Page 135 - 《高原气象》2025年第5期
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5 期 邹书平等：混合降水粒子识别与雨雪雹尺度谱特征分析 1253
（若两者相一致时表明降水粒子类型具有单一性， 表3 降水现象识别样本统计检验
反之， 则属于混合型降水）， 以区分毛毛雨类弱降 Table 3 Statistical test of samples for identification
水和混合型降水天气类型， 结合粒子数、 粒子谱 of precipitation phenomena
宽、 粒子速度等技术指标， 建立降水现象识别综合 毛毛雨 雨 雪 雨夹雪 雹
降水类型
判定算法， 以识别毛毛雨、 雨、 雪、 雨夹雪、 冰雹等 （DR） （RA） （SN） （RS） （HA）
降水现象类型。具体判定条件如下： 总样本数/次 81 176 165 9 10
（1） 毛毛雨的判定： ①当粒子直径<0. 6 mm 的 降水 毛毛雨（DR） 81 7 6 2 0
粒子数占比≥60%， 识别为毛毛雨天气； ②在符合雨 现象 雨（RA） 0 166 0 1 1
识别
和毛毛雨的粒子数占比≥60% 或雪和毛毛雨的粒子 雪（SN） 0 0 159 2 0
样本
数占比≥60% 的条件下， 若粒子直径谱宽<3. 0 mm、 雨夹雪（RS） 0 0 0 4 0
数/次
-1
速度谱宽≤6 m∙s 时， 识别为毛毛雨天气。 雹（HA） 0 3 0 0 9
（2） 雨的判定： ①当雨粒子数占比≥60% 时， 识 正确率/% 100 94. 3 96. 4 44. 4 90
别为降雨天气； ②在符合雨粒子数≥30% 的条件
-1 4 个例分析
下， 若粒子众数速度≥1. 5 m∙s 、 粒子直径谱宽≥
1. 5 mm、 速度谱宽≥5 m∙s ， 且速度谱宽所对应的 4. 1 2021 年 5 月 9 日一次冰雹短时强降水天气过
-1
直径≥1. 2 mm 或直径谱宽所对应的速度≥3 m∙s -1
程滴谱特征分析
时， 识别为降雨天气。
2021年5月9日， 贵州毕节出现了一次冰雹、 短
（3） 雪的判定： ①当雪粒子数占比≥60% 以上
时强降水天气过程， 降雹记录时间为 16:59 -17:02
时， 识别为降雪天气； ②在符合雪粒子数≥30% 的
（北京时， 下同）， 冰雹直径为 5~10 mm， 实际降水
条件下， 若粒子众数速度≤3. 0 m∙s 、 粒子直径谱
-1
时长达 4 h， 总降雨量超过 100 mm。在此， 仅选取
宽≥1. 5 mm、 速度谱宽≤6 m∙s ， 且速度谱宽所对应
-1
16:57 -17:26（30 min）雨滴谱样本数据， 对应降雨量
的直径≥3 mm 或直径谱宽所对应的速度<5 m∙s -1
为 23. 6 mm， 分为降雹前 16:57 -16:58（2 min， 雨
时， 识别为降雪天气。
量 0. 9 mm）， 降 雹 中 16: 59 -17: 02（4 min， 雨 量
（4） 雨夹雪的判定： ①若不符合毛毛雨、 雨、
5. 5 mm）、 降雹后 17:03 -17:26（24 min， 雨量 17. 2
雪的判定条件， 则识别为雨夹雪天气。
mm）三个时段， 通过雨滴谱粒子数、 谱宽的时序变
（5） 冰雹的判定： ①在符合粒子直径≥5 mm 的
化特征， 着重分析冰雹天气出现时段的合理性。图
粒子数≥6粒的条件下， 若雹粒子数与霰粒子数的比
2 是 2021 年 5 月 9 日 16:57 -17:26 三个时段的雨滴
值≥0. 3、 粒子直径谱宽≥5 mm、 速度谱宽≥12 m∙s ，
-1
谱。其中， 在 16:57 -16:58、 16:59 -17:02、 17:03 -
且速度谱宽所对应的直径≥5 mm 时， 识别为冰雹
17:26 三个时段， 粒子直径谱宽、 速度谱宽分别为
天气。
7. 5 mm、 12 m∙s ， 13 mm、 15. 2 m∙s ， 11 mm、
-1
-1
从表 3 的样本统计结果可以看出， 毛毛雨、
15. 2 m∙s 。
-1
雨、 雪识别正确率分别为 100%、 94. 3%、 96. 4%，
表 4 是 2021 年 5 月 9 日 16:57 -17:26 三个时段
雹、 雨夹雪识别正确率分别为 90%、 44. 4%， 表明
的滴谱的粒子数统计表。结合降水现象识别综合
单一雨、 雪天气识别准确率明显好于混合型降水
判定算法， 此处仅从雨、 雹的粒子数和谱宽的判定
天气。仅从冰雹识别结果来看， 冰雹误报 3 次， 这
条件来看， 三个时段雨粒子数的占比为 62. 8%， 直
与它捕获大雨滴粒子数有关； 冰雹漏报 1 次， 主要
-1
径谱宽为 13 mm， 速度谱宽为 15. 2 m∙s ， 雹粒子
是 冰 雹 直 径 较 小 而 导 致 ， 该 次 降 雹 直 径 仅 为
数 49 粒， 符合冰雹判定的条件， 可识别为冰雹
3 mm。
天气。
基于本综合判别方法的检验结果表明， 单一毛
图 3 是 2021 年 5 月 9 日 16:57 -17:26 粒子数和
毛雨、 雨、 雪降水天气综合识别准确率达到 95% 以
降雨量组合的分钟序列。从图 3（a）来看， 降水粒子
上， 冰雹误判率仅为 1. 7%， 小雨强时毛毛雨识别
数量与降雨量大小的变化趋势一致， 它直观地反映
率低的情况得到明显改善， 且有效地减少了在大雨
了整个降雨天气的变化过程。在 16:57 - 17:14、
强时因雨滴叠加误识别为冰雹的情况。
17:15 -17:26 出现两次降雨强弱变化过程， 累积粒
子 数 分 别 为 36275 粒 、 17162 粒 ， 占 粒 子 总 数 的
67. 9%、 32. 1%， 降雨量分别为15. 7 mm、 7. 9 mm， 占
