一次层状云系结构和降水机制的观测与数值模拟

摘要：

　　利用机载微物理探测仪器获得了2010年4月20～21日我国中东部地区的一次大范围降雨过程的观测资料，详细分析了云系的微物理结构和降水过程，并利用 WRF 模式对降水过程进行了数值模拟分析，详细探讨了此次降雨形成的微物理机制。分析表明，降水前期，云体在垂直方向上存在分层结构，云粒子探头（Cloud Droplet Probe, CDP）粒子浓度存在较大起伏。降水中期，CDP粒子主要存在于4.27 km以下，其中3.69 km处浓度较大，峰值普遍超过100 cm–3；降水粒子和尺度较大的云粒子同样在4.27 km以下。4.27 km、3.69 km处粒子形态较丰富，经历了不同尺度的片状、不规则状、针状及辐枝状的变化，3.69 km处CDP粒子浓度较少时，降水粒子以针状为主，而CDP粒子浓度充足时则转化为尺寸更大的辐枝状粒子。4.27 km、3.69 km高度层存在的主要粒子是雪晶，其次是少许冰晶。降水后期，云体从顶部开始趋于消散，表现为3.9 km高度以上无明显CDP粒子，仅存在部分云粒子和降水粒子，其形态为不规则状。降水主要形成于3.9 km以下的云层，此时冷层仍存在部分针状的冰雪晶。WRF模拟结果表明：雨滴大部分形成于2.9 km以下，0℃层下方，2.2～2.9 km雪的融化贡献最大，2.2 km以下重力碰并为主。雪是冷暖层主要的降水粒子，雪在冰雪晶层大部分高度仍以凝华增长为主，混合层以凝华增长和结淞增长为主，而雪的增长程度可能受上升气流强度、过冷水含量影响。

关键词：层状云、飞机观测、降水机制、WRF模式

分类号：P426(气象基本要素、大气现象)

资助基金：中国科学院知识创新工程重要方向项目KZCX2-EW-203，国家自然科学基金项目40875079，山西省科技项目“黄土高原层状云降雨物理过程的观测研究”

在线出版日期：2013-08-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共18页

页码：311-328