Page 277 - 《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                                      1395
               较高的粒子浓度使粒子大小不占优的对流性降水                             仅对个例整体做云系统计分析。
               产生了更大的雨强， 说明降水强度是粒子大小和                                由多普勒雷达回波演变（图略）可知， 三个 sub-
               粒子浓度等多因素共同决定的， 这与王智敏等                             MCSs 均处于成熟阶段前后。云系有关的特征统计
              （2024）的研究发现一致。                                     如表 4 所示， 平均近地面雨强为 1. 5~2. 0 mm·h ，
                                                                                                             -1
               4. 4 sub-MCSs的云系特征                                雨强与 MCSs 中层云性降水的雨强相当。三个 sub-
                   三个 sub-MCSs 过程分别发生在 2022 年 6 月 28
                                                                 MCSs 的最大回波顶高均超过 10 km， 其中 6 月 28
               日江西中部、 7 月 25 日浙江南部和 8 月 24 日浙江西
                                                                 日个例的最大回波顶高达 16. 8 km， 可见夏季局地
               部， 三个个例在GPM数据中分别由39、 38、 27个像
                                                                 sub-MCSs 也可以发展至较旺盛。sub-MCSs 的 Dm
                                         2
               元组成， 面积均小于 1000 km ， 三个 sub-MCSs中对
               流性降水与层云性降水的比例分别为 1∶1、 2. 6∶1                      平均值与 MCSs 中对流性降水的 Dm 平均值相当，
               和 1. 5∶1， 均为以对流性降水为主的中尺度对流系                       但 dBNw 平均值小于 MCSs， 这可能是 sub-MCSs 的
               统。由于 sub-MCSs 对应的 GPM 扫描点较少， 本文                   降水强度弱于MCSs的原因之一。

                                                表4  不同sub-MCSs个例的云系特征
                                          Table 4  Cloud characteristics of different sub-MCSs

                                                 -1
                 sub-MCSs个例     平均近地面雨强/（mm·h ）        平均回波顶高/km        最大回波顶高/km        平均dBNw      平均Dm/mm
                   20220628             1. 6                9. 9             16. 8         27. 5        1. 7
                   20220725             1. 5                11. 8            15. 7         26. 8        1. 8
                   20220824             2. 0                8. 6             12. 6         26. 7        1. 7

               5  结论                                             与 MCSs 中对流性降水的粒子尺度相当， 但粒子浓
                                                                 度更低， 使其雨强相对更弱， 降水强度由粒子大小
                   本文利用长时序 GPM 资料， 以中尺度对流系
                                                                 和粒子浓度等多因素共同决定。
               统为研究对象， 对其在华东地区的时空分布进行了
                                                                    （3）  在 5 km 高度以上， 降水粒子在下降过程
               详细分析， 获得了 MCSs 和 sub-MCSs 两种不同尺
                                                                 中因吸收低层水汽或碰并液水等作用而逐渐增长，
               度中尺度对流系统的分布特征及生消规律。结合
                                                                 使对流性降水与层云性降水的反射率因子归一化
               GPM 资料高分辨率的垂直廓线资料， 通过对典型
                                                                 等高频率分布形态均表现为上窄下宽的特征， 其中
               个例的深入分析， 加强了对华东地区中尺度对流系
                                                                 对流性降水的反射率因子随高度下降时的增速强
               统的垂直结构及内部微物理过程的认识， 为该区域
                                                                 于层云性降水， 其反射率因子最大频率廓线呈“弓
               对流降水预报水平的提高、 模式模拟参数化方案的
                                                                 形”特征， 层云性降水反射率因子则在零度层以下
               选择及优化提供参考。得到主要结论如下：                               表现出亮带特征。

                  （1）  夏季是华东地区发生中尺度对流系统最                            （4）  在 4 km 以下的暖层， 降水粒子在下降过
               多的季节， MCSs 在 6 月发生最多， sub-MCSs 在 8                程中粒子尺度逐渐减小， 其中层云性降水粒子尺度
               月发生最多。MCSs 与 sub-MCSs 发生频率均有午                     减小的同时数浓度变化不明显， 对流性降水则一般
               后峰值特征， MCSs 的日变化幅度相对平缓， sub-                      伴有粒子数浓度的增大。
               MCSs 夜间发生频率迅速降低。对流系统的发生与                              在取得上述结果的同时， 也认识到本文利用
               地形具有密切关系， 在夏季， 华东地区的 MCSs 集                       GPM 数据区分了 MCSs 与 sub-MCSs， 因受数据时
               中分布区域有逐月向北调整的趋势， sub-MCSs 主                       间分辨率限制， 不排除 MCSs 会包含前几个时刻
               要分布在闽浙地区及江西高海拔山区。                                 sub-MCSs 融合的结果。另外， 在分析中尺度对流
                  （2）  MCSs 和 sub-MCSs 一般由“对流性降水、                系 统 的 微 观 结 构 特 征 时 主 要 基 于 三 次 MCSs 的

               层云性降水和其他降水”三种降水类型组成， MCSs                         GPM 探测资料， 依据其反射率因子、 粒子大小和粒
               中对流性降水的粒子浓度总体比层云性降水小， 但                           子浓度在高度上的变化判别云中粒子可能发生的
               粒径更大， 使其降水强度更大， 为层云性降水的 4~                        微物理过程， 但实际云中粒子所发生的物理过程极
               5倍； 以对流性降水为主的 sub-MCSs整体粒子尺度                      其复杂， 降水粒子的形成受冻结、 凝华、 融化、 碰
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