Page 171 - 《高原气象》2022年第6期

高 原 气 象 41 卷
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单元定义为13. 69 km 。参考相关研究成果（高玄彧， tude Diagram，NCFAD），从而能将各绝对频率不同
2004；钟静和卢涛，2018；杨斌，2009），将研究区 的 CFAD 放在一起进行比较（Houze et al，2007）。
域划分成三类地形（图 1）：（1）平原，即海拔 0~ 本文利用 NCFAD 统计分析四川地区的平原、山地
1500 m，起 伏 度 <100 m；（2）山 地 ，即 海 拔 500~ 和高山背景下层云和对流性强降水的垂直结构特
1500 m，起伏度≥200 m；（3）高山（川北、川东）或高 征。其中，强降水定义为 1 h 降水量大于 20 mm 的
原（川西），即海拔 1500~4000 m，起伏度≥200 m， 降水过程（陈贝，2016）。考虑到 GPM 探测的敏感
这类地形区域下文简称高山。统计分析研究时段 性，降水率（rr）<0. 5 mm·h 的降水不纳入统计。
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内发生在三类地形区域上的降水事件，得到降水样 同时结合王曙东等（2017）对降水等级的划分标准，
本频数如表1所示。 本文将地面雨强等级依次划分为 0. 5 mm·h ≤rr<
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2 mm·h ，2 mm·h ≤rr<4 mm·h ，4 mm·h ≤rr<
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8 mm·h ，8 mm·h ≤rr<20 mm·h ，rr≥20 mm·h -1
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等 5 级进行讨论。GPM DPR 资料中由于浅雨被归
档为对流性降水类型，在本研究中将其从对流性降
水类型中剔除。本研究仅考虑地面降水粒子相态
为液态的降水事件。
3 结果分析

3. 1 雷达反射率因子的垂直分布
图1 四川盆地及其周边区域（99°E-109°E，27°N-33°N） 为了解四川盆地及周边的平原、山地以及高山
的地形分区 两类（层云和对流性）降水云的垂直结构，使用雷达
绿色区域表示平原，黑色区域表示山地，红色区域表示高山 反射率因子的 NCFAD 以及反射率因子最大频率廓
Fig. 1 Geographical division of Sichuan Basin and its 线揭示降水云宏观分布和云内粒子群生长存留状
surrounding areas. The green，black and red areas
况（图 2）。从图 2中可见，在同类地形下，对流性强
represent the plains，mountains and high
降水的反射率因子在近地表的值总是大于层云性
mountains，respectively
强降水的，说明对流云通常更易造成强度更大的降
表1 2014-2021年5-9月GPM DPR探测到的四川盆地 水事件。两类强降水的冻结层高度几乎不受地形
及周边不同地形的降水样本数
影响，因此地表至冻结层间的气层高度随着地势升
Table 1 Number of rainy pixels detected by GPM DPR
高而减小。在相同的地形下，对流性强降水的雨顶
over different terrains of Sichuan Basin and its surround‐
高度和云顶高度总是高于层云性强降水，说明对流
ing from May to September of 2014-2021
云在垂直方向上的发展比层云更加旺盛。两类强
降水率分级
平原 山地 高山 降水中，地表至云顶以及地表至雨顶的气层高度随
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/ （mm·h ）
着地势升高而减小。在对流性强降水中［图 2（a）~
0. 5≤rr<2 2186（32530） 4616（72504） 6646（65973）
（c）］，平原的反射率因子中心主要位于 0. 5~2. 5 km
2≤rr<4 2031（10851） 4146（25204） 3885（14688）
高度；而由于山地地形抬升作用，使得山地的反射
4≤rr<8 1985（5301） 4263（12772） 3481（5545）
率因子中心主要位于 1. 1~4 km；高山的地形抬升作
8≤rr<20 1685（1674） 3530（3813） 2126（1121）
用更为明显，反射率因子中心主要位于3. 5~5. 5 km。
rr≥20 981（247） 1579（483） 495（85）
雷达反射率因子的最大频率廓线除了可揭示
括号外表示对流性降水的样本数，括号内表示层云性降水的样 降水的垂直结构外，还能很好地反映其微观物理过
本数，rr为降水率
程（Cao et al，2013）。层云性降水通常在冻结层附
等 高 频 率 分 布（Contoured Frequency by Alti‐ 近有明显的亮带特征，而亮带能很好地指示出水凝
tude Diagram，CFAD）图能够很有效地揭示降水的 物的相态变化（Sánchez-Diezma et al，2000）。位于
垂直结构，并已在许多研究中得到应用（Yuter and 亮带以上的水凝物的相态主要为冰和雪，亮带以下
Houze，1995；Zhang et al，2020）。CFAD 内各频率 则主要为液体，而在亮带内，则存在着包含融化的
除以分析区域内最大绝对频率就是归一化等高频 冰雪以及雨滴在内的混合相态水凝物。从图 2中的
率 分 布（Normalized Contoured Frequency by Alti‐ 反射率因子最大频率廓线可见，在 6~10 km 伴随着