副热带高压背景下极端短时强降水的双偏振相控阵雷达观测分析

摘要

为了研究副热带高压(副高)背景下极端短时强降水系统的动力和云物理结构特征,利用厦门X波段双偏振相控阵雷达观测数据,采用多普勒雷达风场反演技术并结合高精度的地形数据,对2021年8月11日发生在厦门地区的一次极端短时强降水事件进行了分析。研究表明:(1)这次过程发生在副高控制之下,具有弱天气尺度强迫特征。地面辐合线促进了线状对流系统的形成,其后向传播过程导致了局地极端强降水的发生。(2)对流系统的中层存在大粒子累积区,大粒子的下泻导致雨强增大。倾斜上升(下沉)气流的配置使得大粒子的下泻不会影响上升气流,有利于对流系统的发展与维持。下沉气流与偏南气流相遇触发了上游对流系统的发展,形成后向传播。(3)在弱天气尺度系统背景下,局地地形对于降水系统的影响得以凸显。地形造成的低层辐合使得差分反射率因子(Z_(DR))、差分传播相移率(KDP)等双偏振参数在迎风坡处明显增大,且大值区在此处维持。更大、更浓密的降水粒子形成了极高的降雨效率。(4)暖雨过程和冰相过程在这次极端降水事件中并存,前者对雨水的形成起主导作用,冰相粒子的融化加速了这一进程。(5)强降水时雨滴的破碎和碰并趋于平衡,雨强的增大取决于雨滴浓度的升高。因此,K_(DP)可作为判断雨强是否增大的指标。(6)Z_(DR)柱与K_(DP)柱的演变对于地面雨强的变化具有预示性,特别是在持续降水过程中,Z_(DR)(K_(DP))柱的再度发展预示着降水系统的再次增强。