哈尔滨地区雨滴谱分布探究.pdfVIP

哈尔滨地区雨滴谱分布研究 张云峰一 黄建平： 1 (1黑龙江省人_[影响天气中心哈尔滨市50036) (2南京气象学院环境科学系 南京市 210044) 雨滴谱观测是云和降水物理的重要项目之一，而研究雨滴谱的分布可以分析自然降水 的微物理结构及其演变特征．对人工影响天气的研究有很重要的意义。 1997年5—7月采用6BPP一100型地面雨滴谱仪对哈尔滨地区的降水过程进行观测，所 取资料配合卫星云图、地面观测等，确定云的类型，把降水云划分成层状云、积层混合云 和积雨云三类。 雨滴谱的分布一般呈指数分布，M-P分布其表达式为；rl=n。e“o，其中n为雨滴空间浓 u e“o，其中n为雨滴空间浓度，no、^、 度，130、^为参数。r分布的表达式为：n=n【)D u为参数。其中u是新增的形状因子。比较两个表达式可以看出，，r分布的表达式比M-P 分布表达式多一项Du，M-P分布是r分布当lI=0时的特例。利用最小二乘法对每次降水过 程的雨滴谱进行拟合，求出参数，然后求出三类降水云拟台参数平均值。层状云M-P分布 和r分布的曲线在雨滴直径偏小和偏大时出现差异；积层混台云在1．OmmD(4．Om时M-P 分布和r分布基本相同，在雨滴直径小于1．Om和大于4．0㈣时，M-P分布拟合值与观测 的真实值相差比较大，而r分布在整个范围内与观测的真实值拟合得比较好；积雨云的M-P 分布的拟合曲线明显偏离观测的真实值．而r分布却与观测值符合得相当好。 从三类降水云的平均雨滴谱可以看出，雨滴的数密度N随着雨滴直径D增大而减小， 有起伏．置多峰值分布；层状云的谱分布在下方，积雨云的谱分布在上方，积层混合云居 中，说明层状云的降水谱比较窄，最大直径只有3．5M，积雨云的降水谱比较宽，最大直径 8．8m，积层混合云的降水谱居于层状云和积雨云之间：从n值看也符合rt辊№。”8{堪混☆； n gni的规律，而当雨滴直径较小的时候(例如D=O．2rna)，这种关系更加明显，层状云的 现不近续的间断点，排除可能出现个别大滴外，有可能是雨滴重叠所致，这是由丁观测仪 器的系统误差所致。 从微物理参量平均值来看，层状云的雨滴数密度N最小．为951mm-。．积雨云的雨滴数 密度最大，最大可达9795wm～，积层混合云的雨滴数密度居中．这是由于积雨云降水过程中 小滴特别多，当然，在众多的小滴中也有由于大滴破碎而形成的小滴。雨强I和含水量Q 也有同样的规律：I居状iI善删魁台iI积雨云．Q联状。Q戢“混台五(Q祝甜。，这说明相比较而 言，积雨云的降水强度比层状云降水人得多， 主要是由于积雨云的人滴多，滴谱宽的原因。 比较平均直径DI可知，层状云的平均尺度人，积雨云的平均尺度小，同样也是冈为积雨云 2l 的大滴虽然很多，但是同积雨云中的小滴相比却是很少，这样平均得到的平均直径当然会 很小。小于lm的雨滴对雨强的贡献，层状云表现得最明显，为35％，积层混合云其次， 为26％．积雨云晟小，为11％，而大于3mm的雨滴对雨强的贡献．却与小于lm的雨滴对 雨强的贡献呈相反的趋势，即积雨云最大(21％)，层状云最小(4％)，积层混合云居中(7％3， 可见，积雨云的降水强度大是由于相对数目较少的大滴造成的。 层状云降水过程中由雨强随时间的演变可以看出。降水强度的变化幅度不大．这说明 层状云的降水比较稳定，几个微物理参量的步调并不完全一致，I、N和Dmax的峰值基本 一致，D1与I的变化完全不一致。N、I、Dmax和D1则变化比较缓慢。从变化的总体来 看，层状云降水先是雨滴的数密度增加，然后才雨强增大，这是由于Dmax和N都很小。 积层混合云降水过程中雨强随时间的演变可以看出，降水的峰值比较集中，只有1个，除 此之外，其他时段的降水强度比较平稳，可以看作积层混合云是层状云降水过程中存着对 流泡，虽然从天气实况上很难区分出哪些主要是层状云降水，哪些主要是由对流引起的降 水，但是，从I随时间的变化上看，却一目了然。在整个降水过程中，几个微物理参量的 步调并不完全一致，I和N的峰值基本一致，DIn“、D1与I的变化完全不一致，N和I都