基于机载Ka波段云雷达和粒子测量系统同步观测的积层混合云对流泡特征

摘要

利用机载Ka波段云雷达(Airborne Ka-Band Precipitation Cloud Radar,KPR)和粒子测量系统(Droplet Measurement Technologies,DMT),分析了2018年4月22日黄淮气旋背景系统下积层混合云中对流泡的动力和微物理特征.首先,对Ka波段云雷达观测的山东地区春季36个对流泡样本按照回波强度、水平尺度、回波顶高三个参量进行统计,结果表明平均回波强度为20～30 dBZ的对流泡占69％.对流泡水平尺度为15～30 km,占61％.对流泡最大回波顶高集中在6～8 km,比周边层云高2～4 km.之后,对4月22日积层混合云中的对流泡个例微物理参数进行统计,结果表明对流泡内部以上升气流为主,最大上升气流速度达到1.35 m s?1,平均上升气流速度为0.22 m s?1;对流泡内过冷水含量比较高,最大含水量为0.34 g m?3,平均含水量为0.15 g m?3.对流泡内冰晶数浓度是泡外的5.5倍,平均直径是泡外的1.7倍.结合云粒子图像探头,发现对流泡前沿和尾部冰粒子以柱状和辐枝状为主,而对流泡核心区域冰粒子以聚合体形式存在.冰粒子通过凇附过程和碰并过程增长,过冷水含量不足时冰粒子的凇附增长形成柱状粒子,含量充足时可迅速凇附成霰粒子.对流泡内降水形成的微物理机制不完全相同,主要依赖过冷水含量.当云中有充足的过冷水分布时,高层冰晶通过凇附增长形成霰粒子,通过融化层后形成降水;当云中缺少过冷水时,降水的形成主要通过水汽凝华过程形成冰雪晶,然后雪晶通过聚合过程实现增长.