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一次典型层状云降水物理特征的观测和数值模拟研究

封秋娟  
【摘要】: 本文利用吉林省2004年7月5日的一次降水过程的飞机观测资料,并结合天气图、卫星云图、雷达回波及地面雨滴谱等资料,综合分析了本次热带气旋影响下的降水云系的宏微观特征;并利用一维雨滴分档模式对本次降水的微物理过程进行了数值模拟,将模拟结果与地面观测进行了比较分析。 由观测资料分析可知,此次热带气旋降水云系主要由高层云、层积云、碎雨云组成。降水性层状云微观垂直结构配置可以分为5个发展层:云顶附近是核化和凝华增长区;-7~-2℃为云滴和冰粒子活跃增长层;-2~0℃为固态粒子聚合及云滴蒸发层;在0℃层以下有一融化和碰并增长层;再向下(2500~1600m)是雨滴碰并增长和云滴凝结增长区。在融化层附近,2D-P观测到的粒子的平均直径、最大直径、峰值直径的峰值集中在此范围内,与融化层回波亮带对应。分别用K-M分布和多阶Γ分布、M-P分布和多阶Γ分布分别对不同高度的FSSP、2D-P探头观测到的粒子谱进行了拟合,结果表明,用多阶Γ函数分布进行拟合,效果好于K-M分布和M-P分布拟合。用同一种形式的密度分布函数N(r)=mr~fexp(-ar+br~2-cr~3)来拟合降水性层状云暖区小云滴、大云滴和雨滴的谱分布,拟合结果与实际谱分布吻合较好,拟合出的平均直径、均方根直径、数浓度以及含水量与观测值也较接近,相对误差小。采用滤纸色斑法对本次层状云降水在3个观测点进行雨滴谱取样,并分析了此次层状云降水过程中不同地点的雨滴谱微物理参量及其起伏特征。 一维雨滴分档模式模拟结果表明,用该模式描述伊通站雨滴谱分布具有较好的能力,与参数化模式中所使用的M-P谱分布拟合相比较,模式模拟的雨滴谱分布更接近层状云的实际情况。


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