2015年春季山東一場(chǎng)轉(zhuǎn)折性降水微物理特征分析

周黎明，王　慶，龔佃利，張洪生，孫　晶

(1.山東省人民政府人工影響天氣辦公室，山東　濟(jì)南　250031; 2.山東省氣象臺(tái)，山東　濟(jì)南　250031)

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2015年春季山東一場(chǎng)轉(zhuǎn)折性降水微物理特征分析

周黎明1，王慶1，龔佃利1，張洪生1，孫晶2

(1.山東省人民政府人工影響天氣辦公室，山東濟(jì)南250031; 2.山東省氣象臺(tái)，山東濟(jì)南250031)

利用山東濟(jì)南章丘站L波段探空秒數(shù)據(jù)和激光雨滴譜儀資料，對(duì)2015年3月31日—4月2日山東一次受低槽冷鋒、切變線和江淮氣旋共同影響而造成的大范圍春季轉(zhuǎn)折性降水天氣過程的云系垂直結(jié)構(gòu)演變以及不同天氣系統(tǒng)下降水云微物理特征進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：(1)降水前期，云系表現(xiàn)為“上層云—干層—下層云”2層云結(jié)構(gòu)；隨后降水持續(xù)期，逐漸演變?yōu)橹?、低云垂直發(fā)展旺盛的云系；降水末期，云頂高度下降，云體再次分離成較弱的2層云結(jié)構(gòu)，中間有深厚的干層時(shí)，降水結(jié)束；(2)低槽冷鋒降水雨滴譜最窄，江淮氣旋降水雨滴譜最寬；(3)降水強(qiáng)度與雨滴譜各特征參量均具有較好的正相關(guān)性，但不同天氣系統(tǒng)影響下其相關(guān)性有差異；(4)雨滴落速主要集中在2～4 m·s-1之間，這與雨滴下落末速度理論值基本相符。

探空資料；激光雨滴譜儀；轉(zhuǎn)折性降水；云垂直結(jié)構(gòu)；雨滴譜

引　言

云的垂直結(jié)構(gòu)特征在人工影響天氣和云降水等方面發(fā)揮重要作用，但業(yè)務(wù)上直接有效的觀測(cè)手段還十分缺乏。L波段探空秒數(shù)據(jù)可用于云底、云頂、云夾層等云系垂直宏觀結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析，對(duì)了解云系結(jié)構(gòu)、合理開展人工增雨作業(yè)及預(yù)測(cè)降水等方面起到較好的指示作用。Wang等[1]最早提出通過相對(duì)濕度閾值法判斷云層的垂直結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)可將相對(duì)濕度84%～87%作為閾值。周毓荃等[2]利用相對(duì)濕度閾值法分析云垂直結(jié)構(gòu)，并驗(yàn)證了此方法的可行性和可用性。盛日鋒等[3]利用探空秒數(shù)據(jù)與NECP資料對(duì)發(fā)生在2009年11月11—12日山東一次特殊雨雪天氣進(jìn)行分析，揭示了一定動(dòng)力條件下山東中西部暴雪發(fā)生前、中、后期云的垂直演變特征。

雨滴譜觀測(cè)分析是研究云降水物理特征的一項(xiàng)重要內(nèi)容，通過對(duì)雨滴譜特性的分析可以深入探索成云致雨機(jī)制。雨滴譜的譜型和有關(guān)特征量能夠反映降水的微物理特征，是雨滴數(shù)濃度隨雨滴尺度變化的函數(shù)。影響雨滴譜分布的因子包括碰并、破碎、蒸發(fā)、凝結(jié)增長(zhǎng)、上升氣流作用、下沉氣流作用及風(fēng)的水平切變作用等，在不同天氣系統(tǒng)影響下降水的雨滴譜表現(xiàn)各異，通過研究雨滴譜分布情況，可以更加深入地認(rèn)識(shí)降水的微物理過程和宏觀動(dòng)力結(jié)構(gòu)[4-5]。隨著氣象現(xiàn)代化建設(shè)的不斷實(shí)現(xiàn)和人工影響天氣科研水平的逐步提高，激光雨滴譜儀得到越來(lái)越廣泛地布設(shè)和應(yīng)用[6-9]。聶穎等[10]利用連續(xù)性降水天氣和雷暴天氣過程的雨滴譜資料，研究不同性質(zhì)的降水對(duì)能見度的影響，發(fā)現(xiàn)雷暴降水出現(xiàn)低能見度的雨滴譜較寬，連續(xù)性降水出現(xiàn)低能見度的雨滴譜分布較窄，粒子濃度與能見度呈反相關(guān)。張歡等[11]通過廬山不同高度處觀測(cè)的對(duì)流云降水過程資料，分析了雨滴下落過程中各種物理機(jī)制的重要作用。胡子浩等[12]利用南海地區(qū)激光雨滴譜儀獲取的對(duì)流云降水資料，對(duì)降水的微物理參量、平均雨滴譜和速度譜分布特征進(jìn)行分析。

地面雨滴譜資料配合探空數(shù)據(jù)通過分析云垂直結(jié)構(gòu)來(lái)研究云和降水物理特征，能夠更加深入地了解降水微物理過程和成云致雨機(jī)制，但2種資料相結(jié)合開展的工作還不多見。因此本文利用山東濟(jì)南章丘站L波段的探空秒數(shù)據(jù)，對(duì)2015年3月31日—4月2日山東一次春季轉(zhuǎn)折性降水天氣過程的降水云系垂直結(jié)構(gòu)演變特征進(jìn)行分析，并結(jié)合該站激光雨滴譜儀資料對(duì)本次降水過程不同天氣系統(tǒng)影響下的降水微物理參量、雨滴譜和速度譜等特征進(jìn)行對(duì)比分析，以期為今后春季抗旱關(guān)鍵期準(zhǔn)確識(shí)別人工增雨作業(yè)條件、科學(xué)開展播云催化提供一定的技術(shù)支持和理論參考。

1　資料與方法

所用資料為2015年3月31日—4月2日山東濟(jì)南章丘站(117°33′36″ E，36°43′48″ N，位于魯中地區(qū))L波段探空秒數(shù)據(jù)和Thies激光雨滴譜儀觀測(cè)資料。采用周毓荃等[2]的方法，基于探空秒數(shù)據(jù)，進(jìn)行此次降水過程的云垂直結(jié)構(gòu)分析。

L波段高空氣象探測(cè)系統(tǒng)是我國(guó)自主研制的新一代探空系統(tǒng)，由二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)和電子探空儀配合，能夠連續(xù)自動(dòng)測(cè)定高空的氣溫、濕度、氣壓、風(fēng)向和風(fēng)速等氣象要素，數(shù)據(jù)采樣周期為1.2 s，空間垂直分辨率為8 m，具有探測(cè)精度高、采樣速率快、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

Thies激光雨滴譜儀是以激光測(cè)量為原理的降水粒子特性測(cè)量?jī)x器，當(dāng)雨滴穿過激光束(測(cè)量面積為45.6 cm2)時(shí)產(chǎn)生接收信號(hào)，利用減小的振幅計(jì)算雨滴直徑，通過減小信號(hào)的持續(xù)時(shí)間測(cè)得雨滴的下落速度。此外，還可以計(jì)算降水強(qiáng)度、降水量、降水類型和降水粒子個(gè)數(shù)等信息。該儀器的數(shù)據(jù)取樣時(shí)間間隔為1 min，測(cè)量的速度通道和尺度通道分別為20個(gè)和22個(gè)，粒徑的測(cè)量范圍為0.16～8 mm，粒子速度的觀測(cè)范圍在0.2～20 m·s-1之間。

2　天氣背景

2015年初春，山東氣溫偏高、降水明顯偏少。3月全省平均氣溫8.7 ℃，較常年偏高1.9 ℃，平均降水量5.4 mm，較常年偏少69.7%，部分地區(qū)出現(xiàn)不同程度的旱情。據(jù)民政部門和水利部門統(tǒng)計(jì)，截止至3月30日，萊蕪、濟(jì)南、臨沂等市8.6萬(wàn)人出現(xiàn)臨時(shí)性飲水困難，全省410多座水庫(kù)干涸，260多條河道斷流。濟(jì)南市72名泉中，漱玉泉、金線泉、柳絮泉等17處泉水停噴，趵突泉水位連續(xù)9 d低于紅色警戒線，3月30日的水位為27.47 m，比紅色警戒水位低13 cm，干旱形勢(shì)十分嚴(yán)峻。

2015年3月31日—4月2日，受冷鋒和江淮氣旋共同影響，山東出現(xiàn)一次連續(xù)性強(qiáng)降水天氣過程，全省平均降水量38.4 mm，28個(gè)站達(dá)到暴雨級(jí)別，暴雨區(qū)主要出現(xiàn)在魯東南和魯中部分地區(qū)，最大降水量77.4 mm。整個(gè)降水過程具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、降水時(shí)段集中等特點(diǎn)，可分為3個(gè)階段：第一階段，3月31日08:00—4月1日08:00(北京時(shí)，下同)，低槽冷鋒影響產(chǎn)生穩(wěn)定性降水；第二階段，4月1日08:00—20:00，切變線和地面倒槽共同影響產(chǎn)生降水；第三階段，4月1日20:00—2日20:00，低渦切變線和地面氣旋共同影響產(chǎn)生降水。

從3月31日08:00高空形勢(shì)來(lái)看(圖略)，500 hPa山東高空環(huán)流較為平直，但上游巴爾喀什湖東南部存在高空冷渦系統(tǒng)，沿西北氣流不斷有冷空氣分裂南下，在河套西部有小槽東移；700 hPa和850 hPa有西南暖濕氣流向山東輸送水汽，850 hPa鋒區(qū)位于華北到東北南部，在華北南部有一切變線，受冷空氣影響，魯西北自08:00開始有弱降水產(chǎn)生。4月1日08:00，500 hPa位于河套西部的小槽在東移過程中不斷加深，山東主要受槽前脊后的西南氣流影響(圖1a)；700 hPa在河套西部有低渦，沿低渦切變線有西南氣流加強(qiáng)北上；850 hPa西南渦位于四川地區(qū)，渦前的暖性切變線伸至魯南一帶。地面圖上(圖1b)，冷空氣沿西北路徑侵入山東，山東處于冷高壓前部，同時(shí)從西南地區(qū)向北伸展的地面倒槽到達(dá)山東西南部，受冷暖氣流共同影響，4月1日白天降水一直持續(xù)。4月1日20:00，500 hPa高空槽緩慢東移至河套地區(qū)，中低層逐漸形成低渦，700 hPa高空槽前暖濕氣流延伸至魯西北地區(qū)，850 hPa切變線在500 hPa偏南氣流的引導(dǎo)下向北移動(dòng)至魯中北部到半島一帶(圖略)；地面圖上，隨著冷空氣的入侵，地面倒槽強(qiáng)烈發(fā)展為氣旋(圖1c)，地面輻合上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，降水也隨之加強(qiáng)。2日08:00，500 hPa高空槽到達(dá)山東西部，850 hPa切變線北抬至山東北部沿海(圖略)；地面氣旋移動(dòng)到半島地區(qū)(圖1d)。除半島外，此時(shí)山東降水基本結(jié)束。2日20:00，地面氣旋移至遼東半島，山東轉(zhuǎn)為槽后西北氣流控制，降水結(jié)束。

3　降水云垂直結(jié)構(gòu)

圖2為本次降水過程中濟(jì)南章丘探空站的云垂直結(jié)構(gòu)，可以看出，2015年3月31日20:00(圖2a)，降水云系表現(xiàn)為“上層云—干層—下層云”的2層云結(jié)構(gòu)，6 100～8 800 m高度有高云存在，4 400～6 100 m高度為干層，下層云的云頂和云底高度分別位于4 400 m和150 m，受鋒面過境影響章丘站開始出現(xiàn)降水。4月1日08:00(圖2b)，云頂高度下降至6 200 m處，但中云和低云垂直發(fā)展成深厚云系，云體結(jié)構(gòu)密實(shí)且無(wú)夾層出現(xiàn)，小雨持續(xù)不斷。近地面受東北氣流影響，850 hPa存在旺盛的西南氣流，表明低層存在冷空氣墊，且與高層暖濕氣流共同作用形成降水，降水形式表現(xiàn)為回流降水特點(diǎn)。2日08:00(圖2c)，降水云層的云頂高度為5 900 m，較1日08:00略有下降，且云體接地；章丘附近從近地面層到對(duì)流層中高層均為一致的強(qiáng)盛西南氣流，而500 hPa西風(fēng)槽仍在山東以西，低層切變線位于魯西北地區(qū)，地面氣旋中心已移到魯東南至半島一帶，雨強(qiáng)減弱，降水趨于結(jié)束。2日20:00(圖2d)，云系明顯減弱，且分離成較弱的2層云結(jié)構(gòu)：近地面層有淺薄的低云，8 100 m以上有高云存在，1 300～8 100 m之間是深厚的干層；從近地面層至500 hPa均處于西北氣流影響下，降水結(jié)束。

圖1　2015年4月1日08:00 500 hPa形勢(shì)場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)(a)，4月1日08:00(b)、20:00(c)和4月2日08:00(d)地面形勢(shì)場(chǎng)(藍(lán)色實(shí)線為等位勢(shì)高度線，單位：dagpm；紅色虛線為等溫線，單位：℃； 深紅色實(shí)線為500 hPa槽線；紫色實(shí)線為等壓線，單位：hPa)

圖2　2015年3月31日20:00(a)、4月1日08:00(b)、4月2日08:00(c)和20:00(d)濟(jì)南章丘L波段探空站的云垂直結(jié)構(gòu)

4　雨滴微物理特征

4.1雨滴譜特征

圖3為本次降水過程中章丘站激光雨滴譜儀獲取的降水強(qiáng)度隨時(shí)間的演變。結(jié)合天氣形勢(shì)及影響系統(tǒng)分析可知，此次章丘降水是由不同天氣類型影響而形成的3個(gè)主要降水時(shí)段組成：低槽冷鋒影響階段，降水出現(xiàn)在3月31日16:35—4月1日08:16；切變線影響階段，降水主要出現(xiàn)在4月1日09:20—20:20；江淮氣旋影響階段，降水集中在4月2日00:32—08:16。

圖3　2015年3月31日16:35—4月2日08:16章丘站降水強(qiáng)度的時(shí)間演變

圖4是本次降水過程中上述3種不同天氣系統(tǒng)影響下逐分鐘觀測(cè)資料平均獲取的雨滴譜分布?？梢钥闯觯筒劾滗h降水的雨滴譜相對(duì)較窄，最大直徑僅2.5 mm；江淮氣旋降水的雨滴譜較寬，最大直徑為4.5 mm；切變線降水的雨滴譜譜寬介于前兩者之間，最大直徑為3.5 mm。另外，除粒徑在0.375～0.5 mm范圍內(nèi)，江淮氣旋降水的雨滴數(shù)濃度略低于低槽冷鋒降水，其余粒徑其雨滴數(shù)濃度普遍高于低槽冷鋒和切變線降水。這可能與江淮氣旋降水中較大雨滴在下降過程中破碎有關(guān)，一方面使得小雨滴數(shù)濃度大量增加，另一方面雨滴之間的碰并作用可能使小雨滴形成少量較大雨滴[13]。當(dāng)粒徑<1 mm時(shí)，低槽冷鋒降水的雨滴數(shù)濃度明顯高于切變線降水；而當(dāng)粒徑1～2.5 mm時(shí)，低槽冷鋒降水的雨滴數(shù)濃度最少。由于本次低槽冷鋒降水過程中2層云之間存在干層，使得上層云中部分大云滴和雨滴在下落過程中快速蒸發(fā)，且一定程度上還阻礙了上層冷云中冰雪晶粒子下落至低層暖云，造成降落到地面的雨滴以小雨滴為主且雨滴譜較窄。此次江淮氣旋降水過程中云體接地，大大減弱了雨滴下落過程中的蒸發(fā)，使得大雨滴數(shù)目相對(duì)較多，同時(shí)雨滴間的碰并增長(zhǎng)也使得大雨滴數(shù)濃度增多；此外，雨滴直徑達(dá)1 mm以上時(shí)，在下落過程中其內(nèi)部將會(huì)發(fā)生環(huán)流，從而影響雨滴內(nèi)壓強(qiáng)而導(dǎo)致雨滴變形，加之與氣流的作用及雨滴的碰撞易產(chǎn)生破碎，使得小雨滴數(shù)目也較多[5,14]。從圖2c可知，此降水時(shí)段從低層到高層一致的強(qiáng)盛西南氣流為降水提供了豐沛的水汽條件，加之上升運(yùn)動(dòng)使水汽冷卻凝結(jié)形成大量雨滴，這也是江淮氣旋降水雨滴譜數(shù)濃度整體較高的原因之一。對(duì)于切變線降水階段而言，粒徑<1 mm的雨滴數(shù)濃度較前2個(gè)降水階段最少，可能是大雨滴并和小雨滴而引起小雨滴數(shù)量減少所致。

圖4　2015年3月31日16:35—4月2日08:16不同天氣系統(tǒng)下章丘平均雨滴譜分布特征

4.2雨滴譜微物理量特征

為討論此次降水的微物理特征，基于逐分鐘雨滴譜資料計(jì)算雨滴數(shù)濃度(N)、雨強(qiáng)(I)、含水量(Q)和雨滴平均直徑(Dm)、均方根直徑(DRMS)、均立方根直徑(DCR)、最大直徑(Dmax)，并對(duì)不同天氣系統(tǒng)下降水過程的雨滴上述微物理特征量取平均(表1)。由表1可以看出，不同天氣系統(tǒng)影響下，雨滴的微物理特征量有較大差異。江淮氣旋降水過程中，N、I和Q值明顯高于低槽冷鋒和切變線降水，其中N值是切變線降水的近5倍，I值是低槽冷鋒降水的3倍之多，Q值均為低槽冷鋒和切變線降水的4倍；江淮氣旋降水的雨滴Dmax為2.00 mm，大于低槽冷鋒和切變線降水的0.84 mm和1.32 mm，但Dm、DRMS和DCR均小于切變線降水。這與江淮氣旋降水雨滴譜斜率大、數(shù)濃度高(圖4)有關(guān)。低槽冷鋒降水過程中，其Q值與切變線降水相同，都為0.03 g·m-3；I值及各雨滴直徑均小于切變線降水，但N值大于切變線降水。相對(duì)于切變線降水來(lái)說(shuō)，低槽冷鋒降水主要是由高濃度、粒徑較小的小雨滴組成(圖4)。

表1　2015年3月31日16:35—4月2日08:16不同天氣系統(tǒng)下章丘雨滴譜各微物理特征量

4.3雨滴譜微物理特征量與雨強(qiáng)的關(guān)系

圖5給出降水強(qiáng)度I與雨滴譜微物理特征量(N、Q和Dmax)的分布?？梢钥闯?，不同天氣系統(tǒng)下的降水過程中，降水強(qiáng)度與各雨滴譜的特征參量均存在較好的正相關(guān)，其中Q與I的相關(guān)性最好，低槽冷鋒降水、切變線降水和江淮氣旋降水二者的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)0.98、0.99和0.97。N和Dmax與I的相關(guān)性差異較大，對(duì)于低槽冷鋒降水過程而言，N和Dmax與I的相關(guān)系數(shù)分別為0.76和0.79；對(duì)于切變線降水來(lái)說(shuō)，N和Dmax與I的相關(guān)系數(shù)分別為0.87和0.88，相關(guān)性均明顯高于低槽冷鋒降水；江淮氣旋降水過程中，N與I的相關(guān)性較差，相關(guān)系數(shù)僅為0.69，但Dmax與I的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.84，說(shuō)明江淮氣旋降水中大雨滴對(duì)雨強(qiáng)的貢獻(xiàn)起主導(dǎo)作用。

圖5　2015年3月31日16:35—4月2日08:16不同天氣系統(tǒng)下雨滴譜特征量與降水強(qiáng)度的關(guān)系

綜上所述，此次不同天氣系統(tǒng)下的降水過程中，相同雨強(qiáng)下各雨滴譜特征量值亦存在一些差異。具體表現(xiàn)在：I相同時(shí)，低槽冷鋒和切變線降水中Q相差不大，但小于江淮氣旋降水中Q值，且隨I的增大差異越明顯；低槽冷鋒和江淮氣旋降水中N值變化范圍接近，遠(yuǎn)高于切變線降水中N值；切變線降水中Dmax值略高于低槽冷鋒降水，而顯著低于江淮氣旋降水。

4.4雨滴速度譜演變特征

雨滴下落末速度能夠直接決定降水的動(dòng)能，對(duì)研究降水下落的條件、雨滴碰并過程等具有重要意義。降水粒子下落速度不同將會(huì)導(dǎo)致地面雨滴譜存在較明顯的差別，湍流、上升氣流及空氣密度等因素均對(duì)雨滴下落速度產(chǎn)生較大影響[4]。Thies激光雨滴譜儀不僅能給出雨滴譜的分布情況，還可提供雨滴下落過程中的降落速度。圖6給出本次降水過程中3種不同天氣系統(tǒng)影響下的雨滴速度譜的時(shí)間變化?？梢钥闯?，整個(gè)降水過程中，雨滴落速主要集中在2～4 m·s-1之間，表明此落速范圍內(nèi)的雨滴對(duì)降水的貢獻(xiàn)比較可觀，這與Niu等[15]在寧夏固原觀測(cè)獲取的層狀云降水雨滴落速主要集中在2～4 m·s-1范圍內(nèi)的結(jié)論一致。低槽冷鋒和切變線降水過程中雨滴速度譜以多峰結(jié)構(gòu)為主，主峰區(qū)的速度在2 m·s-1左右，這與蔣年沖等[16]觀測(cè)到的安徽強(qiáng)雨雪天氣過程中雨滴速度峰值在2.4～2.8 m·s-1相接近。江淮氣旋降水過程中速度譜由多峰和單峰分布組成，主峰值在2 m·s-1附近，次峰值約在4 m·s-1處；對(duì)于落速在1～2 m·s-1之間的N值遠(yuǎn)高于低槽冷鋒和切變線降水，而落速>2 m·s-1的N值與低槽冷鋒和切變線降水相差不大。

根據(jù)Gunn R等[17]從實(shí)驗(yàn)室求得的單個(gè)水滴下落末速度來(lái)看，水滴的下落速度與水滴大小有較強(qiáng)的正相關(guān)性，直徑0.4 mm、0.6 mm和1 mm的水滴下落末速度分別為1.62 m·s-1、2.47 m·s-1和4.03 m·s-1。當(dāng)直徑為5 mm時(shí)，水滴末速度接近于極限值9.17 m·s-1。對(duì)此次整個(gè)降水過程激光雨滴譜儀觀測(cè)的降水粒子速度譜來(lái)說(shuō)，與理論結(jié)果有較好的一致性，觀測(cè)值與理論值基本相符。

圖6　2015年3月31日16:35—4月2日08:16不同天氣系統(tǒng)下降水粒子下落速度譜的時(shí)間演變

5　結(jié)　論

(1)降水前期，云系表現(xiàn)為2層云結(jié)構(gòu)；降水持續(xù)期，其演變?yōu)橹?、低云垂直發(fā)展旺盛的云系；降水末期，云頂高度下降，云體再次分離成較弱的2層云結(jié)構(gòu)，中間有深厚的干層時(shí)，降水結(jié)束。

(2)此次降水過程分別由低槽冷鋒、切變線和江淮氣旋3種天氣系統(tǒng)影響形成。江淮氣旋降水雨滴譜最寬且數(shù)濃度普遍高于低槽冷鋒和切變線降水(0.375～0.5 mm粒徑范圍除外)，低槽冷鋒降水雨滴譜最窄。當(dāng)粒徑<1 mm時(shí)，低槽冷鋒降水N值明顯高于切變線降水，且隨著粒徑的增大N值減少的速度更快。

(3)江淮氣旋降水過程中，I、N、Q和Dmax的均值明顯高于低槽冷鋒和切變線降水中相應(yīng)的參量值，但Dm、DRMS和DCR值卻小于切變線降水。

(4)不同天氣系統(tǒng)下的降水過程中，降水強(qiáng)度與雨滴譜各特征參量均有較好的正相關(guān)關(guān)系，其中江淮氣旋降水中I與Dmax的相關(guān)性達(dá)0.84，大雨滴對(duì)雨強(qiáng)的貢獻(xiàn)起主導(dǎo)作用。

(5)整個(gè)降水過程中，雨滴下落速度主要集中在2～4 m·s-1之間，其中低槽冷鋒和切變線降水速度譜以多峰結(jié)構(gòu)為主，而江淮氣旋降水速度譜由多峰和單峰分布組成。對(duì)于落速在1～2 m·s-1之間的N值，江淮氣旋降水明顯高于低槽冷鋒和切變線降水；而落速>2 m·s-1，3個(gè)影響系統(tǒng)降水的N值趨于接近。

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Analysis of Microphysical Characteristics on a Turning Precipitation in Shandong Province in Spring of 2015

ZHOU Liming1, WANG Qing1, GONG Dianli1, ZHANG Hongsheng1, SUN Jing2

(1.WeatherModificationOfficeofShandongProvincialPeople’sGovernment,Ji’nan250031,China; 2.ShandongProvincialMeteorologicalObservatory,Ji’nan250031,China)

Being subjected to the low trough with cold front, shear line and Changjiang-Huaihe cyclone, a wide-range turning precipitation occurred in Shandong Province from March 31 to April 2, 2015. Based on the sounding data from L-band radiosonde radar and raindrop spectrum from Thies laser raindrop spectrometer in Zhangqiu of Shandong Province, the cloud vertical structure and microphysical properties of the turning precipitation under different weather system conditions were comparatively analyzed. The results are as follows:(1) At the beginning of the precipitation, the vertical structure of cloud was manifested as two layers with ‘upper layer cloud-dry layer-lower layer cloud’. Subsequently, the cloud in the vertical direction fully developed into the medium and low clouds with continuous rainfall. At the end of the precipitation, the height of cloud top decreased, and the cloud once again separated into weaker two layers, when the dry layer was deeper, the rainfall completely ended. (2) The distribution of raindrop size for the low trough with cold front precipitation was the narrowest, and that for the Changjiang-Huaihe cyclone precipitation was the widest. (3) The precipitation intensity was positive related with feature parameters of raindrop, but the correlation was different under different weather system conditions. (4) The terminal velocity mainly concentrated in 2-4 m·s-1, which was basically consistent with theoretical value.

rawinsonde data; laser raindrop spectrometer; turning precipitation; vertical structure of cloud; raindrop size distribution

10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-04-0678

2015-10-19；改回日期：2015-12-01

公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)(GYHY201406033)和山東省氣象局課題(2015SDQN17、2012sdqxz07、2012sdqx12)共同資助

周黎明(1982- )，女，碩士，主要從事云物理和人工影響天氣研究. E-mail: zlmlove@163.com

1006-7639(2016)-04-0678-07DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-04-0678

P458.1+21

A

周黎明，王慶，龔佃利，等.2015年春季山東一場(chǎng)轉(zhuǎn)折性降水微物理特征分析[J].干旱氣象，2016，34(4)：678-684, [ZHOU Liming, WANG Qing, GONG Dianli, et al. Analysis of Microphysical Characteristics on a Turning Precipitation in Shandong Province in Spring of 2015[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(4):678-684],