利用激光雨滴谱仪对一次雨转雪过程分析

不同相态降水粒子的地面雨滴谱具有不同特征。本文利用HSC-PS32激光雨滴谱仪和人工加密观测资料对2014年11月30日发生在沈阳的一次雨转雪天气过程进行了初步的分析,研究了降水相态转换时,其雨滴谱特征的演变。结果表明:受蒙古气旋影响,该过程经历了不同的降水相态,包括雨、雨夹雪和雪。这3种降水相态对应着不同的滴谱特征。具体表现为降雨阶段,粒径小、谱宽较小;雨夹雪阶段,谱宽增大;而降雪阶段,粒子直径大、维持较宽谱宽。不同降水相态的平均雨滴谱相对较近,经历了单峰到波动的演化过程。从波峰对应的粒子直径的角度来看,雨小于雨夹雪,雨夹雪小于雪。降雨阶段粒子数浓度最大,降雪阶段粒子谱宽最大。     

山东省春季一次积层混合云降水雨滴谱特征分析

利用2010年3月14日山东省出现的一次积层混合云降水过程中观测获取的雨滴谱资料,对此次降水过程中的雨滴微物理参量特性、雨滴谱特征等方面进行了较详细的分析,总结此次积层混合云降水的主要特征。结果表明,此次春季积层混合云降水强度较弱,雨滴微物理量普遍偏小,雨滴数密度较小,一般在1 000个/min以下;雨滴直径小,平均直径为0.444 mm,最大直径平均值仅为1.489mm;此次降水以直径〈1 mm的雨滴为主,占总数浓度的90%以上;对雨强贡献作用最大的是1～3 mm的雨滴。此次过程中微物理量随时间变化趋势基本一致,雨强与最大直径和数密度的相关性均在80%以上,其中雨强与数密度的关系更为密切,相关系数达96.02%;在降水开始和结束时以及弱降水时段（I〈1 mm/h）,滴谱一般呈单峰结构,而降水中间则呈双峰结构,同时雨滴谱变宽。     

沈阳一次西风槽降水过程的雨滴谱特征分析

利用粒子激光探测仪、翻斗式自动雨量计和新一代天气雷达对沈阳春季一次西风槽降水天气进行了同步观测研究,对3种仪器观测信息的分析结果表明:翻斗式自动雨量计观测的降雨强度和累积雨量与粒子激光探测仪(Parsivel)的观测结果一致,表明粒子激光探测仪在不同速度、直径等级观测的雨滴数是可信的;谱宽和降水粒子数随时间变化同步,决定了降雨强度.且直径大于1mm的雨滴是降水的主要部分;建立了反射率因子和雷达回波强度与降雨强度和空中雨水含量的指数关系式,为雷达探测降雨强度和空中雨水含量提供了计算模式;在谱宽随时间变化平缓时,粒子激光探测仪观测的回波强度与雷达观测的回波强度基本一致,可用激光探测仪观测的回波强度标校雷达观测.     

呼伦贝尔地区层状云和对流云降水雨滴谱特征

基于Parsival激光雨滴谱仪和多普勒雷达资料对呼伦贝尔地区两次降水过程进行了分析,对比了层状云降水和对流云降水的雨滴谱特征值。结果显示了这两种云系降水的微物理特征差别,层状云降水与对流云降水过程中雨滴平均浓度分别为234.1个·m~3和568.25个·m~3,液态含水量分别为0.07g/m~3和0.36g/m~3,平均雨强分别为0.98mm/h和8.76mm/h,雷达反射率因子分别为22.67dBZ和38.4dBZ,平均直径分别为0.65mm和0.82mm,最大直径分别为1.54mm和2.01mm。     

淮南一次飑线过程的雨滴谱分析

利用Parsivel观测的雨滴下落末速度和粒径资料,对雨滴谱进行精确的订正,并分别采用最小二乘法和阶矩法对订正后的滴谱进行M-P分布和Γ分布拟合,对比各种拟合结果计算的参量。结果表明,最小二乘法只对数密度拟合较好,而高阶量拟合严重失真;Γ分布比指数分布能够更好地拟合出对流云降水中雨滴数密度函数在雨滴谱两端的分布特征;在Γ分布下,Z-I关系主要受雨滴数密度影响,每次降水的Z-I关系可用平均谱参数计算,精度与常规的Z-I关系拟合方法相当。     

基于激光粒子探测仪探测结果的Z-I关系分析

[目的]估测高时空分辨率的降水量。[方法]利用翻斗式自动雨量计观测的雨量和雨强对激光粒子探测仪的观测结果进行验证,在确信通过激光粒子探测仪激光带的雨滴数和雨滴直径的基础上,按年、月、主要降水天气类型分别建立雷达反射率因子Z和雨强I、log(Z)-log(I)和雷达回波强度I-Zo的指数关系式。[结果]结果表明,按4种主要降水天气类型建立的Z-I、log(Z)-log(I)和I-Zo的指数关系式拟合率最高,相关系数都在0.96以上,均通过极显著相关性检验,是利用雷达探测的反射率因子(Z)或回波强度(Zo)反演降雨强度的首选。给定回波强度(Zo)后,对应1个最大雨强(Imax)。[结论]利用这种关系,依据雷达探测的回波强度,对预警强降水天气有重要的指示作用。     

山东一次适宜增雨作业的雨滴谱特征分析

为了解降水微物理特征,更好地为增雨抗旱气象服务提供技术支持,本文以2015年4月18~19日发生在山东的一次适宜人工增雨作业的降水过程为例,利用激光雨滴谱仪获取的观测资料对雨滴微物理参量的连续演变特征、雨滴谱微物理参量特征以及降水不同阶段雨滴谱特征等方面进行分析。结果表明,降水强度决定于雨滴谱谱宽和雨滴数浓度,三者随时间变化趋势大致相同,峰区和谷区出现的位置基本一致;各谱特征参量与降水强度间均呈正相关性,即都随雨强的增大而增大;在雨强基本小于1 mm/h的降水第一阶段,谱宽仅为1.75 mm,而进入到雨强多数大于1 mm/h的降水第二阶段时,谱宽为3.5 mm;对于雨滴数浓度而言,降水第二阶段各档粒径数浓度远大于降水第一阶段中各粒径档数浓度值,仅粒径在0.375~0.5 mm之间时,降水两个阶段的雨滴数浓度值基本相同,在102量级。     

全国典型台站降雨期雨滴谱特征分析

基于2018—2019年激光雨滴谱仪分钟观测资料,依据年降雨量分区域挑选7个典型站点进行雨滴谱特征分析。结果表明,基于分钟雨滴谱数据计算的小时雨强与台站观测雨强的相关系数均超过0.92,二者平均差值为负值,且差值随雨强增大而增大。雨滴直径等级频数百分率分布为双峰结构,质量百分率分布为多峰结构。直径小于1 mm的小雨滴对雨滴数浓度的贡献率达77.8%,对雨强的贡献率只有18.1%;直径大于2 mm的大雨滴占总数浓度的2.6%,对雨强的贡献为41.8%。考虑雨滴下落末速度影响后,小雨滴对雨滴总数浓度的贡献率增大9.7个百分点,中雨滴和大雨滴对雨滴总数浓度的贡献率降低。随雨强减弱,大雨滴数浓度减小,超大雨滴消失,谱宽收窄,小雨滴数浓度变化特征随台站出现差异。     

沈阳7～8月份降水天气过程中的水汽含量特征分析

根据2007年7～8月地基双通道微波辐射计、激光粒子探测仪和翻斗式自动雨量计的同步观测资料,采用对比分析和统计分析方法,建立了降水观测时段汽态水含量与液态水含量、汽态水含量与雨强、液态水含量与雨强的相关分析方程,且方程均通过了显著性检验:同时,验证了翻斗式雨量计每分钟观测数值与激光粒子探测仪反演的每分钟降水量有较好的一致性.提出了整层大气汽态水含量大于69mm和降水强度大于1mm·h-1时或液态水含量大于0.6mm和降水强度大于1mm·h-1时,云系具有人工增雨潜力,可用于指导人工增雨作业或降水天气预警.     

沈阳市降水天气过程中水汽含量特征及降水效率分析

[目的]指导强降水天气的预警和人工增雨工作。[方法]在沈阳雨季的7—8月份,利用地基双通道微波辐射计、激光粒子探测仪、翻斗式自动雨量计的同步观测结果,分析降水云中水汽含量的变化特征及降水效率。[结果]经翻斗式雨量计验证确认,激光粒子探测仪反演的以1分钟为时间间隔的雨强资料是可信的情况下,雨强同液态水累积含量及汽态水累积含量之间存在相关关系;提出了计算降水效率的方法,分析了雨强同降水效率的关系。[结论]水汽含量特征及降水效率的分析,对强降水天气的预警和人工增雨工作将有一定的指导意义。     

黄土高原典型树种幼树冠层对降雨雨滴特性的影响

为探索林冠层对降雨雨滴特性的影响,利用人工模拟降雨和色斑法,测得了栽植于土槽中的黄土高原典型树种侧柏、油松、元宝枫的4年生幼树树冠下降雨雨谱,并与林外降雨特性进行对比分析。结果表明:①与直径几乎都集中于1～3 mm的林外雨滴相比,树冠下的雨滴直径分布几乎不受林外降雨强度的影响,细小雨滴个数占绝大多数,直径1 mm以下的雨滴 约占全体的40%左右;直径3 mm以上的雨滴约占全体的3%左右,所测到的最大雨滴直径为6.4 m m。②与裸地降雨相比,林冠下降雨的雨滴体积累计曲线明显分为两段,即林冠使得冠下降雨的大雨滴和小雨滴数量增多,而中等大小的雨滴数量变少。③3个树种林冠下降雨的体积累计分布曲线与雨强没有明显的函数关系,把其雨滴样不分雨强加以统计,得出不同树种各自的雨滴体积累计分布曲线。用Best模型拟合,得油松a=3.444,n=1.966,R2=0.982;侧柏a=4.038,n=2.164,R2=0.979;元宝枫a=3.881,n=1.885,R2=0.961。      

四平地区一次强降水过程分析及雨滴谱特征分析

雨滴谱是云和降水物理观测的重要内容之一,基于2014年7月21日四平地区发生的强降水,分析强降水发生的环境条件,同时通过分析此次过程四平观测站雨滴谱观测资料,计算空间数浓度N、立方根直径D3、雨强I、液态含水量Q、雷达反射率因子Z等降水特征参量。通过分析这些降水参数给出该过程的雨滴谱变化特征。     

山东秋季积层混合云云物理结构个例分析

[目的]分析山东秋季一次积层混合云云物理结构。[方法]综合利用多普勒雷达资料、激光雨滴谱仪观测的雨滴谱资料、L波段探空秒数据以及其他常规资料,分析了2009年8月29日积层混合云云物理结构。[结果]这是一次典型的积层混合云降水过程,主体降水持续10 h,雨强最大为6.5 mm/h,一般雨强3.0 mm/h,雨强随时间有明显的起伏变化。雨滴浓度为5～300个,雨滴谱以双峰和多峰型为主。探空秒数据分析的云垂直结构显示,降水云以冷云为主,暖层发展不充分。多普勒雷达资料分析表明,整个降水过程可以分为4个阶段:降水前期、初始、发展成熟和减弱阶段,不同阶段的回波结构明显不同。[结论]该研究为探讨此次降水机制和人工增雨潜力奠定了理论基础。     

北京市大兴区气象观测站DSH1型称重式液态降水试验研究

利用北京市大兴区观测站2013年4-7月3种雨量计的降水资料,分析了DSH1型称重式雨量计与定时降水量、SL3-1型双翻斗式雨量计的降水量之间的相关性,通过比较不同仪器之间的绝对误差及相对误差,探讨称重式雨量计的液态降水观测性能。结果表明:DSH1型称重式雨量计与定时降水量以及SL3-1型双翻斗式雨量计的降水量之间,都存在非常好的线性相关性,相关系数都在0.993以上。DSH1型称重式雨量计与定时降水量在小雨、中雨、大雨不同量级的过程中数据一致性较好,相对误差和绝对误差均保持在地面气象观测规范对降水自记仪器的准确度以下;DSH1型称重式传感器与SL3-1型翻斗式雨量计在中雨、大雨过程中,数据平均相对误差超过了地面气象观测规范对降水自记仪器的准确度。     

4种配对方法在海南秋季雷达定量估测降水中的效果对比

为了获得更稳定、更精确的海南秋季暴雨定量降水估测产品,利用2017—2018年9—11月海口多普勒雷达体扫复合仰角资料和自动气象雨量计资料,采用传统配对法、概率配对法、窗口概率配对法和窗口相关配对法,分别得到不同区域的气候Z-R关系,并对小时雨强和面雨量估测降水误差进行对比分析。结果表明,4种配对法均存在对弱降水事件估测偏大,强降水事件估测偏小的倾向;估测降水的效果随雷达探测距离的增大而下降;PMM法优于其他3种方法,小时雨强的平均绝对误差在4 mm·h^-1以下,面雨量偏差最低仅为2.1%。     

微型雨雷达产品在几次不同量级降水过程中的表现特征

利用MRR-2微型雨雷达设备及相关软件对降水系统进行跟踪连续观测,分析微型雨雷达主要的4项指标:降水效率(Rain rate,mm/h)、雷达反射率(Radar reflectivity,d BZ)、液态水含量(Liquid water content,g/m3)及下降速率(Fall velocity,m/s),经研究得出以下结论:(1)小雨过程中,由于中高层湿度条件很差,降水率、雷达反射率、液态水含量、下降速率均分布在2400m以下,且峰值均较小,低于中雨、大雨及暴雨过程,仅在小时降水量超过0.2mm的时段才表现出一定的显著特征;(2)由于整层湿度条件较好,中雨、大雨及暴雨3次过程的降水率均表现出垂直分段分布的特征,且降水率高值区整层均有分布;(3)中雨、大雨及暴雨3次过程雷达反射率发展得均较高,达到了4800m左右,但高值区发展的高度并不相同,并且三者的峰值大小也有一定的区别,在降水量较大的时段,三者的峰值主要分布在低层;(4)中雨、大雨及暴雨3次过程的液态水含量与降水效率产品表现出类似的特征,同样呈现出了垂直分段分布的特点;(5)不同降水类型的下降速率和液态水含量各自表现出不同的特征。     

朝阳新一代天气雷达分型Z-I关系降水估测模型

利用2014年4—10月朝阳新一代天气雷达和自动站数据资料,对降水过程进行分型,采用最优化方法分析得到本地化Z-I关系,结果表明:降水估算准确率在65%~70%以上,大大提高了本地天气雷达定量估测降水的准确率,更大地发挥了新一代天气雷达的效益。     

贵州省遵义地区暴雨Z-I关系研究

根据2007年32次暴雨天气过程中遵义新一代天气雷达提供的每6 min一次体扫回波资料和120 km扫描范围内9个地面观测站点相应时段的雨强资料,利用最小二乘法进行数据拟合,建立适合本地区暴雨过程的Z-I关系。选取2008年11次暴雨天气过程进行效果检验,并从多方面进行误差分析。结果表明,按强度范围划分建立的Z-I关系较WSR88D默认的Z-I关系（Z=300I1.4）更适合本地,准确率高。可为今后强降水过程的定量估测提供较好的判据,在暴雨灾害预警工作中发挥重要作用。     

沈阳夏季降水效率分析

[目的]分析沈阳夏季的降水效率。[方法]采用胡志晋先生提出的估算云水资源的方法,利用＂QFW-1型双通道微波辐射计＂观测的垂直累积液态水含量与＂粒子激光探测仪＂（Parsivel）反演的1 m in时间间隔的雨强资料,对沈阳地区2007年7-8月的降水效率进行了分析。[结果]当雨强I〈7.5 mm/h时,降水效率E平稳,为3.2%-2.7%,平均3.0%;当雨强I≥7.5 mm/h时,降水效率E随雨强I的增加呈线性增加。雨强越大,空中剩余的液态水含量越多,人工增雨潜力越大。[结论]该研究为分析空中云水资源和人工增雨潜力提供指导作用。     

2016年淮北市降水空间差异分析

利用统计学方法,分析了2016年淮北市37个加密自动站降水的空间差异.结果表明,2016年淮北市37个加密自动站降水属正态分布,平均降水量825.1 mm,雨日116.9 d.降水量、降水强度全年和四季南北差异显著,雨日全年和春、秋、冬季南北差异显著,大运河沿线、市区分别为雨量、雨日低值区;降水强度市区高,大运河沿线低.降水多为局部或大部地区,覆盖率与降水量、持续天数和过程雨日三者的自然对数呈直线正相关.