联合降水微物理特征测量仪、激光雨滴谱仪和雨量计的降水对比观测分析

为了对降水微物理特征测量仪(PMCS)的测量性能进行评估,利用PMCS、激光雨滴谱仪(OTT)和雨量计(Gauge)在南京地区进行了降水对比观测实验,通过分析各仪器所测得的降水强度和累计降水量,研究了PMCS和OTT在不同降水强度条件下的尺度谱及其谱参数测量的差异性。结果表明:PMCS所测得的降水强度和累计降水量较OTT小,但更接近于Gauge所测得标准降水强度和累计降水量,3种仪器降水强度结果的相关性均在0.96以上。PMCS测得的谱均值、谱方差、雷达回波强度均小于OTT所测得结果,数密度均大于OTT所测得结果,两者所测得谱参数的变化趋势具有较好的一致性。在相同降水强度范围内,PMCS和OTT所测得的雨滴尺度谱分布趋势具有较好的一致性,在雨滴大尺度段,PMCS测得的雨滴数较OTT偏少,PMCS和OTT对于雨滴的捕获性能随着降水强度增加而增强,并在达到峰值后逐渐减弱。     

基于PMCS图像数据的雨滴微物理特征研究

基于2015年降水微物理特征测量仪(PMCS)在南京地区获得的3次降水过程的雨滴图像资料,利用图像处理算法得到雨滴形状、尺度、轴比、倾斜角、垂直速度等特征参量,研究了雨滴的微物理特征空间分布规律。结果表明:直径较小的雨滴轮廓呈圆环状,随着粒子直径增加,雨滴轮廓呈现出椭圆形和底部扁平顶部凸起状。PMCS测得的雨滴轴比—直径拟合关系同经验模型相比误差较小,雨滴轴比概率分布呈现高斯分布特征。雨滴倾斜角分布于0°两侧,方差为15.9°,小雨滴倾斜角受湍流影响较大,摆动范围较大。雨滴垂直速度随直径增大而增大,垂直速度拟合曲线同Atlas速度经验模型分布较为一致。     

2014—2016年南京地区降雪微物理特征

利用OTT激光雨滴谱仪观测的南京地区2014—2016年共六场降雪粒子谱资料,按仪器记录的降水类型将资料分为雨夹雪、小雪、中雪,利用Gamma和M—P函数对粒子的尺度谱进行拟合,拟合参量由阶矩法求出。线性拟合得出降雪粒子末速度的V—D曲线,并与经验曲线进行对比分析;μ、λ关系由拟合所得二项式表示。结果表明：南京地区降雪尺度谱分布更接近于Gamma分布;小雪、中雪粒子的下落末速度同粒子直径变化无较大关联,降雪粒子以湿雪为主;雨夹雪很好地满足μ、λ二项式关系,小雪和中雪的μ、λ二项式关系相对更差,利用此关系简化Gamma函数进行遥感反演降水参量时,对于不同凝结状态的降雪需采取不同的μ、λ函数关系来表示。