中国不同区域夏季降水雨滴谱特征分析

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:drjcs
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由于中国不同区域的雨滴谱观测资料的缺乏,使得人们对全国尺度雨滴粒径分布(DSD)特征及其影响机制的认识仍十分有限。本论文借助安徽黄山单站,北京市区域站网,以及全国站网获取的雨滴谱观测资料,系统分析了我国不同区域雨滴谱时空演变特征,并尝试揭示其主要影响因素。首先利用2008年夏季黄山山顶的雨滴谱DSD资料,揭示不同雨强分档条件下雨强R与雨滴下落末速度、雨滴直径以及雷达反射率因子等之间的统计拟合特征。结果显示:随着R的不断增大,雨滴直径参数也不断增大,雷达反射率因子Z-R关系(Z=a Rb)中系数a先增大至大雨处达到最大值,后逐渐减小,而系数b随着R不断增大。在城市尺度上,利用2017年夏季北京地区10个站点的雨滴谱资料进行综合分析后发现:区域总体DSD均呈单峰分布;对流降水中的峰值数浓度等参量均大于层状降水,Gamma分布中的形状参数μ和斜率参数λ在层状降水中更大;而对流降水中的质量加权平均直径Dm和广义截距参数Nw更大。此外,北京地区的雨滴谱呈现了很强的地理依赖性,即北部山区的μ和λ值较大,而南部的Dm和Nw值较大,这可能是由于地形差异造成的。最后,借助全国大范围高分辨率DSD数据,系统研究了中国2020年暖季(5-8月)雨滴大小的时空分布特征,揭示了DSD随降水类型的变化规律以及全国不同区域的Z-R经验关系式。发现全国范围内DSD在夏季不同月份之间的差异比较小。在空间上,总体上看中国东部Dm略高于西部,而Nw则与之相反;全国暖季对流降水具有显著的海洋性降水特征。此外,与实际拟合相比,几个广泛使用的Z-R关系都倾向于低估R。讨论了地表温度、水汽通量散度(MFD)、对流有效位能(CAPE)、垂直风切变(WS)等大气环境参数对雨滴谱分布的潜在影响。发现产生大雨强降水的云层往往具有很大的CAPE和MFD。然而,小雨强降水中的WS值要比大雨强降水大得多。综上所述,本文一方面从多区域的观测角度,系统揭示了我国雨滴谱时空变异特征及大气环境的可能影响;另一方面,凸显了我国不同区域雨滴谱网络化的观测数据对雷达定量估算降水的重要价值,同时也强调了未来研究城市化和人类活动对雨滴谱特性区域差异的可能影响的必要性。
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