基于二维雨滴谱仪的巴彦淖尔地区降雹谱个例分析

布设在内蒙古自治区巴彦淖尔市五原县气象局的二维雨滴谱仪(2DVD)在2020年7月27日观测到一次含雹混合降水事件,基于粒子直径与本地下落末速度对2DVD数据质控后,分析了此次过程不同直径-速度和不同直径-轴比下的粒子数量分布以及粒子谱、中值体积直径、质量加权平均直径、粒子数浓度和降水强度等参数随时间的演变。结果表明:(1)直径0.1~0.5 mm的雨滴实测下落末速度偏大于经验公式计算的下落末速度,直径5~10.4 mm的冰雹粒子下落速度为5.5~11.6 m·s^(-1),直径小于6 mm的冰雹粒子下落速度分布较广。直径0.1~2 mm的小雨滴轴比为0.9~1.1,直径2~5 mm的大雨滴轴比为0.7~1.0,直径5~10.4 mm的冰雹粒子轴比为0.5~1。(2)本次降雹类型为先雨后雹,雹雨混降,雹后持续降雨,冰雹谱谱宽为10.4 mm。逐分钟降水粒子谱存在3个直径极大值,在降水和降雹之间存在短暂的无降水,谱宽和粒子数浓度随时间同时增大和减小,并在降雹阶段,各参数陡增至峰值。(3)冰雹谱分布呈单调递减型,通过M-P分布函数分段模拟了降雹时段的雨滴谱和冰雹谱,模拟的粒子谱大于2DVD实测的粒子谱,且模拟雨滴谱与实测谱的数浓度对数均方根误差为1.02,模拟冰雹谱与实测谱的数浓度均方根误差为2.21。

三维冰雹分档强对流云数值模式研究 Ⅱ.冰雹粒子的分布特征

在第一部分研究工作的基础上，为便于分析，将冰雹的２１档按照一般关于冰雹分类的定义重新划分为 ５类：小冰粒子（直径Ｄ＜１ｍｍ、霰与雹胚（１ｍｍ＜Ｄ＜５ ｍｍ）、小雹（５ｍｍ＜Ｄ＜１０ｍｍ）、典型雹（１０ｍｍ＜Ｄ＜２５ｍｍ）、大雹（Ｄ＞２５ｍｍ）。研究了每一类粒子的分布及演变特征。并给出了悬垂区、云砧、上下气流区等冰雹粒子谱分布及演变情况，提出了多单体雹暴中各尺度的冰粒子通过主次单体之间的运动循环机制对冰雹形成及增长的作用及贡献。最后将冰雹分档谱与Ｍａｒｓｈａｌｌ－Ｐａｌｍｅｒ 谱作了比较分析。

陕西渭北一次降雹过程的粒子谱特征分析

冰雹的大小、浓度和末速度等特征参量对冰雹云及人工防雹研究至关重要。基于Parsivel激光降水粒子谱仪观测的2013年5月22日陕西渭北一次降雹过程的资料,结合雷达反射率回波和自动站分钟降水量,分析了降雹过程中的雨强、雨量、最大冰雹直径、数浓度、谱分布及冰雹末速度等物理量随时间的演变。结果表明:(1)计算了降雹过程的平均粒子谱分布,并使用M-P分布对雨滴和冰雹分段进行了拟合。直径0. 3～4. 75 mm的雨滴谱拟合相关系数为0. 95,直径5. 5～11 mm的冰雹谱拟合相关系数为0. 99;(2)冰雹数浓度占总降水粒子数浓度的0. 3%,而冰雹对总降水量的贡献为37%;(3)降雹过程中,雨滴和冰雹数浓度同时增加或减小,冰雹分钟数浓度最大为5 m^(-3),雨滴分钟数浓度最大为1 423 m^(-3)。(4)国内首次现场观测了冰雹的末速度,使用实测值拟合得到了平均冰雹末速度与冰雹直径的经验公式,经验公式计算的冰雹末速度平均相对误差为2. 8%。

河南豫北一次降雹过程的粒子谱分布特征分析

利用新乡市辉县国家自动气象站布设的DSG5型降水现象仪的观测数据,对2021年5月20日新乡市的一次降雹过程进行分析。结果表明:①本次降雹过程雨滴占了绝大部分,达到了99.68%,而冰雹仅占降水总粒子数的0.32%,最大冰雹直径达到14 mm,冰雹数浓度和雨滴数浓度变化具有一致性;②降雹主要分为两个高峰期,分别在16:49附近和16:55附近,两个时刻的瞬时粒子谱均为单峰分布,峰值直径为0.6 mm;③Gamma最小二乘法、阶矩法对整个过程实际粒子谱分布的拟合效果都比较好,整体上曲线吻合度较高,M-P拟合冰雹谱的相关系数为0.96,冰雹谱满足指数分布;④实际降雹过程中,粒子下落末速度差异较大,冰雹的动能通量在直径10 mm时处达到峰值,近乎中等大小的冰雹的动能通量最大。

六盘山区一次非典型冰雹天气过程微物理量特征的分析

利用地面激光雨滴谱仪捕捉2017年7月14日夜间发生在六盘山区的一次强对流天气降雹过程,其降雨和降雹微物理特征表明:降雹时,粒子各项微物理特征量明显增大,其中数浓度和平均动能通量增幅最为明显,分别增长了6.3倍和13倍。降雹初期,粒径较大的冰雹粒子增长较快,随着能量的释放,对流减弱,粒径较小的冰雹粒子增加较快。Gamma型分布更适合拟合降雹前后的粒子谱。用粒子下落末速度公式V=aD^b拟合此次降雹过程中的粒子速度效果很好,相关系数超过0.98,a的变化范围在4.55~5.02之间,b的变化范围在0.53~0.59之间。