Page 273 - 《高原气象》2025年第5期

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 1391

图7 8月26日MCSs的GPM（a）和地基雷达（b）沿图6（c）中AB线的反射率因子垂直剖面
Fig. 7 The cross-section of reflectivity factor （unit： dBZ） for MCSs on 26 August measured
by GPM （a） and ground based radar （b） along line AB as shown in Fig. 6（c）
知， GPM 和地基雷达的反射率因子垂直剖面在基 回波的增大表征该高度区间内粒子在下降过程中
本形态、 回波分布等方面基本是一致的， 由于二者 出现了粒径增长或粒子数增多。第二层为 4~5 km
扫描方式的不同， GPM 在降水回波顶和近地面回 以下高度， 反射率因子强度随高度变化不大， 集中
波方面有更好的刻画； GPM 剖面中反射率因子最 分布在 34~42 dBZ。对流性降水的这种分布特征与
大 值 为 53. 05 dBZ， 地 基 雷 达 剖 面 的 最 大 值 为 魏栋等（2021）的发现相一致， 这可能主要与上升气
55 dBZ， 表明二者反射率因子的强度较为接近， 地 流的分布有关， 上升气流速度随高度先增大后减
基雷达反射率因子略高。层云性降水区回波顶较 小， 使云中水凝物下落过程中在上升气流速度最大
为平坦， 高度为 8~10 km， 对流性降水区有更高的 的高度层累积或滞留（魏栋等， 2021）。
回波顶， 最大高度达 14 km 左右， 表明对流降水区 层云性降水反射率因子垂直结构同样可分为
具有更强的垂直上升运动。层云性降水在 5 km 左 两层， 第一层为云顶至 3~5 km高度， 变化趋势与对
右高度有明显的亮带， 亮带以下回波比较均匀， 基 流性降水较一致， 随着高度降低强度逐渐增大； 但

本维持在 35~40 dBZ； 对流性降水具有强回波核 其回波强度随高度降低时的增速明显低于对流性
（50 dBZ 以上）， 从 5 km 左右高度到接近地面一直 降水， 可能是由于对流性降水整体的垂直上升运动
维持较强的回波。本文另外两个 MCSs个例在垂直 较强， 可以更长时间托住云粒子， 使粒子不断增长
剖面上也有类似的特征。 （袁敏等， 2023）。根据杭州站 8月 26日探空资料分
由反射率因子的归一化等高频率分布（图 8）可 析（其他 2 个个例缺探空资料）， 当天的零度层高度
知， 在垂直分布形态上， 对流性降水相比层云性降 约为 5400 m， 三次过程中层云性降水在 5 km 附近
水分布更宽， 但二者的反射率因子均表现为上窄下 回波强度较上层均明显增大， 表现出显著的亮带特
宽的形态特征， 这是由于高层水汽含量低， 云粒子 征， 尤其是 6月 24日和 8月 26日两次过程具有明显
一般以小的冰雪晶的形式存在， 随着云粒子下降过 亮带， 这一方面是由于冰晶粒子的碰撞效率在零度
程中吸收低层水汽或碰并液水而逐渐增长， 导致低 层附近可达最大（范思睿和王维佳， 2022）， 另一方
层反射率因子的增大。 面由于降落的粒子群在零度层附近表面发生融化
反射率因子最大频率廓线可在一定程度上反 而使反射率因子增加（杜爽等， 2020）。第二层为3~
映云中粒子群的生长存留等宏、 微观状态（沈程锋 5 km以下高度， 随着高度的降低反射率因子迅速向
和李国平， 2022）， 由图 8 可知， 对流性降水的反射 20 dBZ以下弱回波区集中， 表明在该高度区间粒子
率因子最大频率廓线呈“弓形”特征， 垂直结构大致 尺度减小或数量减少。
可分为两层， 第一层为云顶至 4~5 km高度， 随着高 4. 3. 2 降水粒子的垂直分布
度的降低回波分布区间变宽， 回波强度增强。傅云 为进一步了解 MCSs 的垂直结构特征， 对粒子
飞等（2022）研究表明粒子尺度大但数量少与粒子 浓度参数［dBNw=10log （Nw）］和粒子质量加权平
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尺度小但数量多可以产生同样强度的回波， 第一层 均直径（Dm）两个参量进行了统计分析， 该参量是