山西一次降雪云物理特征的飞机观测研究

通过飞机直接进入降雪云进行探测,并配合MICPAS(气象信息综合分析处理系统)、雷达和卫星等资料,对2011年11月29日山西一次降雪云宏、微观结构特征进行分析。研究发现:本次降雪过程的雷达回波以10~20 dBZ大片层状云回波为主,镶嵌了超过30 dBZ的块状强回波,雷达径向速度零线呈较强的“S”型弯曲,出现“牛眼”结构,从低层到高层有较强的风垂直切变。液态水含量主要位于3.2 km以下,最大值为0.0697 g m^(-3),N_(50)(粒子直径大于50μm的冰雪晶数浓度)、N_(200)(粒子直径大于200μm的冰雪晶数浓度)和冰水含量主要产生于层积混合降雪云的上部,极大值出现在-9.3℃附近,分别为188.4 L^(−1)、33.5 L^(-1)和0.121 g m^(-3)。-14.4℃~-19.7℃冰晶图像以针状、柱状和不规则状为主,以冰晶的凝华增长为主。-9.3℃附近冰雪晶图像以辐枝状、不规则状为主,辐枝状冰晶的聚并碰撞和折裂繁生可能是造成此处冰雪晶高浓度的主要原因。利用指数形式能较好地拟合冰雪晶谱分布,谱拟合参数可以用幂函数N_(os)=1.021λ^(1.684)表示(其中,N_(os)、λ分别表示截距和斜率,N_(os)越大表示小粒子数浓度越大,λ越大表示小粒子数浓度占总粒子数浓度比例越高),相关系数R^(2)为0.86。3.2 km以下存在三次逆温,逆温层的出现使云微物理特征量和拟合参数N_(os)减小,抑制了云内凇附增长和凝华增长,导致本次观测谱拟合参数N_(os)、λ随温度的变化规律与以往的观测不一致,逆温强度越大抑制作用越大。

山西一次回流倒槽降雪过程的飞机观测研究

2019年11月29日山西出现一次回流倒槽系统影响的降雪过程。利用机载云物理探测数据,研究了此次降雪过程云微物理结构和冰粒子增长的演变特征。雷达观测显示在强度5~15 dBZ的不均匀片状回波中镶嵌有15~25 dBZ的块状回波。第一次探测云内液态水分布在云的上部,云顶温度-10℃冰雪晶呈板状,云内冰雪晶形态以板状、针状为主;通过凝华增长主要生成小于200μm的小冰晶且数浓度最大值为297 L^(-1),雪花最大直径为1700μm位于2000 m,2000 m以下由于相对湿度减小导致大部分雪花未到达地面。第二次探测云内基本无液态水,云顶温度-12.5℃冰雪晶呈辐枝状,云内冰雪晶形态为板状、针状、大量辐枝状及聚合体;通过凝华和攀附增长N200(粒子直径大于200μm的冰雪晶数浓度)和冰雪晶最大直径分别在-11℃和-2℃出现极大值,冰雪晶谱出现第二峰值,近地面形成雪花最大直径为2800μm。通过平飞观测发现云内粒子水平分布不均匀,冰水含量和冰雪晶数浓度大的区域以辐枝状和聚合体冰雪晶为主,聚合增长是雪花重要增长方式。将FY-4A卫星反演云内粒子相态与飞机观测结果进行对比检验,发现两者具有较好的一致性。