【摘要】：云降水系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展的動力、熱力過程及內(nèi)部的微物理特征是云物理研究的重點,其中,大氣垂直運動和雨滴譜分布是人們重點獲取云降水的微物理參量之一。中國氣象科學研究院2016年于廣東省龍門縣觀測站進行“華南季風云-降水試驗”,垂直觀測的Ka波段毫米波雷達作為云降水動力過程和微物理量的有效探測手段,參與本次實驗的連續(xù)觀測,本文據(jù)此開展了云內(nèi)大氣垂直速度和雨滴譜的反演研究。首先,進行一次層狀云降水過程的大氣垂直速度和雨滴譜反演的試驗,并與地面激光雨滴譜儀和微降水雷達的測量雨滴譜結(jié)果進行對比分析。采用小粒子示蹤法從功率譜密度中反演大氣垂直速度以得到靜止空氣條件下的功率譜密度,進而利用粒子下落末速度-粒子直徑關系反演出雨滴譜,最后進行標準化的Gamma分布擬合。研究表明:1)云降水從零度層到地面1 km,主要由下沉氣流主導,近地面大氣浮游粒子和直流干擾造成的晴空雜波會影響雷達的功率譜分布;受動態(tài)范圍限制,回波強度過飽和現(xiàn)象會影響近地面大氣垂直速度的反演結(jié)果;2)毫米波雷達CR、微雨雷達MRR和地面雨滴譜儀測量回波強度存在一定差異,MRR相較于CR與地面雨滴譜儀測量偏差較小;在穩(wěn)定降水時CR和MRR功率譜密度對比較為一致;3)CR和MRR反演雨滴譜對比實驗中,雨滴譜反演對大氣垂直速度十分敏感,大氣垂直速度的變化,會使CR反演雨滴譜隨著高度增加數(shù)濃度量級變大、粒子平均半徑變小。CR反演的雨滴譜與MRR反演結(jié)果基本一致,驗證了CR功率譜反演雨滴譜方法的可靠性;4)CR與地面雨滴譜儀雨滴譜擬合參數(shù)的對比表明,CR大氣垂直反演的雨滴譜與地面雨滴譜相比粒子平均直徑Dm較小,數(shù)濃度則較為一致。此外,運用2016年5月6日“華南季風云-降水試驗”中Ka波段毫米波雷達的基數(shù)據(jù)和功率譜數(shù)據(jù)進行一次颮線過境的對流云降水個例的分析,并運用廣東省廣州雷達站的S波段雙偏振雷達(簡稱SA雷達)為探測結(jié)果提供參照。根據(jù)SA的PPI圖和CR的時間-高度演變圖獲得颮線過境過程。個例分析的主要結(jié)論如下:1)在18:00-18:30的颮線強對流云區(qū),SA觀測的回波強度、差分反射率因子、差分相移率的值表征在颮線對流區(qū)存在著較大的雨滴、強烈的降水。颮線主體的對流云區(qū)和層狀云區(qū),在零度層高度附近可能存在冰晶粒子或是冰雹的融化物;2)CR反演的大氣垂直速度和雨滴譜中,颮線強對流區(qū)過境時,0-4km皆出現(xiàn)明顯的達到4-5m/s的強上升速度,隨著颮線逐漸轉(zhuǎn)化為層狀云區(qū),上升速度逐漸微弱。16:04時刻的較大上升速度可能觸發(fā)了16:50時刻較強的垂直對流。零度層以下的雨滴大小在1-4mm之間,高空雨滴較小,隨著高度降低雨滴增大;3)比較SA和CR回波強度的偏差,兩部雷達回波范圍不同,CR在強對流部分由于強衰減,高空部分回波觀測不到。定量比較中,CR和SA回波強度主要集中在12-24 dBZ,集中高度在8-10km,SA整體回波強度數(shù)值較大,數(shù)值分布集中;SA的平均回波強度在各個高度上均大于CR,隨著高度增加回波相差減小,8.41km的平均偏差約為3.45dBZ,10.66km的平均偏差約為1.75dBZ;在3km處,CR和SA反演粒子平均直徑的大小和變化趨勢類似,粒子大小基本分布在0.8-2.0mm之間。
【圖文】：

15圖 4-1 2016 年 6 月 4 日 16:51 分不同高度的功率譜密度數(shù)據(jù)(單位：dB)：(a) SNRmin 閾值限制前、(b)SNRmin 閾值限制后

圖 4-2 2016 年 6 月 4 日 16:07-17:21 各物理量時間-高度演變圖:(a)衰減訂正后回波強度、(b)衰減訂正前回波強度、(c)雷達觀測徑向速度、(d)反演大氣垂直速度4.2.2 大氣垂直速度反演結(jié)果影響主要因素
【學位授予單位】：中國氣象科學研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P407

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 潘雯菁;吳奕霄;周嘉健;王振會;;南京青奧會開幕式期間人工減雨作業(yè)對雨滴譜的影響分析[J];氣象科學;2019年02期

2 宋燦;周毓荃;吳志會;;雨滴譜垂直演變特征的微雨雷達觀測研究[J];應用氣象學報;2019年04期

3 楊楠;鞏憲偉;秦天柱;馬洪波;;四平地區(qū)一次強降水過程分析及雨滴譜特征分析[J];農(nóng)業(yè)與技術;2019年02期

4 王俊;劉暢;;一次拖曳型颮線過程雨滴譜演變特征研究[J];海洋氣象學報;2019年02期

5 沈鷹;李辰;鄭藝;段瑋;;曲靖一次降雨過程的雨滴譜特征分析[J];云南地理環(huán)境研究;2018年02期

6 展小云;郭明航;趙軍;史海靜;稅軍峰;;基于粒子成像瞬態(tài)測量技術的雨滴微物理特性及降雨動能研究[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2018年02期

7 張洪勝;何宏讓;張云;曾慶偉;白仕剛;;南京地區(qū)降水雨滴譜擬合模型的參數(shù)特征分析[J];氣象與環(huán)境科學;2017年03期

8 劉西川;胡云濤;高太長;宋X;;雨滴成像中的散焦模糊復原方法及應用[J];大氣與環(huán)境光學學報;2018年04期

9 尹佳莉;常晨;李林;杜傳耀;喬曉燕;宋伯釗;;北京一次降雪過程雨滴譜儀的現(xiàn)象識別[J];氣象水文海洋儀器;2018年03期

10 趙燕花;許靖;解統(tǒng)剛;尼瑪才仁;;雨滴譜降水現(xiàn)象儀工作原理及常規(guī)維護要點[J];青海氣象;2018年04期

相關會議論文 前10條

1 潘雯菁;李子華;吳奕霄;周嘉健;王振會;;南京青奧會開幕式期間雨滴譜分析[A];第34屆中國氣象學會年會 S14 云降水物理與人工影響天氣進展論文集[C];2017年

2 張洪勝;何宏讓;張云;曾慶偉;;一次颮線過程不同階段雨滴譜特征分析[A];第34屆中國氣象學會年會 S14 云降水物理與人工影響天氣進展論文集[C];2017年

3 李聰;郭煜;;利用雨滴譜儀對一次冰雹天氣的特征分析[A];第35屆中國氣象學會年會 S1 災害天氣監(jiān)測、分析與預報[C];2018年

4 李辰;夏彬僖;;云南一次冰雹天氣的雨滴譜數(shù)據(jù)處理和分析[A];第34屆中國氣象學會年會 S14 云降水物理與人工影響天氣進展論文集[C];2017年

5 呂梅;姚展予;張偉;;雨滴譜儀探測數(shù)據(jù)分析[A];第27屆中國氣象學會年會大氣物理學與大氣環(huán)境分會場論文集[C];2010年

6 宋嘉堯;梁谷;岳治國;;關中地區(qū)夏秋季不同類型降水雨滴譜差異分析[A];第35屆中國氣象學會年會 S13 大氣物理學與大氣環(huán)境[C];2018年

7 何雪松;王瑞田;濮江平;;Parsivel雨滴譜儀數(shù)據(jù)處理方法及其應用[A];2009第五屆蘇皖兩省大氣探測、環(huán)境遙感與電子技術學術研討會專輯[C];2009年

8 崔云揚;周毓荃;蔡淼;;利用微雨雷達觀測一次層狀云降水的垂直結(jié)構(gòu)[A];第34屆中國氣象學會年會 S14 云降水物理與人工影響天氣進展論文集[C];2017年

9 林沛練;陳臺琦;廖宇慶;許玉金;紀博廷;張偉裕;;臺灣北部雷達降雨估計之探討[A];2006年海峽兩岸氣象科學技術研討會論文集[C];2006年

10 劉顯通;馮璐;萬齊林;鄭騰飛;夏豐;肖輝;;華南地區(qū)典型強降水系統(tǒng)微物理特征差異分析[A];第35屆中國氣象學會年會 S13 大氣物理學與大氣環(huán)境[C];2018年

相關重要報紙文章 前2條

1 本報記者 楊s，

本文編號：2640334