短时强降水和持续性强降水的雨滴谱特征对比

短时强降水和持续性强降水的雨滴谱特征因冷云和暖云过程不同有时会存在较大差异,分析两者雨滴谱特征的差异有助于深入了解不同类型强降水的微物理特征,对提高雷达定量估测降水精度起到一定作用。以2018年6月湖北省一次由西南低涡产生的短时强降水(SHR)和持续性强降水(PHR)过程为例,利用自动站气象站资料、CINRADA/SA多普勒天气雷达产品、DSG5型降水现象仪雨滴谱资料以及ERA5再分析资料,对比分析了SHR和PHR的雨滴谱特征及其拟合的雷达反射率因子(Z)-雨强(R)关系(Z=aR^b)的差异。结果表明:(1) SHR过程的对流云降水各粒径(D)平均数浓度高且粒径大,与其内部活跃的冰相过程和暖云层中的雨滴碰并、碰撞-破碎微物理过程相关;PHR过程的层状云降水小粒径(D<2 mm)平均数浓度高而中、大粒径的平均数浓度低。(2)归一化Gamma谱截距参数(lgN_w)和质量加权平均直径(D_m)分布显示SHR过程的谱型分布更广,具有较大的D_m和较小的lgN_w,对流、层状云降水分离线...     

重庆短时强降水时空特征分析

利用2008—2018年地面自动站逐小时降水资料,统计分析重庆短时强降水的时空分布特征,结果表明:1)重庆短时强降水高频中心在西部合川,东北部开州、巫溪和云阳,东南部酉阳、秀山地区,均毗邻陡峭山脉,地形抬升和特殊地形对降水有增幅作用;2)短时强降水主要集中在6—8月,7月为峰值期,20～30 mm/h和30～50 mm...     

上海地区几类强降水雨滴谱特征分析

用Parsivel激光降水粒子谱仪资料对2013年上海地区4—10月份期间4种类型 (层状云、对流暖云主导型、对流冷云主导型和强台风影响下的混合暖云型) 降水过程的雨滴谱特征进行了分析。通过平均雨滴谱及其拟合特征、雨滴数密度与含水量分布、雨滴尺度与速度二维谱分布等对比分析发现:各类降水中, 雨滴谱的峰值结构与雨强大小有关, 其中直径介于0.187~1.312 mm的小雨滴均出现峰值且总数最多。各尺度雨滴数密度及其比例决定了其降水量贡献比, 在冷云强降水中的雨强贡献最大的雨滴尺度要显著大于其他3种类型。雨滴谱宽按大小排列依次为对流冷云主导型、混合暖云型、对流暖云主导型和层状云。最后综合运用雨滴谱、雷达、雨量站、闪电等观测资料对9月13日对流冷云主导型降水过程进行分析后发现:在雷暴的演变过程中, 雨滴谱特征与雷达反射率因子、垂直液态水含量、自动站雨强、闪电频次等要素均有较好的相关性。冷云产生的冰晶和冰雹融化后的大雨滴进入中低层的广谱小雨滴群, 并通过破碎分裂增加了大雨滴的形成概率, 尤其是捕捉碰并过程更加快了大雨滴的增长速度, 使雨强在短时间内迅速加强。雨滴谱中各档粒子数的演变, 揭示了降水强度的变化, 用雨滴谱资料可有效弥补现有雷达定量估测降水的偏差, 且在冷云中改善明显。     

四川盆地西南部短时强降水天气特征分析

本文通过对2008~2013年四川盆地西南部短时强降水时空分布分析,发现四川盆地西南部短时强降水的中心在雅安和峨嵋;从短时强降水的年际、月际以及日变化分布来看,短时强降水在2008年是谷值年;短时强降水集中时段在7~8月,5月和9月短时强降水较少,特别是大量级短时强降水更少;短时强降水出现在00~04时最多,尤其是02~03时。根据落区分型对盆地西南部短时强降水建立预报模型,盆地西南部短时强降水的天气尺度影响系统主要是南亚高压稳定,高原低槽或切变发展配合中低层南风,近地层东北风与西南部地形的辐合抬升更容易触发对流发展,中低层的风场对强降水落区更有指导意义。     

重庆东北部短时强降水时空分布及概念模型

该文利用2007—2011年重庆东北部区域气象观测站和自动气象观测站的逐小时降水观测资料以及MICAPS高空、地面观测资料,分析了短时强降水的时空分布特征,发现:渝东北短时强降水事件逐年增多,降水站次显著增加,强降水雨量占年雨量比例逐年加大;短时强降水月际变化呈单峰型分布,7月为全年峰值所在;短时强降水夜间发生概率最大,其次是午后,上午发生的概率相对较小,其中,03—06时和18时前后发生短时强降水的可能性极大,且强度较强;空间特征方面,开县、云阳、巫溪中西部以及万州东部是短时强降水的高发区,渝东北地形对降水的影响主要包括喇叭口地形、狭管效应、山谷风环流等。根据短时强降水事件的高空环流场,建立了6个渝东北地区短时强降水概念模型,分别为:高原槽型、两高切变型、高原波动型、脊前北风型、低涡型和偏南气流型,各模型皆具备冷暖气流的交绥、不稳定层结、充足水汽以及抬升触发机制。     

遵义市夏季短时强降水时空特征分析

本文利用遵义市2016-2020年夏季逐时降水资料和ERA5再分析资料,分析遵义市夏季短时强降水的时空分布特征,并统计午后和后半夜前发生短时强降水的物理量特征,得到以下结论：（1）遵义市夏季短时强降水日变化呈现双锋结构,夜间的峰值主要发生在6月,白天峰值贡献主要来自7-8月。6月和7月的短时强降水是夜间多于白天,而8月则是白天多于夜间,且多为午后强对流。遵义市夏季短时强降水夜间出现异常值概率的大于白天。（2）有6个县的夜雨均值明显高于昼雨,且在昼雨的1倍以上,仅有凤冈和湄潭的夜雨均值低于昼雨均值,7个县日变化双峰结构较为明显,仁怀有明显的4峰结构,可能与我市西高东低的地形分布有关。（3）遵义市夏季短时强降水在西部、北部地区发生短时强降水的概率较高,西部主要集中在河谷地带,北部主要集中在娄山山脉,短时强降水平均站次6-8月逐渐减少,10站次以上站点逐渐北推且减少,可能与副高西伸北抬有关。（4）高海拔站点午后短时强降水对CAPE、K、LI要求更低,低海拔站点需要更好的抬升和中低层暖湿条件,850hPa与500hPa温差则是高海拔站点高于低海拔站点。（5）与14时相比,后半夜发生短时强降水对CAPE、LI、T850-500等要求变低,且抬升指数有4个站均值高于0℃,指示意义没有午后好,后半夜短时强降水K指数的要求变高,大气可降水量要求也是变高的,但主要是高海拔站点变高。     

伊犁河谷汛期一场短时强降水雨滴谱特征分析

利用常规地面、高空资料、新一代天气雷达资料、雨滴谱资料,对2012年8月3日发生在伊犁河谷的一次较大范围暴雨的天气背景、雷达回波特征和降雨微物理特征等进行深入分析。结果表明,200hPa西西伯利亚西风槽、500hPa中亚低涡和地面冷锋是这次强降雨过程的主要影响系统。河谷喇叭口地形对气流的机械挤压、东高西低地形对对流的触发、地形强迫抬升对对流和降水的增强具有重要影响。这场降水过程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,通过对暴雨雨滴谱演变分析得出,这次暴雨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,持续时间维持在5分钟到10分钟之内,降水集中且雨滴数浓度较高,一般在1000m-1个以上,雨滴谱宽及分布差异很大,小于1mm粒子数浓度很高,对雨强的贡献占两成以上。     

南京地区降水雨滴谱拟合模型的参数特征分析

根据南京地区2010-2014年雨滴谱观测资料,利用Gamma分布、标准Gamma分布、改进的标准Gamma分布等雨滴谱分布模型,研究了南京地区降水雨滴谱拟合模型的参数特征。结果表明:1)南京地区降水雨强标准差σR和R之间比值为2.29;2)利用阶矩法,按照Gamma模型对雨滴谱进行拟合,形状因子μ、斜率因子λ和截断参数log10N0总的平均值分别为9.2、11.6 mm-1、7.2 mm-1·m-3,众数值分别约为6.0、5.5 mm-1、4.5 mm-1·m-3,并且μ和λ之间均存在较好的二次项函数关系;3)标准化形式下的Gamma分布参数Dm和Nw随雨强的增大而逐渐增大,并且随雨强的增大,Dm增大的幅度越来越大,而Nw增大的幅度却越来越小;4)谱型参数σM随Dm增大而增大,并且Dm和σM之间存在较好的指数型函数关系。     

基于小时雨量的防城港市短时强降水特征分析

基于2016—2019年防城港市自动气象站小时雨量,结合地形分析短时强降水时空分布特征,结果表明：十万大山南北两侧短时强降水次数从北到南递增,大值区位于十万大山南侧的迎风坡及喇叭口地形;各月的短时强降水的分布有差异,短时强降水主要发生在4—9月,6月短时强降水分布不均匀,7—8月短时强降水最强盛;受对流日变化、低空急流、海陆风等影响,短时强降水日变化特征明显,前汛期市南部短时强降水高峰期出现在清晨、市北部出现在凌晨和午后,后汛期市南部出现在清晨和午后、市北部出现在午后到傍晚,非汛期短时强降水出现的时段呈多峰值态势。     

新乡市短时强降水特征分析

利用2011-2020年5-9月新乡市国家级自动气象站逐小时降水量观测数据,对新乡市短时强降水的时空分布特征及过程发生前的环境背景场进行分析,结果表明:新乡市短时强降水空间分布与局地地形关系密切,短时强降水频次和极值雨强均呈现由西至东递减的趋势.短时强降水频次年变化差异显著,多的年份可达52次,少的年份仅3次,月变化呈...     

乌鲁木齐地区两次暴雪过程的滴谱特征分析

利用乌鲁木齐气象站的激光雨滴谱仪观测数据,分析2018年3月17—18日和12月1日的两次暴雪天气的滴谱特征。结果表明:(1)两次过程的雪滴谱表现为单峰分布,粒子浓度峰值均在低谱段,雪滴谱宽度分别为0.42～4.63 mm和0.55～6.78 mm。(2)个例1中降雪云偏向于层状云类型,降雪主要由较小尺寸的霰或者凇附的冰相粒子组成,个例2中的降雪云偏向积层混合云类型,降雪主要以尺寸较大的干雪花为主。(3)两次降雪过程中的Dm和lg NW的拟合经验关系式呈现出明显的负相关。(4)拟合的本地化Z-R关系式分别为Z=171.7R2.22和Z=518.7R2.27,两次降雪过程的雷达反射率因子平均值分别为20 dBZ和25 dBZ。     

乌鲁木齐地区两种类型降水的雨滴谱特征

利用乌鲁木齐2018年1-12月雨滴谱仪观测数据,分析了两种类型降水（雨、雨加雪）滴谱的微物理参量,以探究乌鲁木齐不同类型降水的雨滴谱特征,此外,对Nt-R、Z-R等关系也进行了研究。结果表明：（1）两类降水的雨滴谱均为单峰分布,粒子浓度峰值均在低谱段,雨夹雪的滴谱宽度约为0.31~7.50 mm,雨的谱宽为0.31~5.50 mm。（2）雨的平均粒子尺度参数（如质量加权平均直径Dm）和降水强度R均略大于雨夹雪,而雨夹雪的平均总粒子数浓度Nt比雨的大23.7%。（3）文中拟合得到的雨、雨加雪Z-R关系分别为Z=181.7R1.45、Z=205.4R1.27,与传统天气雷达降水估测关系Z=300R1.4对比分析后,发现利用Z=300R1.4进行降水估测时存在低估现象,而对降雨的估测误差更大。     

台风“利奇马”不同强降水中心的雨滴谱特征分析

在2019年台风“利奇马”台风暖区、台风与西风槽相互作用区及西风槽影响区分别挑选4个极端强降水中心,利用各站连续观测分钟雨滴谱资料和分钟降水资料,分析了不同站点和不同降水时段的雨滴尺度谱、雨滴速度谱、雨滴尺度—时间谱和雨滴速度—时间谱特征,研究了雨滴谱特征随时间的变化。结果表明:4个降水中心的雨滴尺度—时间谱和雨滴速度—时间谱存在明显差异,而过程的统计谱特征差异不明显;过程中不同区域的站点、同一站点不同的降水时段,雨滴尺度谱和雨滴速度谱主要为双峰型,尺度谱双峰中各站对应1.2 mm直径峰的位置一致,处于较小尺度峰的位置不一致;在较大雨强时,雨滴尺度谱上会出现单峰和三峰的情况,但比例较少;1.2 mm雨滴的高浓度区域与地面降水强度有非常好的对应关系,在1.2 mm雨滴的高浓度区域形成的过程中,地面降水逐渐增强,随着1.2 mm雨滴的高浓度区域逐渐瓦解,地面降水逐渐减弱,直至出现间歇。     

2017年6月10日南京机场强降水过程对航空飞行影响分析

降水对飞行的影响一直是航空气象关注的重点。本文选取2017年6月10日02：30—18：00的一次强降水过程的雨滴谱观测数据,分析了强降水时段雨强与能见度之间的相关关系发现,雨强与能见度呈明显的负相关关系。通过计算平均雨滴谱的各种特征参量,各种粒子对雨强的贡献情况,在雨强较小的区间主要为小粒子,而雨强越大,大粒子的贡献逐渐显现,在最大雨强的区间,出现了三峰形态,3种直径粒子的高浓度对强降水不同阶段的贡献各不相同,对航班飞行的影响也存在差异。使用雨滴参数计算了雨滴对飞机撞击力,分析各类飞机在强降水环境下的飞行受力均达到了10%的动力状况;受力方面各机型在低值区接近一致,有大型机在高值区迅速增加的情况;同样的雨强,小型机受到的力要远小于大型机;各机性在水平方向上的受力情况均较垂直方向大一个量级。     

青岛市短时强降水的气候特征和天气系统分型

利用1981—2012年4—10月青岛市7个观测站逐时降水量资料和同期NCEP再分析资料,统计分析青岛市短时强降水的时空分布特征,建立青岛市短时强降水天气概念模型。结果表明：青岛市年短时强降水日数无明显变化趋势;4—10月均有短时强降水出现,7—8月是多发月份;短时强降水的日变化有2个多发时段,主峰在下午到傍晚时段,次峰在凌晨时段;即墨、平度、黄岛为青岛市短时强降水的多发区域,其中黄岛为连续性短时强降水出现最多的区域;青岛市产生短时强降水的天气系统可分为六种类型,西风槽型、横槽型、冷涡型、热带低值系统型、西北气流型、切变线型,其中西风槽型出现次数最多。     

发生短时强降雨的对流云合并作用分析

利用静止气象卫星、新一代多普勒天气雷达、地面、wrf数值模拟和LAPS再分析资料,对2013年6月30日皖南山区一次短时强降雨过程中的对流云合并现象进行了观测和分析。综合观测显示,这是一次由三个强弱不同的对流云先后发生合并的过程;强弱不同或强度相当的两对流云合并后的新对流云系统短时间内强度是增强的。分析认为,山区夏季对流云合并发生在水平垂直风切变及垂直涡度增大的湿斜压不稳定增强的环境中;对流云合并过程中伴有中气旋、地形涡等中γ系统形成,中气旋与地形涡系统内的强烈垂直运动导致低层形成辐合的垂直环流是山区短时强降雨触发机制。     

2012—2015年内蒙古短时强降水分布特征

利用内蒙古119个国家气象站逐小时降水量及常规的日降水量资料对2012—2015年内蒙古出现的短时强降水及大雨以上天气情况从时空分布、出现概率、降水比率等多方面进行了比较全面的统计。分析了内蒙古短时强降水的时空分布特征,特别是得出了内蒙古短时强降水发生时段,以及短时强降水在整个大到暴雨过程中所占比例等方面的特点,为预报员认识内蒙古短时强降水活动情况提供有利的参考。分析得出:短时强降水在时间、空间以及降水量级上的分布极不均匀,主要发生在6—8月,7月最多;短时强降水主要出现在午后到傍晚时段,集中在15—17时,尤其17时最多;短时强降水多出现在日降水在6h之内(含6h),占短时强降水发生总数的57%;短时强降水的降水比率相当高,有84%的短时强降水过程中短时强降水雨量占当日降水总量的50%以上,39%的占当日降水总量的80%以上;短时强降水受地形增幅影响极大,内蒙古东部偏东的大兴安岭东侧和西中部阴山山脉南侧均为短时强降水多发区。