Page 155 - 《高原气象》2025年第6期

6 期 郑 皎等：昆明准静止锋冰冻天气过程的雨雪转化特征 1563
云南冬半年降雪与准静止锋密切相关， 2 月约 80% 子谱数据来源于建水国家气象观测站天气现象仪
降雪天气是由静止锋系统造成（段旭等， 2017； 陶 （型号 DSG1）， 分为 32 个通道， 对应粒径测量范围
云等， 2018）。云贵高原锋线附近气象要素变化与 为 0. 062~24. 5 mm， 下落末速度测量范围为 0. 050~
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锋线移动紧密相关， 锋前干暖、 锋后湿冷差异明显 20. 8 m·s ， 采样面积为 0. 0054 m ， 为分钟级观测
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（索 渺 清 和 丁 一 汇 ， 2016； 段 旭 等 ， 2002， 2017， 数据。天气背景资料来源于 MICAPS 数据； 地面资
2018； 宇如聪等， 2021）。但对昆明准静止锋影响 料和天气现象实况数据均来源于建水（102. 78°E，
下， 云垂直结构和演变与地面降水相态关系等方面 23. 66°N）、 开远（103. 29°E， 23. 72°N）、 蒙自国家
的研究比较少。 气象观测站（103. 32°E， 23. 44°N）分钟级观测数
双偏振天气雷达可有效识别云中水凝物粒子 据； 08:00（北京时， 下同）和 20:00 温度和露点廓线
的变化， 对深入了解云中粒子的生长、 聚并和淞附 资料来源于蒙自探空站（103. 32°E， 23. 44°N， 海拔
过程具有重要作用， 可有效识别融化层， 判别粒子 1314. 8 m）高空观测数据。文中涉及的地图是基于
相态转化， 可为确定雨雪相态转化时间提供重要依 中华人民共和国自然资源部地图技术审查中心标
据（唐明晖等， 2023； 金巍等， 2023）。雷达反射率 准地图服务系统下载的中国地图制作［审图号 GS
平均垂直廓线可用于识别融化层亮带（Joss and （2024）0650号］， 底图无修改。
Lee， 1995； 吴翠红等， 2006）， 结合环境温度可判 2. 2 垂直平均廓线
别雨雪相态转化， 有助于冬季降水相态的预报（魏 对雷达反射率平均垂直廓线计算， 采用吴翠红
玮等， 2019； 官晓军等， 2023）。地面降水粒子谱分 等（2006）和 Zhang et al（2008）的方法。选取红河雷
布、 粒径、 下落末速度等微物理参数， 对改进数值 达径向 10~60 km 环状区域内， 在 0. 5°~19. 5°范围
模式参数化、 区分地面降水类型具有重要作用（贾 的 9 个仰角上分层求取雷达反射率的平均值， 可生
星灿等， 2018； 李遥等， 2019； 李慧等， 2021； 黄泽 成间隔为 6 min的廓线， 并将 1 h内得到的反射率廓
文等， 2022； 葛黎黎， 2023）。 线进行平均后得到小时平均廓线。垂直高度设置
西南地区地形复杂， 环境条件复杂多变， 降水 为 1~8 km， 垂直分辨率为 100 m。对降雪过程， 参
相态预报一直是天气预报的难点。本研究对 2022 考官晓军等（2023）， 计算的每层平均有效反射率因
年 2 月 22 日云南发生的一次大范围罕见低温雨雪 子大于 2 dBZ的数据数需大于 10个， 否则该层为缺
冰冻天气过程， 研究分析昆明准静止锋影响下云南 值， 并对生成的反射率廓线进行 7 点滑动平均， 以
南部的大气环流、 层结特征和降水相态变化过程。 减小随机波动。为方便对云粒子的相态分析， 类似
利用双偏振雷达观测数据， 研究揭示云垂直结构和 雷达反射率平均垂直廓线计算方法， 计算了偏振参
雨雪相态转化特征。基于降水粒子谱观测数据， 研 量 CC， Z 和 K 平均准垂直廓线（Ryzhkov et al，
DR
DP
究不同降水类型的平均粒子谱分布特征， 为冬季降 2016； 官晓军等， 2023）。
水相态临近预报提供参考。 2. 3 降水粒子数浓度
降水粒子数浓度是来自天气现象仪观测的分钟
2 数据及处理
级数据， 分为32个通道， 对应降水粒子直径（D）范围
2. 1 数据 为 0. 062~24. 5 mm， 下落末速度（V）范围为 0. 050~

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本文所选的数据均已进行严格的质量控制， 分 20. 8 m·s 。由此得到单位体积内每分钟不同粒径
析时段为 2022 年 2 月 22 日， 研究区域为红河雷达 通道的降水粒子谱分布N（D）（单位： m ∙mm ）：
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-1
i
站径向 10~60 km 环状区域， 气象站点包括建水、 开 32 n ij
N ( D i ) = ∑ （1）
远、 蒙自国家气象观测站（以下简称“建水站”、 “开 j = 1 S∙Δt∙v j ∙∆D i
远站”、 “蒙自站”）， 站点间的位置关系见图 9。雷 式中： n 代表粒径在第 i级尺度区间， 下落速度介于
ij
达观测数据来源于云南红河C波段新一代双偏振天 第 j 级速度区间的粒子数； S 为采样面积（单位：
2
气雷达站（以下简称“红河雷达站”）， 红河雷达站位 m）； ∆t 为采样时间间隔（单位： s）； v 为第 j 级速度
j
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于个旧市贾沙乡石洞坝村大诺山， 海拔为 2491 m 通道的平均速度（单位： m·s ）； D 为第 i 级尺度区
i
（103. 05°E， 23. 40°N）， 采用水平和垂直双极化方 间的平均直径（单位： mm）； ∆D 为第 i 级区间尺度
i
式， VCP21 体扫模式， 每 6 min 完成 0. 5°~19. 5°范 间隔（单位： mm）。在实际计算时， 为保证数据质
围内 9 个仰角的扫描， 极化波束宽度为 1°， 定位分 量， 剔除了受低信噪比影响大、 可靠性较差的仪器
辨率方位 0. 1°， 定位分辨率高度为 100 m。降水粒 前两个通道的粒子。