空急流的發展與維持是對流系統主要維持機制［8，30，34］。然而，現有研究成果對于暖區暴雨對流組織過程、對流與環境反饋影響等方面的深入研究較少，多尺度天氣系統綜合影響機制尚不明晰，是目前制約西北暖區暴雨時間、空間、強度精細化預報和極端性預報的關鍵因素，因此也正是本文重點探討的科學問題。

1 資料和方法

1.1 資 料

歐洲中期天氣預報中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）第五代全球大氣再分析產品（ERA5）的小時數據，空間分辨率為0.125°×0.125°，垂直方向為1000～300 hPa 共20 層要素數據和對流有效位能（convective available potential energy，CAPE）數據，用于天氣尺度背景與環境場和物理量診斷分析；國家氣象觀測站及區域氣象觀測站地面逐小時數據，用于降水實況和地面中小尺度系統分析；慶陽C 波段多普勒天氣雷達產品和國家氣象信息中心氣象大數據云平臺（天擎）的雷電探測系統閃電定位數據（http：//10.1.64.154/cmadaas/），用于對流系統發展演變特征分析。

文中附圖涉及的地圖基于國家測繪地理信息局標準地圖服務網站下載的審圖號為GS（2019）1711號的中國地圖制作，底圖無修改。

將降水強度大于等于20 mm·h-1的降水定義為短時強降水［35］，日降水量（R）等級采用國家標準降水量等級（GB/T 28592—2012），即50≤R＜100 mm 為暴雨、100≤R＜250 mm 為大暴雨、R≥250 mm 為特大暴雨。

1.2 凝結潛熱加熱率計算方法

采用地面觀測降水量估算對流潛熱分布［36］，其公式如下：

式中：Hcc(J)為估算的凝結潛熱；R（mm）為降水量；L為常數2.5×106m2·s-2；g為重力加速度；PB、PT（Pa）分別為云底、云頂氣壓。

暖區對流降水云滴凝結碰并主要發生在-10 ℃層以下［37］，因此利用ERA5 再分析資料，將-10 ℃層以下、相對濕度大于80%的最高氣壓層確定為云頂氣壓，抬升凝結高度以上、相對濕度大于80%的最低氣壓層確定為云底氣壓，再將凝結潛熱轉換為加熱率，其表達式如下：

式中：Hc（℃·h-1）為加熱率；cp為水汽比定壓熱容，其值為1.005 J·g-1·℃-1。

2 降水實況及環流形勢

2.1 降水實況

2022年7月15日00：00—18：00（北京時，下同），甘肅慶陽出現極端降水天氣過程，暴雨主要集中在慶陽中部，15站大暴雨、5站特大暴雨出現在馬蓮河流域慶城北部、華池西南部和環縣南部（圖1），最大日雨量373.2 mm（慶城翟家河），最大小時雨量84.9 mm（04：00—05：00，慶城馬嶺）。此次降水過程由鋒前暖區降水和鋒面降水組成，大暴雨、特大暴雨發生在00：00—12：00暖區降水階段，該階段少數站點多次發生短時強降水，短時強降水高頻區、小時雨量及日雨量大值中心高度重合，多站日雨量和小時雨量突破歷史極值，具有極端性。

圖1 2022年7月14日20：00至15日20：00慶陽市累積降水量（a，彩色圓點，單位：mm；填色為地形高度，單位：m；紅三角為翟家河站）、短時強降水（填色為最大小時雨量，單位：mm；圓圈為發生次數，三角為最大次數）分布（b）及15日00：00—13：00代表站小時降水量演變（c）Fig.1 The distribution of accumulated precipitation（a，color dots，Unit：mm；the color shaded for the terrain height，Unit：m；the red triangle for Zhaijiahe station） and short-term heavy precipitation（the color shaded for maximum hourly precipitation，Unit：mm；the circles for heavy rainfall frequency，the triangle is the maximum frequency）（b） from 20：00 BST 14 to 20：00 BST 15 July 2022 in Qingyang and the evolution of hourly rainfall at representative stations from 00：00 BST to 13：00 BST 15 July 2022（c）

2.2 環流形勢

2022年7月14日08：00 至15日08：00，200 hPa南亞高壓中心由111°E西退至102°E附近，甘肅隴東南對流層高層由高壓脊后顯著正渦度平流輸送區轉為高壓脊前顯著負渦度平流輸送區，其輻合效應在500 hPa副熱帶高壓（簡稱“副高”）西北側588 dagpm等高線陜北境內形成波動高壓脊，慶陽位于該高壓脊西南側，存在明顯的中層正渦度平流，其輻散效應利于700 hPa 寧夏南部暖性低渦穩定少動。隨著副高加強西伸，700 hPa 高壓中心西移，高低壓系統間梯度增大，導致14日夜間低層西南氣流增強，進而增強了水汽輸送和偏南急流的動力擾動?？梢?，高、中、低層天氣系統配置（圖2）有利于慶陽對流系統的發生發展，特大暴雨發生在地面冷鋒前約250 km 處的暖區內，天氣尺度斜壓強迫弱、垂直風切變小，是典型的暖區暴雨。

圖2 天氣系統配置示意圖Fig.2 Sketch map of synoptic system configuration

3 中尺度對流系統特征

2022年7月14日22：30 開始，慶陽西部不斷有質心反射率因子大于50 dBZ 的對流單體快速發展、成熟、減弱消亡，隨著低空急流發展，分散的對流單體逐漸組織化，新的單體于低空急流核前部生成，質心高度5.0～6.5 km，回波頂高低于10.0 km，且多個單體隨西南氣流向慶城西北部、華池西南部移動，依次經過同一區域形成列車效應（圖略），此為對流發展第一階段，持續至15日02：30。15日00：00—02：30 影響翟家河的多個對流單體組合反射率接近40 dBZ，回波頂高約10.0 km（圖3）。

15日03：00 開始，慶陽東部有對流單體東移至慶城后快速發展成中尺度對流系統（MCS）（圖4），大于35 dBZ 回波帶呈東北—西南向穩定位于慶城東部、華池東南部，MCS 西南部不斷有大于40 dBZ單體新生東移依次經過特大暴雨區，具有后向傳播特征和列車效應，MCS 呈近似準靜止風暴，生命史延長，強降水累加效應明顯，此為對流發展第二階段，持續至15日10：00 左右減弱。該階段對流單體質心反射率因子為40～50 dBZ，質心高度為5.0～6.0 km，回波頂高大于18.0 km。與第一階段相比，該階段影響翟家河的對流單體回波頂高明顯升高，03：00、06：30、08：00 等時刻多個對流單體回波頂高接近20.0 km（圖3），以上特征表明第二階段的MCS是深厚的低質心強對流系統，降水效率高。

圖3 2022年7月15日00：00—11：00翟家河站雷達回波頂高及組合反射率因子演變Fig.3 The evolution of radar echo top height and composite reflectivity factor over Zhaijiahe station from 00：00 BST to 11：00 BST July 15，2022

圖4 2022年7月15日雷達組合反射率因子時間演變（單位：dBZ）（紅色標識為特大暴雨站點，其中三角為翟家河站）Fig.4 The evolution of radar composite reflectivity factor on July 15，2022 （Unit：dBZ）（The red marks are torrential rain stations，among which the triangle is Zhaijiahe station）

研究表明，閃電頻數與雷暴云發展強度和雷達回波頂高呈正相關［38］，且對流性暴雨過程中以負地閃活動為主［39］。此次過程中，對流發展第一階段慶陽市未觀測到閃電活動，第二階段閃電活動頻繁（圖5），其中15日04：00—05：00 閃電次數較前一時次增加6 倍，閃電次數突增與回波頂高強烈發展時間一致，表明該時段對流風暴內上升氣流增強，強回波發展高度快速升高，對流發展強烈。同時，閃電活動以負閃為主的特征表明第二階段是對流性強降水。

圖5 2022年7月15日01：00—11：00慶陽平均閃電次數逐時演變Fig.5 The hourly variation of mean lightning frequency from 01：00 BST to 11：00 BST July 15，2022 in Qingyang

4 中尺度環境條件

4.1 低層水汽及輻合特征

500 hPa 副高外圍西南氣流強盛的水汽輸送使甘肅隴東上空形成深厚濕層，翟家河站14日夜間550 hPa以下相對濕度大于80%，強降雨時段相對濕度大于90%［圖6（a）］。700 hPa 偏南氣流將南海水汽向西北輸送途中在云南轉向后，經四川向西北地區東部輸送，并在甘肅隴東南達到最強［圖6（c）］，700 hPa 比濕達13 g·kg-1（圖略）。850～800 hPa 水汽輻合與對流發展、小時雨量增大相對應［圖6（b）］，是強降雨的水汽主要貢獻層。其中，15日00：00—06：00，750～700 hPa存在水汽輻合區，水汽補充加劇了水汽輻合抬升的強度和高度。

圖6 2022年7月14日20：00至15日08：00翟家河站相對濕度（a，單位：%）與水汽通量散度（b，單位：10-7g·hPa-1·cm-2·s-1）的時間-高度剖面，7月15日05：00 700 hPa水汽通量（c，單位：g·hPa-1·cm-1·s-1）Fig.6 The time-height profiles of relative humidity （a，Unit：%） and water vapor flux divergence （b，Unit：10-7g·hPa-1·cm-2·s-1）over Zhaijiahe station from 20：00 BST July 14 to 08：00 BST July 15，and water vapor flux at 05：00 BST July 15，2022 at 700 hPa （c，Unit：g·hPa-1·cm-1·s-1）

4.2 大氣不穩定度

2022年7月15日04：00 對流有效位能（CAPE）高能中心位于副高控制區［圖7（a）］，慶陽上空對流有效位能總體不高（CAPE＜300 J·kg-1），符合暖區暴雨不穩定能量特征，有利于低質心暖云降水的形成。

強降雨時段（15日00：00—10：00），層結不穩定性隨時間變化，CAPE 先緩慢增大后快速減小，地面至550 hPa 條件對流不穩定逐漸發展并維持，二者“接力”，使大氣不穩定度維持10 h 以上［圖7（b）］。14日22：00，CAPE＜100 J·kg-1，這與鋒前暖區深厚暖氣團層結弱不穩定的熱力特征有關，隨著850 hPa水汽輻合和強降雨出現，對流層中層以下層結不穩定性增大，CAPE 增大，峰值出現在15日04：00（約170 J·kg-1），這與最大小時雨量出現時間和閃電次數突增、回波頂高強烈發展等中尺度對流系統觀測特征高度一致。隨后700 hPa 假相當位溫（θse）增大使對流層低層不穩定性減弱，CAPE 快速減小。另外，15日04：00后700 hPa假相當位溫增大可能與伴隨低空急流發展的“濕舌”向慶陽發展有關，也可能與強降雨凝結潛熱釋放有關。

圖7 2022年7月15日04：00西北地區東部 CAPE（單位：J·kg-1）分布（a）與翟家河站14日20：00至15日12：00假相當位溫（填色區，單位：℃）的高度-時間剖面及CAPE隨時間變化（虛線）（b）Fig.7 The distribution of CAPE （Unit：J·kg-1） at 04：00 BST July 15，2022 over the eastern region of Northwest China （a），the time-height profile of pseudo-equivalent potential temperature （the color shaded，Unit：℃） and the CAPE change with time（the dotted line） from 20：00 BST July 14 to 12：00 BST July 15，2022 at Zhaijiahe station （b）

對流有效位能最小時刻（15日06：00），翟家河站地面至550 hPa 為條件對流不穩定（圖8），尤其地面至850 hPa、825～800 hPa 和700～550 hPa 存在3 個對流不穩定層，而850～825 hPa 和800～700 hPa 存在2 個?θse?p＜0 的對流穩定層（分別稱為“邊界層對流穩定層”和“低層對流穩定層”），對流系統的發生發展在這一時段需要動力輻合使水汽抬升至2個對流穩定層之上。

圖8 2022年7月15日06：00翟家河站假相當位溫廓線Fig.8 The profile of pseudo-equivalent potential temperature at 06：00 BST July 15，2022 over Zhaijiahe station

對于邊界層對流穩定層的厚度和強度，地面輻合引起的上升運動便可突破而觸發對流，而對于低層對流穩定層的厚度和強度則需要700 hPa 附近更為強烈的動力擾動來突破，以下將圍繞低空急流及其對地面輻合和低層動力作用展開分析。

5 低空急流在暴雨觸發和維持中的作用

5.1 低空急流演變

環流形勢分析表明，7月14日夜間低空南風氣流有加強趨勢，中層正渦度平流輻散效應在低層造成的減壓引導低空急流向甘肅隴東發展。700 hPa風場（圖9）顯示，14日21：00 偏南急流形成，急流核位于隴南東部；15日01：00急流核發展至隴南東部、天水及平涼西部，低空急流逐漸轉向東北方向發展，至06：00急流核北抬至隴東南部。

5.2 低空急流與地面輻合線

7月15日凌晨，隨著低空急流向東北方向發展，急流左側正渦度平流向甘肅隴東的水汽輸送逐漸增強，其輻散效應造成的地面減壓逐漸增強，利于地面輻合線的建立和發展。地面上，中心位于陜北的高壓底部偏東氣流向西進入慶陽，東北氣流沿關中平原和涇河流域北上，兩支氣流在慶陽中部輻合，并因低空急流發展引起的地面減壓而使輻合加強（圖10），低層水汽輻合增強，加之有一定對流有效位能，上升運動突破了邊界層對流穩定層，從而觸發對流發展。

圖10 2022年7月14日21：00（a）和15日01：00（b）地面風場（矢量，單位：m·s-1）、流場（白色箭頭線，為風場插值結果）及地形高度（填色，單位：m）Fig.10 The surface wind field （vectors，Unit：m·s-1），stream field （the white lines with arrow，the result of wind field interpolation） and terrain height （the color shaded，Unit：m） at 21：00 BST July 14 （a） and 01：00 BST July 15，2022 （b）

5.3 低空急流與經向、準緯向雙次級環流

7月15日06：00 西南低空急流核北抬至隴東南部［圖9（c）］，700 hPa隴東中部形成正負渦度平流分界線。為分析低空急流在特大暴雨過程中的動力作用，分別對急流左側的特大暴雨區及急流入口區右側與出口區右側的渦度、垂直速度特征展開討論。從圖11可見，特大暴雨區700 hPa［圖11（a）］和500 hPa［圖11（b）］因正渦度平流輸送有輻散效應，850 hPa［圖11（c）］和地面［圖11（d）］均為輻合區，對流層中下層形成下層輻合、中層輻散的正渦度柱（C）；而在低空急流入口區右側（A）和出口區右側（B），500 hPa 和700 hPa 因負渦度平流輸送有輻合效應，850 hPa 均為輻散，地面上分別對應陜南西部輻散中心和陜北地面高壓，兩區域對流層中下層形成中層輻合、低層輻散的下沉氣流（實況觀測該時段兩區域均無降水）。低空急流左側的正渦度柱（C）與急流入口區右側（A）、出口區右側（B）的下沉氣流分別形成經向次級環流和準緯向次級環流（與緯向有一定夾角）［圖11（e）和圖11（f）］。

圖11 2022年7月15日06：00 700 hPa（a）和500 hPa（b）渦度（填色，單位：10-4 s-1）及風場（矢量，單位：m·s-1）、850 hPa散度（填色，單位：10-4 s-1）及風場（矢量，單位：m·s-1）（c）和15日04：00地面風場（矢量，單位：m·s-1）及地形高度（填色區，單位：m）（d）以及沿107.5°E（e）與沿36.5°N（f）的散度（填色，單位：10-4s-1）及垂直速度（等值線，單位：Pa·s-1）垂直剖面（棕色箭頭為低空急流，紅色矩形區為低空急流入口區右側和出口區右側負渦度平流區，黑色線包圍區域為慶陽市）Fig.11 The 700 hPa （a） and 500 hPa （b） vorticity （the color shaded，Unit：10-4 s-1） and wind field （vectors，Unit：m·s-1） and the divergence （the color shaded，Unit：10-4 s-1） and wind field （vectors，Unit：m·s-1） at 850 hPa （c） at 06：00 BST July 15，2022，the surface wind field （vectors，Unit：m·s-1） and terrain height （the color shaded，Unit：m） at 04：00 BST July 15，2022 （d），the zonal vertical section along 107.5°E （e） and the meridional vertical section along 36.5°N （f） of divergence（the color shaded，Unit：10-4 s-1） and vertical velocity （isolines，Unit：Pa·s-1）（The brown arrow line is low-level jet，and the red rectangular regions are negative vorticity advection areas on the right side of the entrance and the exit of low-level jet，and the area enclosed by black line is Qingyang）

兩支次級環流下沉支到達地面后的輻散氣流成為地面輻合線兩側氣流的重要補充，輻合線兩側風速差由6 m·s-1增大至14 m·s-1，且風向夾角增大。雙次級環流動力作用使慶陽中部地面輻合加強，且上升支氣流穩定在慶陽中部，在數小時內達到或近似平衡，成為突破邊界層對流穩定層和低層對流穩定層、觸發對流系統發展及維持的重要因素。低空急流發展至隴東、地面輻合加強時間與小時雨量快速增大、雷達回波頂高快速增高、閃電次數突增時間高度一致。

6 凝結潛熱釋放對暴雨維持的正反饋

7月15日02：00—06：00，由觀測小時降水量估算得到的凝結潛熱加熱率與小時降水量分布一致，大值中心穩定位于慶城東北部，潛熱加熱局地性強、持續時間長，強降水凝結潛熱釋放對大氣加熱效應顯著，與強降水期間500 hPa 溫度脊（圖略）向隴東發展有很好的對應關系。

15日03：00—10：00 潛熱加熱效應明顯且持續（圖12），部分時次因對流強烈發展產生極端小時降水而導致加熱率突增，強降雨區潛熱加熱率累加效應明顯，與翟家河站700 hPa假相當位溫15日02：00開始增大、09：00—10：00達到最大［圖7（b）］的演變密切相關。同時，15日02：00—04：00 850～400 hPa上升運動顯著加強，這是低空西南急流發展、地面輻合、CAPE 和逐漸建立的對流不穩定協同配合的結果，較小時雨量和凝結潛熱加熱率增大提前1 h；06：00 CAPE 顯著減小，低空急流暖濕氣流輸送和凝結潛熱加熱率累加效應使對流層低層對流不穩定增強，配合增強的地面輻合和雙次級環流的動力抬升，雨強和凝結潛熱加熱率再次增大，與前一階段不同，此階段上升運動的增強較雨強和凝結潛熱加熱率增大滯后1 h 左右。以上特征表明，凝結潛熱與上升運動、強降水存在正反饋作用，強降水發生后，凝結潛熱加熱是條件對流不穩定加強和維持的重要原因之一，是暴雨維持的有利因素。

圖12 2022年7月15日00：00—14：00翟家河站凝結潛熱加熱率（虛線）及垂直速度（填色，單位：Pa·s-1）逐時變化Fig.12 The hourly variation of heating rate of latent heat of condensation （the dotted line） and vertical velocity （the color shaded，Unit：Pa·s-1） over Zhaijiahe station from 00：00 BST to 14：00 BST July 15，2022

此外，潛熱加熱的局地性和累加效應使水平方向加熱率梯度增大，位溫梯度隨之增大，局地熱力鋒生效應顯著，且強降水期間持續存在，有利于中尺度輻合加強、上升運動向更小尺度發展［40］。潛熱加熱的強度和累加效應，一方面，因經向、準緯向雙次級環流的存在，上升氣流水平尺度?。é弥谐叨龋?，隨高度傾斜度小，位能向動能轉化率高，對流系統內中尺度上升運動增強，利于對流系統發展更深厚，同時增強的上升運動和熱力鋒生效應有利于雙次級環流進一步加強和維持，潛熱加熱與次級環流形成正反饋；另一方面，凝結潛熱加熱率垂直梯度分布利于低層正渦度發展［33］和地面減壓、輻合加強，與水汽輻合上升運動形成正反饋，同時加熱中心低層正渦度不斷發展，并與其東南部高壓系統間氣壓梯度增大，有利于低空急流向東北方向發展。

7 結 論

本文使用多源觀測資料和ERA5 再分析數據，分析2022年7月15日西北半干旱區甘肅隴東特大暴雨天氣過程的形成機制，重點探討暴雨過程中尺度對流系統的觸發和維持機制。主要結論如下：

（1）這次特大暴雨發生在500 hPa 副高西北側西南氣流中、地面冷鋒前暖區內，強降水局地性強、持續時間長，具有極端性。

（2）副高外圍西南水汽輸送和對流層低層水汽輻合為強降水提供充沛水汽，CAPE 與條件性對流不穩定“接力”，使大氣不穩定度維持10 h 以上，是本次過程特點之一，為強降水提供持續有利的中尺度環境條件。

（3）環流形勢配置為MCS 發生發展提供有利背景，地面輻合線和對流層中低層雙次級環流為MCS觸發和維持提供充足的動力抬升條件，而低空急流的建立、加強、維持是地面輻合加強、雙次級環流形成和維持的主要原因，這是本次過程另一特點。另外，凝結潛熱釋放引發的熱力和動力作用與對流系統形成正反饋，是MCS發展、維持的另一重要因素。

（4）深厚且低質心的MCS 呈現出后向傳播和列車效應特征，加之動力抬升的加強維持，使其近似準靜止風暴，降水效率高和累加效應是特大暴雨產生的直接原因。

以往隴東暴雨過程大多發生在子午嶺西側，地形強迫抬升對降水有明顯增幅作用。然而，這次暴雨過程MCS 在馬蓮河流域長時間維持，除了與此地天氣系統發展維持有直接關系外，還應與地形密切相關，地形對降水的影響機制有待進一步探討。