利用激光降水粒子谱仪研究雨滴谱分布特性

利用Parsivel激光降水粒子谱仪2009年3—6月在南京观测获取雨滴谱资料,分类对各次降水过程雨滴谱进行Gamma分布拟合,对比分析了南京地区不同云系降水的雨滴谱分布特征以及Gamm a分布参数相关特性,并且讨论了"标准化"Gamma分布参数随雨强及雷达反射率因子的变化关系。结果表明:用Gamma分布拟合本次试验不同云系降水的雨滴谱分布精度都比较高;"标准化"的Gamma分布参数较Gamma分布参数更具有物理意义,且其参数μ和Dm与雷达反射率因子Z均具有较佳的对应关系,μ随Z的增大依次递减,Dm则随Z的增大呈指数型递增。

降水粒子谱仪的光学系统设计及实现

重点讨论了降水粒子谱仪的光学系统的设计方法和实验结果。整个光学系统分为光束整形模块和粒子成像模块,分别介绍了两模块的设计原理和设计结果,以及实验测试结果。激光二极管发出的光束整形为40 mm×3.9 mm、长宽比接近10∶1的长条形光斑,作为粒子照明光束;测量了不同尺度圆形不透明图案的成像,以及轴上及轴外的成像,实现了1/5放大倍数的粒子成像。测量结果与设计结果非常吻合,达到了设计目标,满足了系统测量的功能要求。研究成果为粒子谱仪的技术改进和产品化提供了技术支持。

Parsivel降水粒子谱仪简介及应用

利用地面雨滴谱的连续观测资料，可以分析降水特征和降水的形成机制。对于人工增雨的效果检验工作，雨滴谱资料的分析研究也具有重要的参考价值。目前，山西省人工降雨防雹办公室建设了6300km^2的人工影响天气效果检验示范基地，并且引进了4部德国OTT公司的Parsivel激光降水粒子谱测量系统，分别布设在太谷、汾阳、介休和祁县，这为进行雨滴谱观测研究提供了有利的条件。本文对Parsivel降水粒子谱仪的功能、产品以及在气象领域的应用作简单的介绍，旨在给我们使用此仪器进行降水微结构特征研究提供参考。

Parsivel降水粒子谱仪与观测站雨量计的对比分析

本文选取强降雨、一般降雨等几次天气过程,利用统计方法,对架设于南京的五个Parsivel降水粒子谱仪监测的资料和观测站雨量计雨量资料进行对比分析,结果得到:雨滴谱仪的雨量数据在降雨过程中与雨量计相差较小。雨强在10～20mm·h^(-1)之间时,雨滴谱仪的雨量与雨量计相差最大;雨强为0～1mm·h^(-1)和大于20mm·h^(-1)(短时强降雨)、或直径大于2mm时,雨滴谱仪雨量总体上大于雨量计;雨强为1～20mm、或直径小于2mm时雨滴谱仪雨量总体上小于雨量计。

CINRAD/SA雷达对Parsivel激光粒子谱仪的干扰及处理技术

针对黄山光明顶的Parsivel激光降水粒子谱仪在实际观测中出现的问题,给出了可行的解决方法。仪器自动连续观测以来每天09:00—16:00采样数据均出现异常谱,经排查发现这个时段恰好是CINRAD/SA雷达观测时段,所以考虑异常数据由雷达电磁辐射或周围电磁场的影响造成,并简要探索了其影响原因。根据金属可以屏蔽电磁波的性质,在确保钢丝网完全屏蔽雷达的电磁辐射下,考虑尽量不影响仪器周围的流场结构且易于固定等因素,经过多次试验,最终选定在雷达方向靠近雨滴谱仪器约3m处安放钢丝网,完全屏蔽了雷达观测时对仪器的辐射,保障了观测资料的可靠性。

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%。

关中地区对流性降水雨滴谱特征分析

为了研究关中地区对流性降水微物理特征的差异,对Parsivel激光降水粒子谱仪2012年夏季的观测结果进行统计分析。选取2012年7月13日和30日两个天气过程,分析了对流性降水雨滴谱时间演变特征、雨滴谱分布、平均直径、众数直径、优势直径、中数直径等参数特征,对对流性降水雨滴速度和直径的关系进行了讨论。结果表明：关中地区对流性降水雨滴谱分布符合伽玛分布;雨滴在0.5~2.0 mm之间的粒子约占总降水的80%;平均直径均大于1.15mm,优势直径均大于1.5 mm,平均体积直径均大于1.2 mm,中数体积直径均大于1.5mm;雨滴末速度同直径具有指数关系。