Page 267 - 《高原气象》2025年第5期
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5 期               张   磊等：基于GPM数据的华东地区中尺度对流系统宏微观结构特征研究                                      1385
               构 的 降 水 特 征 ，  共 包 含 三 级 数 据（周 胜 男 等 ，                本文首先利用 2014 年 3 月至 2023 年 7 月 PF 数
               2015）。第一级数据是对来自 DPR和 GMI不同轨道                      据集中基于 DPR 定义的 RPF 对华东地区中尺度对
               的六种 GPM 产品进行时空一致性处理后得到的资                          流系统的时空分布开展统计分析， 然后利用 GPM-
               料， 经过了视差矫正和最近邻配置进行轨道数据融                           2ADPR 产品对 2022 年 6 -8 月期间发生在华东地区
               合。第二级数据是在一级数据的基础上， 根据 DPR                         的 6 个中尺度对流系统个例（3 个 MCSs 和 3 个 sub-
               或 GMI按不同标准定义了多种 RPF， 保存每个 RPF                     MCSs）的水平和垂直结构特征进行分析。此外， 本
               的信息， 如： RPF中心的经纬度、 发生时间、 30 dBZ                   文在个例分析中使用了湖州站和杭州站的 S波段多
               回波最大高度等。本文使用的是 PF 数据集第二级                          普勒雷达基数据， 用于判别 GPM 观测的对流降水
               数据。                                               云系所处的发展阶段。

                                                     表1  本文所用数据列表
                                               Table 1  List of data used in this article

                    数据来源           时间段               所用主要参数               水平分辨率     垂直分辨率           用途
                 GPM    PF数据集   2014年3月至    年、 月、 日、 时、 经度、 纬度、 像元数、          -         -     降水云体时空分布的统
                                 2023年7月     30 dBZ最大回波高度、 对流性降水像元数                           计分析
                         2ADPR  2022年6 -8月  经度、 维度、 风暴顶高度、 近地面反射率            5 km     125 m   中尺度系统个例的垂直
                                            因子、 粒子谱、 近地面雨强、 降水类型                              结构及微物理过程分析
               S波段雷达     基数据    2022年6 -8月  反射率因子                             -         -     判别对流的发展阶段

               2. 2 方法                                           较， 季节变化的统计时段为 2014 年 3 月至 2023 年 2
                   DPR测雨雷达观测到近地面雨强大于 0的相邻                        月完整的 9 年， 月变化和日变化的统计则利用了目
               像元组成的区域定义为DPR-RPF， 为了避免雷达噪                        前所有时间段的资料（2014年3月至2023年7月）。
               声干扰等造成的资料不确定性， 仅选择像元数量在                               反射率因子等物理量的等高频率分布（Con‐
               四个以上的 DPR-RPF 进行研究（Wall et al， 2012）。             toured Frequency by Altitude Diagram， CFAD）可有
               将 2014 -2023 年期间 GPM 观测到的中心位于华东                   效揭示风暴的垂直结构（魏栋等， 2021； 沈程锋和
               区域（21. 5°N -38. 4°N， 113. 4°E -123°E）的DPRRPF      李国平， 2022）， 将 CFAD 进行归一化处理， 计算每
               挑选出来作为研究对象。利用卫星资料研究中尺                             个高度和数值范围内物理量出现频数占总数的百
               度对流系统时常根据其面积大小划分为 MCSs 和                          分比， 即可得到归一化等高频率分布（Normalized
               sub-MCSs（Punkka  and  Bister，  2015；  Chudler  and   Contoured  Frequency  by  Altitude  Diagram，  NC‐
               Rutledge， 2021； Rocque and Rutledge， 2021）。 本     FAD）， 用于比较绝对频率不同的 CFAD 样本。本
               文参照 Xu et al（2009）的分类方法， 根据面积大小                   文通过计算反射率因子、 降水粒子浓度与粒子直径
               和是否存在对流像元（降水类型为对流性降水的像                            的 NCFAD 分布， 分析发生在华东地区的典型中尺
               元）对 DPR-RPF 进行分类： 对于存在对流像元且面                      度对流系统个例， 揭示其宏微观结构特征。在对中
                                  2
               积大于等于 1000 km 的定义为 MCSs（对应中 β 尺                   尺度对流系统个例进行分析时， 参照傅云飞等
                                    2
               度）， 面积小于 1000 km 且存在对流像元的定义为                     （2022）方法， 利用 2ADPR 中的降水类型产品信息，
               sub-MCSs。此外， 将识别出的中尺度对流系统结                        将中尺度对流系统区分为对流性降水区和层云性
               合回波顶高为 0 km 的情况进行异常数据剔除。PF                        降水区分别进行特征分析。
               数据集中每一个 DPR-RPF 均对应一个中心经纬度                            根据卫星过境前后多普勒雷达回波演变特征
               和时间， 作为对流发生的地点和时间， 计算 0. 25°×                     的对比分析判别 GPM 观测的对流降水云系所处的
               0. 25°格点内观测到的 DPR-RPF 数目来分析对流的                    发展阶段， 若当前回波较前后阶段强度更强， 则当
               地理分布特征； 通过统计不同季节（春季 3 -5 月，                       前处于对流成熟阶段； 若后续回波继续增强， 则当
               夏季 6 -8 月， 秋季 9 -11 月， 冬季 12 月至次年 2 月）            前处于对流发展阶段； 若相比之前回波已明显减
               对流发生的次数分析其季节分布特征， 通过计算每                           弱， 则当前处于对流消散阶段。
               个月对流的平均发生次数分析其月变化特征， 计算                               文中涉及的地图是基于中华人民共和国自然
               一天之中各小时段内对流发生次数占总次数的比                             资源部地图技术审查中心标准地图服务系统下载
               例分析其日变化特征（周胜男等， 2015）。为便于比                        的审图号为 GS（2022）1061 的中国地图制作， 底图
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