Page 110 - 《高原气象》2021年第5期
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第 40 卷  第 5 期                        高     原     气    象                             Vol. 40  No. 5
                2021 年 10 月                       PLATEAU METEOROLOGY                               October，2021


               王俊，王文青，王洪，等，2021. 短时强降水和冰雹云降水个例雨滴谱特征分析［J］. 高原气象，40（5）：1071-1086. WANG
               Jun，WANG Wenqing，WANG Hong，et al，2021. Characteristics of the Raindrop Size Distribution during a Short-time Heavy
               Rainfall and a Squall Line Accompanied by Hail［J］. Plateau Meteorology，40（5）：1071-1086. DOI：10. 7522/j. issn. 1000-
               0534. 2020. 00091.




                     短时强降水和冰雹云降水个例雨滴谱特征分析



                             王 俊      1，2 ，王文青      1，2 ，王 洪      1，2 ，张秋晨      1，2 ，龚佃利     1，2

                                          （1. 山东省气象防灾减灾重点实验室，山东 济南            250031；
                                         2. 山东省人民政府人工影响天气办公室，山东 济南             250031）

                       摘要：为了更好地理解暖云和冷云过程影响下雨滴谱和降水积分参数分布特征的差异，利用 Parsivel 激
                       光雨滴谱仪和CINRADA/SA多普勒雷达观测资料，分析了两次强对流性降水（一次短时强降水和一次伴
                       随降雹的飑线对流带降水）雨滴谱特征，研究表明：（1）短时强降水的对流降水雨滴谱谱型包括单峰谱
                      （峰值直径 0. 2~0. 3 mm）、双峰谱（峰值直径 0. 9 mm 和 2. 0 mm）和多峰谱（粒子直径 1. 0 mm 和 2. 0 mm
                       同时出现第二、三峰），显示暖云中雨滴碰并、碰撞-破碎机制对雨滴谱形成有重要影响。归一化Gamma
                       函数的截距参数和平均质量加权直径（lgN -D ）分布显示短时强降水的雨滴谱具有大陆性对流降水特
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                       征；Z-R关系与新一代多普勒雷达的Z-R关系接近。（2）伴随冰雹的飑线对流降水雨滴谱主要是单峰谱（峰
                       值直径 0. 2~0. 7 mm），缺少较大直径的第二峰，有较多的小和较大直径粒子，大于峰值直径的粒子分布
                       曲线是向上凹的。lgN -D 分布显示比大陆性对流降水的雨滴谱有更大 D ；Z-R 关系具有较大的指数和
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                       系数，明显偏离新一代多普勒雷达的 Z-R关系。表明冷、暖云过程的差异导致地面雨滴谱和积分参数之
                       间有明显不同。（3）尺度律方法分析发现，短时强降水主要雨滴谱的广义函数 g（x）可以是指数函数、也可
                       以是形状因子小于 1. 0 的 Gamma 函数，而伴随冰雹的强降水雨滴谱广义函数更适合形状因子小于 0 的
                       Gamma函数。
                       关键词：强降水；冰雹；雨滴尺度分布谱；尺度律方法；广义分布函数
                       文章编号：1000-0534（2021）05-1071-16     中图分类号：P401       文献标识码：A
                       DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2020. 00091



               1   引言                                            过程中的哪一个占主导取决于降雨类型和大气环
                                                                 境条件，主导过程决定 DSD 形状。地面雨滴谱谱
                   雨滴谱（the raindrop size distribution，DSD）是
                                                                 型 研 究 从 数 值 模 拟 和 外 场 观 测 两 个 方 面 进 行 。
               云中微物理过程与动力过程相互作用的最终产物，                            Low and List（1982a）将碰撞-破碎结果分为细丝
               雨滴谱形状可以反映降雨形成的微物理过程，而雨                           （filament）、薄片（sheet）和圆盘（disk）三类，并发展
               滴谱资料的参数化是定量应用的基础。随着中国                             了一个描述雨滴碰撞产生碎片大小分布的参数化
               降水现象仪的大量布设，利用观测资料开展降水微                            方案（Low and List，1982b），模拟显示平衡雨滴谱
               物理特征研究，有助于加深理解降水形成的微物理                            在 0. 26，0. 80 和 1. 95 mm 处存在三个峰值。Hu
               机制，促进观测资料在数值天气预报、云数值模式                            and Srivastava（1995）采用这一参数化方案，研究了
               和雷达估计降水中的应用。暖云中雨滴谱随高度                             雨滴在碰并、碰撞破碎和蒸发过程中雨滴谱演变规
               的变化包括复杂的微物理和动力学过程，如碰并、                            律，当碰并-破碎达到平衡状态时存在多峰分布，
               碰撞-破碎、蒸发、以及由于上升气流和水平风引                            小雨滴端（直径小于 1. 0 mm）存在双峰分布，而大
               起的雨滴筛选（Rosenfeld and Ulbrich，2003），这些             雨滴端具有近似指数分布。McFarquhar（2004）基于


                  收稿日期：2020⁃06⁃12；定稿日期：2020⁃11⁃16
                  资助项目：国家重点研发计划项目（2018YFC1507903）；国家自然科学基金项目（41275044）；山东省气象局课题（2012sdqx12）
                  作者简介：王俊（1966-），男，山东平度人，正高级工程师，主要从事云降水物理研究. E-mail：qxwjun@126.com
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