四平地区一次强降水过程分析及雨滴谱特征分析

杨楠 巩宪伟秦天柱马洪波

(1.四平市气象局，吉林 四平 136000；2.吉林省气象局，吉林 长春 130000)

雨滴谱(Raindrop Size Distribution)指的是单位空间体积内各种大小雨滴的数量随其直径的分布。雨滴谱观测是云和降水物理观测的重要内容之一，在气象、水文及相关学科领域都有十分重要的应用价值。研究雨滴谱可以了解降水的微物理结构，如数浓度、含水量、谱分布及降水微结构和演变特征、建立雷达反射率因子和降水强度之间的经验关系等。另外，雨滴谱的研究在雷达气象，人工影响天气，边界层陆面过程，气溶胶等诸多领域中也发挥着不可替代的作用。

降水的特征量主要包括降水量、降水强度、降水时数及其时空分布等宏观量和降水粒子大小、形状、速度、相态、构成、谱分布等微观量。陈宝君等[2]利用沈阳GBPP-100雨滴谱仪资料对3类降水云雨滴谱进行M-P分布和Γ分布拟合。郑娇恒和陈宝君[3]对雨滴谱函数M-P分布和Gamma分布进行了对比研究。

1 降水实况

2014年7月21日受副热带高压北部切变影响，四平出现了大到暴雨天气，此次过程呈现梯度大，强度大的特点，强降水主要集中在中东部，有6个乡镇出现暴雨以上量级，其中最大降水量出现在石岭子川心店，降水量为81mm，有27个乡镇出现了大雨量级的降水。

2 天气背景分析

分析2014年7月21日08:00高度场呈现两槽一脊形势，位于贝湖西侧和鄂霍茨克海西侧存在深厚的冷涡，并且冷涡在850hpa依然存在，副高588线已伸入吉林省中部地区，四平地区具有高温高湿的环境背景。

2.1 水汽条件

从本次过程的比湿和水汽通量散度来看，2014年7月21日8:00比湿较大，四平地区达到12g/kg，四平东部比湿达到了16g/kg，从水汽通量散度来看20日8：00水汽通量散度梯度较大，四平中东部，最大可达-84g(s·cm2·hpa)。

2.2 动力条件

从700hpa垂直速度来看，四平地区中南部垂直速度最大，最大值可达-72×10-2pa/s。2014年7月21日08：00 850hpa散度中东部可达-48×10-6/s，200hpa散度小于-24×10-6/s，低层辐合，高层辐散，有利于上升运动的维持。

2.3 能量条件

从850hpa假相当位温来看，四平地区的假相当位温均大于60℃，中东部达到了72℃以上，能量条件充沛。

3 雨滴谱变化特征

利用雨滴谱观测数据，计算降水参数，1min采样间隔时间内，落在雨滴谱仪器采样面积上的各通道的雨滴数浓度 n(d)，根据下面的公式计算利用公式可计算每个样本对应的空间数浓度N(个/m3)、立方根直径D3(单位：mm)、雨强I(单位：mm·h-1)、液态水含量Q(单位：mg·m-3)、雷达反射率因子Z(单位：mm6·m-3)等降水特征参量。

结合雨滴谱变化特征将此次降水分为2个阶段，即对流降水阶段和层状云降水阶段。通过雨滴谱数据根据公式计算得到对流性降水阶段最大直径达到6.56mm，瞬时最大也达到4.42mm，液态水含量Q达到25.5g/m3，雨强I为100.55mm/h，层状云降水阶段与之相比较降水参数均小于对流降水阶段，分别为2.13mm，5.53g/m3和5.45mm/h。对流性阶段的雨滴直径分布宽度比层状云降水阶段谱宽要宽。原因是对流云要比层状云发展旺盛，水滴碰并增长的条件更好。

4 结论

对四平2014年7月21日的强降水过程进行过程分析，副高后部冷涡提供了高温高湿的环境背景下发生了强降水天气，利用四平观测站雨滴谱数据计算降水参数分析雨滴谱变化特征，此次降水分为对流降水阶段和层云降水阶段，前者的谱参数均大于后者，这是由于对流云发展旺盛，有利于水滴充分的碰并增长。