雨滴谱的变化对降水估测的影响研究

来源：高原气象杂志2016年第1期北京时间：

作者：吴亚昊;刘黎平;周筠珺;杨杰;郑佳锋

单位：湖南省防雷中心, 长沙 410007;2. 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京 100081;3. 成都信息工程大学大气科学学院, 成都 610225;4. 成都锦江电子系统工程有限公司, 成都 610051

摘要：选取2013年5月20日发生在广东三水的一次飑线过程作为研究对象,首先结合飑线回波带移经三水及其上空雷达回波的时间-高度分布特征将降水过程划分为3个阶段,然后通过计算各时刻的粒子总数密度、中值体积直径和峰值数分析降水过程雨滴谱的变化,再对Z-R关系(Z=aRb)进行分析,根据雨滴谱实测资料分别统计整体Z-R关系和3个降水阶段的Z-R关系,在此基础上讨论雨滴谱的变化和雷达观测的回波强度对降水估计的影响。结果表明:中值体积直径在对流云降水阶段和层状云降水阶段基本一致,但对流云降水阶段的粒子总数密度远大于层状云降水阶段;对流云降水阶段以双峰型为主,当降水向层状云类型发展时,多峰谱比例增加;雷达观测的回波强度常低于雨滴谱计算的反射率因子,离地面越近两者的相关性越好;根据3个降水阶段分别进行Z-R关系拟合,即分型Z-R关系,通过相对误差分析可知,利用分型Z-R关系反演雨强的效果明显优于整体Z-R关系反演效果,雨滴谱在层化降水阶段估计的相对误差最小、对流云降水阶段反演精度稍低于层状云降水阶段,这与对流云降水中雨强和雨滴谱谱型变化大且快有关;在雷达观测方面,利用分型Z-R关系反演雨强的相对误差较小而雷达观测的误差在对流云降水阶段较小,当降水向层状云降水转化时,雷达观测引起的相对误差增大,这主要是由于对流云降水阶段中雨滴谱仪和雷达对应的回波强度误差最小,也与雷达观测精度、两种仪器采样的时空差异和雨滴谱特征变化等因素有关。

关键词：雨滴谱变化;<em>Z-R</em>关系;降水估测影响

基金资助：国家重大基础研究973项目(2012CB417202);公益性行业(气象)科研专项(GYHY201306004,GYHY201406001);国家自然科学基金项目(41175038)