【摘要】：雨滴譜(DSD)分布特征是降水微物理的基本特性,因此充分認(rèn)識(shí)DSD特征變化對(duì)于理解降水微物理過(guò)程、提高雷達(dá)定量降水估計(jì)、改進(jìn)模式微物理參數(shù)化和提高其預(yù)報(bào)均具有重要的作用。本研究基于國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目“突發(fā)性強(qiáng)對(duì)流天氣演變機(jī)理和監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)研究”(OPACC)2014-2015年外場(chǎng)試驗(yàn)中江寧超級(jí)觀測(cè)站收集的多種雨滴譜探測(cè)儀器(2DVD、MRR、OTT-1和OTT-2)的觀測(cè)資料,定量評(píng)估了不同雨滴譜儀器的探測(cè)精度,并對(duì)比分析了儀器探測(cè)性能對(duì)DSD導(dǎo)出量、導(dǎo)出關(guān)系和模式微物理過(guò)程的影響。在此基礎(chǔ)上,利用高精度的2DVD和MRR探測(cè)資料,揭示了中國(guó)東部地區(qū)降水DSD的統(tǒng)計(jì)特征及不同降水系統(tǒng)下雨滴譜特征差異。首先,定量對(duì)比分析了不同雨滴譜的DSD、降水量和雨滴下落速度測(cè)量差異�？傮w而言,2DVD對(duì)DSD和雨滴降落末速度測(cè)量精度最高。對(duì)于中等大小的粒子(1-4 mm)探測(cè),各類(lèi)雨滴譜儀器均具有較好的一致性。OTT雨滴譜儀低估小粒子( 1mm)、高估大粒子(4mm)。OTT-1速度測(cè)量誤差最大,OTT-2在小粒子和大粒子端均有較大提高。同OTT和2DVD相比,MRR能觀測(cè)雨滴譜的垂直結(jié)構(gòu),其最低層觀測(cè)(MRR-200m)低估大粒子直徑而高估小粒子濃度。由于OTT儀器探測(cè)原理和精度的問(wèn)題而丟失大量小粒子,會(huì)導(dǎo)致DSD導(dǎo)出量、導(dǎo)出關(guān)系和模式微物理參量均出現(xiàn)較大的差異。其次,結(jié)合2DVD和MRR探測(cè),識(shí)別并分析層云、對(duì)流和淺層三類(lèi)降水的DSD統(tǒng)計(jì)特征和差異。結(jié)果顯示,夏季降水中,層云降水過(guò)程發(fā)生頻次高,淺層降水頻次最低,但對(duì)流性降水貢獻(xiàn)更大。淺層降水中沒(méi)有冰相過(guò)程的存在,導(dǎo)致降落至地面的雨滴平均(和最大)直徑偏小,其雨滴濃度介于層云和對(duì)流性降水之間。對(duì)流性降水雨滴濃度(粒徑)比相同氣候區(qū)(如日本)更大(更小),這可能與環(huán)境高濕度和局地氣溶膠濃度有關(guān)。在夏季梅雨前、中、后三個(gè)時(shí)期,不同類(lèi)型降水的頻次發(fā)生存在差異,但同類(lèi)型降水的DSD變化很小。以此為基礎(chǔ),建立適用于中國(guó)東部地區(qū)三類(lèi)降水特征的雙偏振雷達(dá)定量降水估計(jì)關(guān)系,提高雷達(dá)定量降水精度。最后,分別選取了梅雨鋒雨帶、登陸臺(tái)風(fēng)雨帶和颮線系統(tǒng)個(gè)例,對(duì)比不同降水系統(tǒng)雷達(dá)回波和DSD的時(shí)間演變特征。結(jié)果顯示,臺(tái)風(fēng)雨帶和梅雨鋒雨帶主要由更高濃度的小粒子組成。颮線的DSD分布較廣,其對(duì)流中心表現(xiàn)出“大陸性”對(duì)流的特征,同時(shí)層云降水區(qū)還出現(xiàn)少數(shù)由大的冰粒子融化產(chǎn)生的大雨滴。不同降水系統(tǒng)雨滴形狀差異較大,中國(guó)東部地區(qū)登陸臺(tái)風(fēng)雨帶中的雨滴比其它地區(qū)(如臺(tái)灣)的臺(tái)風(fēng)雨帶更趨于圓形。雨滴形狀的差異會(huì)造成雨滴后向散射的差異,將導(dǎo)致反演DSD出現(xiàn)較大的偏差。以臺(tái)風(fēng)降水為例,相同的雷達(dá)觀測(cè)下,新的擬合關(guān)系比Brandes (Chang)關(guān)系得到的雨滴質(zhì)量加權(quán)平均粒徑Dm更大而標(biāo)準(zhǔn)化截距參數(shù)Nw偏小。相同DSD觀測(cè)下,兩者反射率因子ZH反演的差異很小,但差分反射率因子ZDR在強(qiáng)降水中最大偏差可達(dá)0.94(0.25)dB。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P426.6

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本文編號(hào)：2773554