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宁夏夏季层状暖云降水观测研究

张丰伟  刘晓莉  桑建人  张逸轩  李义宇  乔晶煜  
【摘要】:本文采用Micaps资料和机载PMS实时探测资料就中国宁夏银川地区2007年8月26日的一次降水过程做了层状云降水的宏微观特征分析。本次降水过程主要由暖性层状云产生,在云层的下部和上部存在明显的上升气流和乱流,在云层的不同部位也存在有湍流活动,说明云中的起伏随机源很强,云中肯定存在起伏降水机制,在出现乱流的层面上大云滴浓度相对较高。此外,根据本次个例探测的结果,云中半径大于20μm的云滴很少,几乎全部的云滴半径都在20μm以下,而且半径在10μm以下的云滴非常活跃(表3),从雨滴谱资料的中可以看出,雨滴直径都在2~3mm以下,全天的降水基本持续在小雨的等级上。在本次个例中,云滴的增长可能主要是靠起伏凝结增长。当云中少数云滴半径大于14μm,碰并小云滴的效率提高,能有效地启动重力碰并机制,形成降水粒子,其碰并增长速率是随大水滴增大而快速增加的,这也正是暖性层状云产生降水的重要机制。通过对采样数据的统计分析,得出平均直径在20μm以上的云滴浓度占不到云滴总浓度的15%,而含水量却占到了近40%,但是在云滴谱的全部谱形中可以看出,云层偏上部的云滴谱中较大云滴质量占优,而在云层偏下部则是小滴占优。说明云层的下部水分主要由小云滴提供,到了高层平均直径大于20μm的云滴对云中含水量的贡献更大,这说明在整个云层中平均直径大于20μm云滴对水汽的贡献作用不容忽视,但也是有一定空间局限性的。结合两次飞行的PMS资料的分析,本次个例中云层的丰水区处于云层中部,有时在云层下部,并且与逆温层结相对应。即便是层状云,云层中也会时常夹杂有干燥层,通过两次飞行的资料处理得到,每次飞行云中都夹有干燥层,而且云中乱流很明显。通过雨滴谱的分析,本次个例中,0.5-1.5mm之间的雨滴数浓度仅占总浓度的21.8%,但是其对雨强的贡献达到了75.2%,可见,这部分雨滴是本次降水的主体。而且在本次个例中,雨滴的尺度变化对雨强变化影响很大,而数浓度并不是影响雨强的决定因素。雨滴谱整体呈现单峰型,谱宽的变化与雨强的起伏吻合的很好。在与相应时段的云滴谱对比分析后得出,地面雨滴的形成与云中大粒子的增加有着密切的关系,即降水与云中大粒子的分布关系密切。

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