利用微雨雷达研究不同云系降水的垂直结构分布与演变特征

摘要

云降水结构、降水微物理过程及特性的研究，对于降水的精细预报和人工影响天气具有重要意义。本研究利用位于河北邢台测站的Ka波段微雨雷达(MRR)结合地面雨滴谱仪、雨量计、激光云高仪和天气雷达等综合观测到的一次混合云和一次层状降水过程，以MRR分析为核心对两次降水过程的垂直分布及演变特征进行了研究。将MRR与天气雷达、地面雨滴谱仪、雨量计等结合研究了观测结果的可比性、检验了MRR数据的可靠性。将MRR与雨滴谱仪和激光云高仪等结合，研究了两次降水过程和不同降水阶段特征量和雨滴谱的平均垂直分布特征，同时对特征量与雨滴谱随时间和高度的演变特征进行了分析。主要结果如下: (1)相比雨量计，MRR探测得到的累计雨量偏小，但两种仪器观测结果趋势一致。MRR200m与雨滴谱仪雨强结果非常接近，两次个例中二者雨强平均偏差分别为0.05 mm· h-1、0.09 mm· h-1，相关系数都为0.93。相比雨滴谱仪，MRR观测到的小滴数浓度出现高估，大滴数浓度出现低估，中滴数浓度较为一致。 (2)从特征量的垂直分布来看，两次个例中平均反射率在低层随高度降低而增加。两次个例中雨滴谱在低层的垂直变化不同，同时在云内和云外雨滴谱特征也存在差异。在平均云底高度以上随高度降低，两次个例中小滴数浓度变化都较小，中滴和大滴数浓度增加，存在云滴和雨滴间的碰并过程。而在平均云底以下，小滴数浓度随高度降低而减小，中滴和大滴数浓度随高度变化较小，出现蒸发过程。在低层随高度降低，混合云降水小滴数浓度明显减小，大滴数浓度明显增加，雨滴间的碰并增长作用较强。而层状云降水雨滴谱在低层随高度的变化较小，碰并作用较弱。 (3)在不同的降水阶段降水的垂直分布存在差异，在混合云降水初期平均反射率和雨强在云底以下明显减小，相比云内，云底以下液水含量与雨滴总数浓度都有明显减少，蒸发作用影响较强。在稳定弱降水阶段，特征量和雨滴谱随高度的变化很小。在强降水阶段，随高度降低平均反射率明显增加，雨滴谱出现明显拓宽，小滴数浓度显著减小，大滴数浓度显著增加，表明在强降水阶段雨滴间碰并增长作用很强。

目录

声明

摘要

第一章：引言

1．1研究目的与研究意义

1．2国内外研究进展

1．2．1雨滴谱特征研究

1．2．2微雨雷达应用研究

1．2．3研究存在的主要不足

1．3本文的主要内容

第二章：仪器和资料概况

2．1 MRR垂直指向测雨雷达

2．1．1 MRR仪器特性

2．1．2 MRR雨滴谱的反演

2．2．3 MRR特征量的反演

2．2雨滴谱仪

2．3云雷达

2．3激光云高仪

2．4天气雷达

2．5其他观测资料

第三章MRR与其他观测资料对比

3．1一次混合云降水

3．1．1天气形势分析

3．1．2降水概况

3．1．3同云雷达观测比对

3．1．4同天气雷达观测比对

3．1．5与雨滴谱仪及雨量计比对

3．2一次层状云降水

3．2．1降水概况

3．2．2同云雷达观测比对

3．2．3 同天气雷达观测比对

3．2．4与雨滴谱仪及雨量计比对

3．3总结和讨论

第四章一次混合云降水垂直结构特征

4．1总过程降水平均垂直分布特征

4．1．1特征量平均垂直分布特征

4．1．2平均垂直雨滴谱特征

4．2不同相对湿度阶段降水平均垂直分布特征

4．2．1 不同湿度阶段降水特征量平均垂直分布特征

4．2．2不同湿度阶段降水平均垂直雨滴谱特征

4．3不同雨强阶段降水平均垂直分布特征

4．3．1不同雨强阶段降水特征量平均垂直变化特征

4．3．2不同雨强阶段雨滴谱平均垂直变化特征

4．4降水微物理结构随时间和高度的变化

4．4．1降水微物理结构随时间和高度的变化

4．4．2典型时刻分钟平均垂直雨滴谱分析

4．5总结和讨论

第五章一次层状云降水垂直结构特征

5．1总过程降水平均垂直分布特征

5．1．1特征量平均垂直分布特征

5．1．2雨滴谱平均分布特征

5．2总结和讨论

5．2．1层状云降水

5．2．2两次个例结果对比

6．1主要结论

6．2本文创新点

6．3不足之处和展望

参考文献

作者简介

致谢