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北京对流云、层状云降水微物理特征分析

刘玉超  
【摘要】:对流云降水和层状云降水是北京夏季的两类主要降水类型。对流云降水的雨强大,但持续时间较短,一般不超过3小时,水平尺度在几十公里范围。层状云降水持续时间较长,有时长达1—-2天,降水范围可达100公里以上,多数情况能覆盖全市(16800kmm2)。降水雨滴谱特征是了解近地层云降水微物理特征的主要手段,也是雷达定量测量降水和人工增雨作业条件判断、作业方案设计及物理检验的基础,本文针对2003年至2008年在北京取得的1044个降水雨滴谱样本,利用阶矩法得到了对流云降水和层状云降水的微物理参数,结合雷达资料对两种降水的微物理特征进行了分析,针对北京降水特点建立了Z-R关系。结果如下, (1)北京层状云降水的雨滴平均粒子数浓度明显高于对流云降水,而对流云降水的雨滴直径大于层状云降水,对流云降水的降水强度R、雷达反射率因子z、液态含水量W值均大于层状云降水。 (2)按照雨滴的不同直径范围对雨滴数浓度和雨强进行分析发现:对于雨滴数浓度,对流云降水和层状云降水均表现为直径D1mm的雨滴占比最大,随尺度增大数浓度所占比例减小。而对于雨强,对流云降水以D3mm的雨滴贡献最大,并随尺度的减小而贡献减小,而层状云中的贡献顺序是1~2mm、2~3mm、>3mm、<1mm。 (3)雨滴谱谱型中,对流云降水以双峰型为主,层状云以单峰型为主。 (4)在北京地区的对流云降水或层状云降水中,对雨强增大的贡献,既有雨滴尺度的变大又有雨滴浓度的增加。这意味着在对云体播撒吸湿性核来促进雨元形成和增加雨元浓度来人工增雨是有观测事实根据的。 (5)北京对流云降水和层状云降水雨滴谱都较好地服从Gamma分布。Gamma分布中的参数μ和λ之间存在较好的二项式函数关系,这一关系的确定对于云分辨模式中的Gamma分布参数化和提高偏振雷达测量降水准确性具有重要意义。 (6)北京对流云和层状云降水的Z-R关系分别为z=223R1.56和z=115R1.07表明业务天气雷达(固定使用Z=300R1.40)在北京地区低估了降水量。


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