Page 169 - 《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

沈程锋，李国平，2022. 基于 GPM 资料的四川盆地及周边地区夏季地形降水垂直结构研究［J］. 高原气象，41（6）：1532-
1543. SHEN Chengfeng，LI Guoping，2022. The Vertical Structure of Orographic Precipitation during Warm Season in the Sichuan
Basin and Its Surrounding Areas by Using GPM Dual-frequency Spaceborne Precipitation Radar［J］. Plateau Meteorology，41（6）：
1532-1543. DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2021. 0116.

基于GPM资料的四川盆地及周边地区

夏季地形降水垂直结构研究

沈程锋 ，李国平 1，2
1
（1. 成都信息工程大学大气科学学院，四川 成都 610225；
2. 气象灾害预报预警与评估省部共建协同创新中心，江苏 南京 210044）

摘要：基于 ETOPO1 高程资料将四川盆地及其周边区域分为平原、山地、高山三类地形，利用 2014-
2021年 5-9月的 GPM DPR 资料，对发生在三类地形上的层云和对流性降水事件进行统计，并分析对比
不同地形下强降水的垂直结构特征。研究表明：（1）相较于其他雨强等级的降水，平原对流性弱降水的
降水粒子在近地层受蒸发作用最为明显，反射率因子波动较大且呈减弱趋势。对流性强降水中，随着地
势抬升，反射率因子中心高度也随之升高。（2）对流性强降水中，随着地势升高，因地形作用形成的强上
升气流利于雨滴碰并聚合成大雨滴的同时也更易使降水粒子破碎形成小雨滴，从而导致大雨滴（粒子质
量加权平均直径 D m ≥2. 6 mm）出现的概率增大， D m 分布域宽度增宽；层云性强降水中，高山冻结层高度
以下的中等直径降水粒子（1. 4 mm ≤D m ≤1. 65 mm）出现的概率比平原大。（3）对流性强降水中，平原的粒
子数浓度参数 dBN w 高频区的分布较山地和高山更为集中，而层云性强降水的情形正好相反。相较于平
原，高山的降水粒子在 10 km 以上呈现数浓度较低、尺度较大的特征。（4）雷达反射率、 D m 和 dBN w 三者
之间关联密切。冻结层以下，对流性强降水粒子的 D m 高频区分布范围与雷达反射率高频区的分布区间
高度吻合。对流性强降水的降水粒子在近地面的 D m 比层云性强降水的大，但其 dBN w 却比层云性强降
水的小。本研究有助于从云微物理过程和降水垂直结构视角深入认识地形对强降水的影响。
关键词：四川盆地及周边；强降水；GPM；双频星载雷达DPR；降水垂直结构
文章编号：1000-0534（2022）06-1532-12 中图分类号：P426.61.4 文献标识码：A
DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2021. 0116

1 引言 微物理过程不同，导致这两类降水中粒子的凝结碰
并、融化、破碎等过程有很大差异（Cifelli and Rut‐
四川省地跨青藏高原、横断山脉、云贵高原、
ledge，1998；Houze，2004）。前人对中国暴雨的研
秦巴山地、四川盆地。其北临秦岭，南接云贵高原， 究主要集中于大尺度环流结构、天气学模型和动力
处于青藏高原东缘，地势西高东低，地形、地貌多 学 机 制 等（陶 诗 言 等 ，1958，2008；张 庆 云 等 ，
样，天气过程也复杂多变，而暴雨是四川盆地及周 2008），较少从降水微物理的角度入手。降水的垂
边的主要灾害性天气之一。受复杂地形影响，该区 直结构能够反映降水云团内水凝物生长衰减的动
域不仅年平均降水量大，且易出现短时强降水。 力学和微物理特征，这些微物理和热力学过程影响
降水主要分为对流降水和层云降水两种雨型 降水效率，进而影响地面降水的强度，并对地面降
（Houze，1982）。由于这两类降水形成的热动力和 水类型也起到一定的决定作用（Hobbs，1989；Zips‐

收稿日期：2021⁃07⁃05；定稿日期：2021⁃12⁃16
资助项目：国家自然科学基金项目（42175002，91937301，42075013）；国家重点研发计划项目（2018YFC1507200）
作者简介：沈程锋（1996-），男，福建罗源人，硕士研究生，从事天气动力学研究方向. E-mail：364052898@qq.com
通信作者：李国平（1963-），男，重庆铜梁人，教授，主要从事暴雨动力学、高原山地气象学等研究. E-mail：liguoping@cuit.edu.cn