四平地區一次強降水過程分析及雨滴譜特征分析

楊楠 鞏憲偉秦天柱馬洪波

(1.四平市氣象局，吉林 四平 136000；2.吉林省氣象局，吉林 長春 130000)

雨滴譜(Raindrop Size Distribution)指的是單位空間體積內各種大小雨滴的數量隨其直徑的分布。雨滴譜觀測是云和降水物理觀測的重要內容之一，在氣象、水文及相關學科領域都有十分重要的應用價值。研究雨滴譜可以了解降水的微物理結構，如數濃度、含水量、譜分布及降水微結構和演變特征、建立雷達反射率因子和降水強度之間的經驗關系等。另外，雨滴譜的研究在雷達氣象，人工影響天氣，邊界層陸面過程，氣溶膠等諸多領域中也發揮著不可替代的作用。

降水的特征量主要包括降水量、降水強度、降水時數及其時空分布等宏觀量和降水粒子大小、形狀、速度、相態、構成、譜分布等微觀量。陳寶君等[2]利用沈陽GBPP-100雨滴譜儀資料對3類降水云雨滴譜進行M-P分布和Γ分布擬合。鄭嬌恒和陳寶君[3]對雨滴譜函數M-P分布和Gamma分布進行了對比研究。

1 降水實況

2014年7月21日受副熱帶高壓北部切變影響，四平出現了大到暴雨天氣，此次過程呈現梯度大，強度大的特點，強降水主要集中在中東部，有6個鄉鎮出現暴雨以上量級，其中最大降水量出現在石嶺子川心店，降水量為81mm，有27個鄉鎮出現了大雨量級的降水。

2 天氣背景分析

分析2014年7月21日08:00高度場呈現兩槽一脊形勢，位于貝湖西側和鄂霍茨克海西側存在深厚的冷渦，并且冷渦在850hpa依然存在，副高588線已伸入吉林省中部地區，四平地區具有高溫高濕的環境背景。

2.1 水汽條件

從本次過程的比濕和水汽通量散度來看，2014年7月21日8:00比濕較大，四平地區達到12g/kg，四平東部比濕達到了16g/kg，從水汽通量散度來看20日8：00水汽通量散度梯度較大，四平中東部，最大可達-84g(s·cm2·hpa)。

2.2 動力條件

從700hpa垂直速度來看，四平地區中南部垂直速度最大，最大值可達-72×10-2pa/s。2014年7月21日08：00 850hpa散度中東部可達-48×10-6/s，200hpa散度小于-24×10-6/s，低層輻合，高層輻散，有利于上升運動的維持。

2.3 能量條件

從850hpa假相當位溫來看，四平地區的假相當位溫均大于60℃，中東部達到了72℃以上，能量條件充沛。

3 雨滴譜變化特征

利用雨滴譜觀測數據，計算降水參數，1min采樣間隔時間內，落在雨滴譜儀器采樣面積上的各通道的雨滴數濃度 n(d)，根據下面的公式計算利用公式可計算每個樣本對應的空間數濃度N(個/m3)、立方根直徑D3(單位：mm)、雨強I(單位：mm·h-1)、液態水含量Q(單位：mg·m-3)、雷達反射率因子Z(單位：mm6·m-3)等降水特征參量。

結合雨滴譜變化特征將此次降水分為2個階段，即對流降水階段和層狀云降水階段。通過雨滴譜數據根據公式計算得到對流性降水階段最大直徑達到6.56mm，瞬時最大也達到4.42mm，液態水含量Q達到25.5g/m3，雨強I為100.55mm/h，層狀云降水階段與之相比較降水參數均小于對流降水階段，分別為2.13mm，5.53g/m3和5.45mm/h。對流性階段的雨滴直徑分布寬度比層狀云降水階段譜寬要寬。原因是對流云要比層狀云發展旺盛，水滴碰并增長的條件更好。

4 結論

對四平2014年7月21日的強降水過程進行過程分析，副高后部冷渦提供了高溫高濕的環境背景下發生了強降水天氣，利用四平觀測站雨滴譜數據計算降水參數分析雨滴譜變化特征，此次降水分為對流降水階段和層云降水階段，前者的譜參數均大于后者，這是由于對流云發展旺盛，有利于水滴充分的碰并增長。