2021年郑州“7·20”极端暴雨雨滴谱特征及其对雷达定量降水估测的影响

利用雨滴谱仪观测的雨滴谱数据,分析了2021年7月20日郑州极端暴雨的雨滴谱特征,并结合双偏振雷达观测,分析了不同定量降水估测（QPE）方法在此次极端暴雨过程中的性能。结果表明,在此次极端暴雨过程的最强降水时段,雨滴谱表现为很高的粒子数浓度和很大的粒子平均直径;而整个降水过程雨滴谱的截距参数与我国其它地区雨滴谱特征差异不明显,但质量加权平均直径大于其他地区的雨滴谱;在降水最强的2021年7月20日08:00～09:00（协调世界时,下同）前后,雨滴谱的特征发生了显著变化,首先是质量加权平均直径迅速增长,随后粒子数浓度也陡增,从而导致降水率的迅速增强。使用郑州双偏振雷达数据,基于各种QPE方法和参数计算得到了08:00～09:00的雷达反演降水量,并与雨量计观测结果比较。结果表明对于基于反射率的QPE关系（R(Z_H)）,如果不提高或者去除反射率上限进行QPE,会导致降水严重低估,且该方法对参数的准确性较为依赖;基于差传播相移率的QPE关系（R(K_dp)）对雨滴谱差异性敏感度相对较低,其性能主要依赖于差传播相移率的准确性;最优的R(K_dp)关系反演效果比R(Z_H)更好,能达到实际降水量的70%以上。     

雨滴溅蚀下压实黄土变形破坏规律研究

针对工程建设中存在的裸露黄土路堤边坡水土流失现象,为进一步研究降雨条件下雨滴击溅对路堤边坡的破坏作用,本文通过室内模拟单雨滴溅蚀试验,观测试件表面溅蚀坑深度随时间的变化情况,分析不同地表压实度和雨滴击溅速率两种因素作用下压实黄土的溅蚀破坏规律。在此基础上,研究了压实度、含水率对黄土耐溅蚀性的影响,分析了降雨强度与土体溅蚀破坏的关系。结果表明:当溅蚀坑内存在薄层积水时,短历时降雨易使土体发生表层破坏;反之,容易产生二次溅蚀,二次溅蚀易造成黄土路堤边坡的深层破坏。     

微雨雷达在宁波典型降水过程中的表现特征

利用宁波微雨雷达(MRR)数据,进行仪器观测雨强评估,在此基础上,分析了宁波地区三次典型过程的雨滴谱和降水特征量分布情况,并对降水特征量在雨强预报中的应用做了初步分析。结果表明,MRR具备较可靠的降水观测能力,三次过程中雨滴粒子浓度均随雨滴直径增大而减小。西风槽和梅雨过程雨滴谱基本相似,液态水含量均较小且变化不明显;而台风"黑格比"雨滴粒子浓度更高,粒径范围更大,液态水含量显著提高且随高度降低而减小,粒子有效直径随高度降低明显增大,粒子数浓度明显减小,说明台风中雨滴碰并增长作用较强,大量小粒子相互碰并成大粒子。整层积分的液态水含量和整层平均的粒子有效直径对降水强度预报有较好的指示作用,二者变化均提前于降水强度变化约10min左右。     

2017年广东西部一次暖区极端降水过程的维持机制及微物理特征

2017年6月22日广东西部经历了一次罕见的极端降水事件(24 h最大累积雨量562.5 mm),刷新了多项当地的历史雨量纪录.本文利用区域自动站、多普勒雷达和风廓线仪等观测资料,分析了这次极端暖区降水的维持机制,并通过二维雨滴谱仪、FY-3B微波湿度计研究了其微物理特征.结果表明:6月21日夜间一条地面中尺度辐合线触...     

强台风“妮妲”降水过程惠州雨滴谱特征分析

利用惠州市惠阳观测站雨滴谱数据,分析了强台风“妮妲”过程期间台风降水的雨滴谱特征。强台风“妮妲”过程期间最大雨滴浓度为28 662 m^-3,最大瞬时降雨强度为96 mm/h,以小雨滴居多,直径小于1 mm的雨滴占总浓度的91.08%,平均雨滴直径D_m在0.5mm左右,众数直径D_d最多为0.437 mm,平均体积直径D_v的平均值为0.723 mm,优势直径中最多的为1.375 mm的雨滴,中数体积直径集中在1.062～1.375 mm之间,强台风“妮妲”惠州的降水以非对流性降水为主。随着强台风“妮妲”登陆靠近,大小雨滴的浓度均急剧增加,出现少量大于6.5 mm的大滴,接近台风中心后呈下降趋势,随后又增加并保持较高浓度小雨滴。应用指数分布和Г分布模型对雨滴谱进行拟合,结果表明指数分布拟合效果略优。     

南海雨滴谱特征统计分析

南海位于太平洋西部边缘,雨季局地的热力、动力结构配合副高的移动变化,使得这一海域对流活动十分活跃.南海海域与大陆距离较近,海陆之间的相互作用(热力环流、气溶胶浓度)对这一区域降水的形成可能产生较大影响.雨滴谱是研究降水微物理特征最基本的物理量,分析研究雨滴谱特征对加深云降水微物理过程的认识、提高雷达反演降水精度、改进数...     

安徽淮南2016年夏季雨滴谱特征的研究

通过研究不同云系降水雨滴谱(DSD)的分布特征,可以加深对降水微物理过程的理解,对提高雷达定量降水估计精度有重要意义。分析2016年6—8月安徽淮南降雨过程的Parsivel降水粒子谱仪观测资料,对粒子分布特征、降水强度与粒径的关系、粒子数密度分布与雨强贡献率分布、Z-I关系及M-P分布、Gamma分布拟合进行研究,得到结论如下。1)对流云降水中小于1 mm粒径的粒子数密度占比为73.22%,其对雨强贡献率为34.07%;层状云降水中小于1 mm粒径的粒子数密度占比为84.09%,其对雨强贡献率为58.82%。2)安徽淮南2016年夏季降水Z-I关系可用对流云拟合曲线Z=53.17×I1.65估测,Z-I关系经验公式(Z=300×I1.40)在相同雷达反射率因子下低估了降水。3)对流云降水过程中,Gamma分布拟合比M-P分布拟合更精确,层状云降水过程中,两种拟合方法差别很小。Gamma分布能更准确地表现安徽淮南粒子数密度与直径之间的关系。     

北京山区和平原地区夏季雨滴谱特征分析

山区和平原地区降水的雨滴谱特征由于下垫面等因素的影响有时存在较大的差别,分析两者的差异有助于深入理解降雨的微物理特征以及对提高不同下垫面雷达定量估测降水的准确性起到重要作用。利用2017—2018年北京地区夏季雨滴谱站和自动站资料,选取延庆站和大兴站分别代表北京山区和平原地区,通过降水分类方法研究了两站不同降水类型雨滴谱分布的特征。研究结果表明,北京地区夏季雨强(R≤5 mm·h~(-1)的降水频次较多(山区和平原站均为86.0%),但对整体雨量贡献较小(山区站为33.0%,平原站为29.0%);而R5 mm·h~(-1)的降水频次较少,却对整体雨量贡献较大。较为深入的研究表明,对流云降水比层状云降水具有更大的质量平均直径(D_m)、标准化参数lgNw和分布谱宽。两站相比,延庆站(山区站)不同降水类型的D_m (lgN_w)均大于(小于)大兴站(平原站),表明北京山区滴谱粒径偏大、数浓度偏低。与国外经典对流滴谱相比,山区(平原)更倾向于大陆性(海洋性)对流滴谱。对D_m-R关系、lgN_w-R关系、μ(谱型)-Λ(斜率)关系和Z-R关系的分析表明,这些关系都符合经典研究结论,但是拟合的参数与其他地区具有一定的差别,体现出北京地区不同下垫面与其他研究结果的差别。延庆站和大兴站的Z-R拟合关系分别为Z=764R~(1.20)和Z=386R~(1.32),其中大兴站的Z-R关系与代表夏季对流云降水的Z=300R~(1.40)较为一致,而延庆站的则与其存在一定差别,体现出北京山区和平原降水的差异。     

基于雨滴谱的增雨作业微物理特征分析

针对2018年3月16-17日四川盆地西北部一次典型层状云降水天气过程,利用云模式、卫星、雷达、探空等资料,分析了人工增雨作业条件和物理响应.同时,基于雨滴谱观测数据开展了人工增雨作业微物理特征分析,重点研究了粒径速度谱分布特征.结果 表明:人工增雨作业后,不同粒径、不同粒速的粒子数变化明显,大滴粒子显著增多,雨滴谱变...     

祁连山北坡一次人工增雨降水过程雨滴谱特征分析

本文以2020年8月21日在祁连山开展的人工增雨外场试验为例,分析了祁连山北坡雨滴谱特征和增雨作业前后雨滴谱特征参量和谱型的变化。结果表明:虽然此次降水不均匀,但北坡3个试验点微物理参量特征值的演变较接近,平均雨滴谱谱宽均较小,谱型基本一致,均为单峰型,峰值出现在0.5mm左右。Gamma分布对雨滴谱的拟合效果较好,分布曲线能较准确地反映实际雨滴谱的分布形态,但在峰值段(0.5mm)拟合值有偏差,拟合结果略小于实测谱。Z-I之间满足对数相关,拟合优度R2值都在0.86以上,有较好的拟合关系。作业后雨滴尺度、总数浓度、雨强等均出现增大趋势,作业后雨滴谱的谱宽逐渐增大,作业后10min,峰型由单峰转变为双峰,作业后30min、60min,谱宽持续增大,说明此时云内小雨滴间的碰并过程开始出现,产生了较大尺度的雨滴。