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2009-2010年江淮梅雨锋暴雨雨滴谱特征的观测分析

陈磊  
【摘要】:2009年和2010年梅雨期间,利用Parsivel激光降水粒子谱仪在南京和淮南对梅雨锋暴雨过程进行了观测,利用阶矩法得到了梅雨锋暴雨的微物理参数,并结合同时期的新一代多普勒天气雷达资料和自动站雨量计资料对梅雨锋暴雨的微物理特征进行了分析。结果如下, (1)梅雨锋暴雨属于积层混合云降水,其中大面积的层状云中嵌有多个对流云团,这些云团连接在一起就构成了对流性雨带。通过对梅雨锋暴雨雨滴谱演变分析得出,2009-2010年两次梅雨锋暴雨过程中,主要降水由对流性云团造成,对流云团微物理结构存在明显的不均匀性,其中存在多个强降水中心,其水平尺度多维持在10km左右,持续时间一般维持在5分钟到30分钟之内,该集中降水时段内雨滴数浓度较高,一般在1000个·m-1以上,粒子尺度也相对较大,其质量加权平均直径Dm一般大于2.0mm。 (2)梅雨锋暴雨主雨带内的雨滴谱分布和雨带边缘的雨滴谱分布存在明显差异,主雨带内降水粒子数浓度高、尺度大,雨带边缘的降水粒子数浓度也较高,但粒子尺度较小。 (3)梅雨锋暴雨降水主要是以直径D1.0mm的粒子为主,但对雨强的贡献最大的则是1.0mmD2.0mm的粒子,其次为直径D1.0mm的粒子,再次为2.0mmD3.0mm的粒子,最后是直径D3.0mm的粒子。 (4)关于谱型分布特征,梅雨锋暴雨雨滴谱双峰型所占比例最大,其次是单峰型,再次为多峰型,几乎不存在无峰型。 (5)梅雨锋暴雨雨滴谱特征参量值粒子数浓度N、质量加权平均直径Dm、体积中值直径Do和dBZ几乎是随着雨强的增大而增大,但雨滴谱峰值直径Dp随着雨强的增大先增加后减小;Gamma分布函数参量N0、μ、λ则随着雨强的增大而减小。较大粒子的增多和各尺度档的粒子数浓度增大是造成雨强增大的主要原因。 (6)梅雨锋暴雨过程中层状云雨滴谱特征量Nw和Dm值随雨强的分布较分散,反映了梅雨锋暴雨过程中的层状云降水微结构也存在明显的起伏特征;除了2009年7月7日南京浦口观测点外,对流云降水雨滴谱征量Nw和Dm值随雨强的分布相对集中,即log10NW和Dm值分别在3.5~4.5,1.5~2.3mm之间。反映了梅雨锋暴雨过程中对流云降水雨滴谱分布存在一定的相似性。另外,就对流云降水雨滴谱特征量Nw和Dm值随雨强的分布而言,相比于2003年Bringi等得出的结论,梅雨锋暴雨过程中的对流云降水粒子数浓度相对较高,但粒子尺度相对偏小,这也反映了不同地区、不同降水类型的微物理结构存在明显的差异。 (7) Gamma分布中的参数μ和λ之间存在较好的二项式函数关系,这与之前的研究结论相似,这一关系的确定对于模式运算中的Gamma分布参数化和提高偏振雷达测量降水具有重要意义。 (8)观测数据显示,梅雨锋暴雨的Z-R关系(Z=aRb)较标准的Z-R关系(Z=300R1.40)a值偏小,b值相似。所有数据统计结果为:Z=212R1.38,与雷达测量降水的Z-R关系相比发现,标准的Z-R关系低估了降水。


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