Page 108 - 《高原气象》2022年第6期

第 41 卷 第 6 期 高 原 气 象 Vol. 41 No. 6
2022 年 12 月 PLATEAU METEOROLOGY December，2022

彭旺，李琼，魏加华，等，2022. 柴达木盆地东北缘山区和平原区雨滴谱特征对比研究［J］. 高原气象，41（6）：1471-1480.
PENG Wang，LI Qiong，WEI Jiahua，et al，2022. The Mountainous and Plain Areas on the Northeastern Margin of the Qaidam Ba‐
sin Contrast Study on Raindrop Spectrum Characteristics［J］. Plateau Meteorology，41（6）：1471-1480. DOI：10. 7522/j.
issn. 1000-0534. 2021. 00122.

柴达木盆地东北缘山区和平原区雨滴谱

特征对比研究

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彭 旺 ，李 琼 1，2 ，魏加华 1，2，3 ，乔 禛 1，2 ，申惟文 1，2 ，柏文文 1，2 ，
贺巨龙 1，2 ，祁昌贤 1

（1. 青海大学 水利电力学院/黄河上游生态保护与高质量发展实验室，青海 西宁 810016；
2. 青海大学 三江源生态与高原农牧国家重点实验室，青海 西宁 810016；
3. 清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084）

摘要：利用 2020 年 7-9 月在柴达木盆地东北缘宗务隆山不同海拔处的雨滴谱观测资料，对不同降雨强
度下不同粒径雨滴微物理参量的贡献、粒径-粒子数浓度平均谱、微物理特征参量和反射率因子-降雨强
度（Z-R）关系展开研究。结果表明：雨滴数密度主要由小雨滴贡献，中雨滴和大雨滴则是反射率因子 Z、
降雨强度 R 和液态水含量 W 的主要贡献，大雨滴对 Z、R 和 W 的贡献在海拔较高的山区站占比更高。山
区站在小雨、中雨和大雨时的谱宽更宽，且在不同降雨强度下大雨滴端的粒子数浓度要更高，地形的抬
升对较大雨滴的 N（D）有明显的促进作用。质量加权平均直径（D ）随海拔升高而增大，R 更高时雨滴直
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径也越大。广义截断参数（Log N ）会随降雨强度升高而先增大后有所减小，较小雨滴是构成降雨的主
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要来源，柴达木盆地降雨有其独特的雨滴谱结构特征。山区站 Log N 与 D 的分布更为离散，且山区站
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相比平原站 Log N 偏低而 D 偏高。若采用统一的降水估测公式 Z=300R 会产生对降雨量的高估，山
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区站点降雨的高估更严重。
关键词：柴达木盆地；雨滴谱；地形；微物理特征参量；Z-R关系
文章编号：1000-0534（2022）06-1471-10 中图分类号：P426.62 文献标识码：A
DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2021. 00122
1 引言 对雷达降水反演具有重要理论意义。
雨滴谱受降水类型、地形地貌和气候特征等因
降水的微物理特征主要包括雨滴直径、质量和
素共同作用，导致其在不同环境背景下有不同的分
形状等，雨滴直径与雨滴质量、形状等具有强相关
布规律（Ma et al，2019；Chen et al，2013）。地形是
关系（Ulbrich et al，1983），常用雨滴谱描述降水微
影响降水的主要机制之一，复杂的地形影响中小天
物理过程。雨滴谱是雨滴数密度随雨滴粒径尺度
气系统的发展，并通过云物理、动力学和热力学等
的分布函数（刘黎平等，2014），可以用于表征降水
类型、雨滴微物理特征变化等，对理解降水系统的 过 程 对 降 水 形 成 和 演 化 产 生 复 杂 影 响（李 哲 ，
形成和发展至关重要（王洪等，2020；Chen et al， 2015；钟水新，2020；金妍等，2021）。地形对气流
2013）；朱亚乔和刘元波（2013）研究认为，反射率 的动力与热力隆升作用使得山区的上风坡降水过
因子与雨滴直径的六阶矩成正比，研究雨滴谱特征 程更为频繁（彭乃志等，1995；Kumari et al，2017）。

收稿日期：2021⁃05⁃10；定稿日期：2021⁃12⁃29
资助项目：青海省科技厅基础研究计划项目青年基金项目（2019-ZJ-968Q）；重点专项计划项目（2020-GX-ZL15）；清华大学-宁夏银川水
联网数字治水联合研究院横向课题（SKL-IOW-2020TC2004-02）
作者简介：彭旺（1997-），男，陕西汉中人，硕士研究生，主要从事水文气象研究. E-mail：hz09161997@outlook.com
通信作者：李琼（1986-），女，甘肃渭源人，副教授，主要从事寒区水循环与水文过程研究. E-mail：liqiong1118@126.com