登陆台风雨滴谱特征观测研究

发布时间：2020-08-12 14:40

【摘要】：降水粒子在降落过程中,其谱分布呈现出不同的降水微物理特征,雨滴谱能够综合反映降水的微物理特征,充分认识雨滴谱特征变化对于理解降水微物理过程有重要意义。虽然已有不少雨滴谱特征观测分析,但对登陆我国的西太平洋台风系统的微物理结构的研究较少。本研究基于国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“登陆台风精细结构的观测、预报与影响评估”中第一课题“登陆台风精细结构的外场科学试验和分析”(编号2015CB452801),利用2016-2017年外场观测实验中架设在广东省和福建省的多台雨滴谱探测仪器(OTT-Parsivel)收集到的登陆我国的台风尼伯特、妮妲、天鸽和帕卡的观测资料,对登陆我国的台风系统的降水微物理特征进行了分析。本文比较了台风个例雨滴谱演变特征,发现登陆我国的台风尼伯特、妮妲、天鸽和帕卡有较为一致的特征。降水过程中都有4mm以上粒子出现,不同的台风降水过程中出现的频率不同,粒径在0.5-1mm之间的粒子数浓度最大。数浓度一般不超过4000m-3mm-1。从雨滴谱随时间演变来看,当降水中小粒子浓度突然增大时,必然伴随着大粒子的出现和最大粒径的增大。各台风的平均谱均为较为平滑的指数分布,台风帕卡相对而言大粒子浓度最少,妮妲大粒子浓度最多。而加权平均直径Dm随着雨强R的增大而增大,当R80mm/h后,Dm值趋于稳定。台风尼伯特和另外三个台风相比,雨强相同时Dm更小。本文研究了台风登陆前后的微物理特征差异,发现台风登陆前后质量加权平均直径Dm和标准化截距参数log10Nw的变化呈负相关关系,而登陆后不同测站不同台风之间不同,多数测站登陆后大粒子浓度减少,中间尺度粒子浓度基本不变,而部分测站粒子谱登陆前后没有太大变化。本文对比了台风系统降水中对流云降水和层状云降水的特征,台风层状云降水中Dm和logi0Nw呈很强的线性相关型,且拟合曲线与Bringi(2003)对多个降水系统层状云降水做统计得到的拟合曲线不同,说明登陆我国的台风系统有其独特的微物理结构。从对流云降水的Dm和log10Nw来看,台风妮妲,尼伯特和帕卡都可以根据Nw-Dm特征被归类为海洋性降水,天鸽茂名站则更偏向于大陆性降水。粒径越大,对流云降水和层状云的数浓度差距越大。层云降水的Dm分布基本为单峰结构,且不同台风系统中的层状云降水的Dm分布基本一致,但对流云降水中Dm有较大差别,总体而言对流云降水中Dm分布更为集中。本文还分析了不同雨强下台风系统降水的雨滴谱特征和各尺度粒子对台风降水的贡献,降水率较小时,各台风个例的DSD分布差异较小;当降水率逐渐增加时,大粒子的数浓度逐渐开始出现差异。整体来看对降水率贡献较大是1-3mm粒子随着降水率的增大,大粒子对雨强的贡献也逐渐增大,小粒子的贡献率逐渐减少。大粒子贡献率高的测站平均雨强并不高,中小粒子浓度才是雨强的决定因素。雨滴谱研究对于提高雷达定量降水估计,改进模式微物理参数化和提高预报也有重要意义,所以本文也研究了登陆我国台风的雷达反射率因子和雨强的Z-R关系和Gamma分布形状参数μ和斜率参数λ的关系并和前人对大西洋和印度洋热带气旋所做研究进行了对比。大西洋上的台风的Z-R关系系数a,b相较于太平洋和印度洋的台风更大,如果用大西洋台风Z-R关系来反演登陆我国的台风降水,有低估雨强R的可能性。四个台风的μ-λ关系系数都很小,特别是二阶项的系数。各台风的μ分布都呈单峰结构,基本都在2.5-5范围内达到峰值。同一个台风系统中,出现频率最大的μ值是基本一致的,但峰值的频率不同。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P444
【图文】：

登陆台风雨滴谱特征观测研究

OCTParsivel雨渝漪仪

雨强,雨量计,台风,雨滴谱

滤去了邋８ｍｍ以上粒子，因为降水中几乎不存在８ｍｍ以上大粒子。为了保证雨滴逡逑谱数据的可靠性，将质量控制后的雨滴谱数据与同一地点的气象观测站的雨量计逡逑数据进行对比。图２．４为台风尼伯特以及台风妮妲观测点的Ｐａｒｓｉｖｅｌ．雨滴谱仪输逡逑出数据计算出的雨强与雨量计观测雨强的对比，可以看出在进行质量控制前．逡逑Ｐａｒｓｉｖｅｌ数据与雨量计数据有较大差异，特别是雨强较大的时候差别较大，而进逡逑行质量控制后，Ｐａｒｓｉｖｅｌ雨滴谱仪数据计算出的雨强与雨量计观测到的雨强基本．逡逑一致，这表明进行质量控制后的雨滴谱数据是可靠的，本文中的质量控制方法是逡逑１７逡逑

路径图,台风,路径,雨滴谱

３．１．１整体比较逡逑本文研究了邋２０１６－２０１７年夏季登陆我国的四个西太平洋的台风的雨滴谱特逡逑征。图３．１为台风尼伯特，妮妲，天鸽和帕卡的路径图，最佳路径数据为闩本气逡逑象厅数据（ＪＭＡＴ）。？除台风尼伯特在福建省登陆外，其他三个台风都于广东省登逡逑陆。逡逑４０Ｎ邋－１逦—１逦邋Ｈ————＾逦１逦ｒ逡逑Ｉ逦丨逦心飞逡逑．＿邋—．邋？邋．邋，邋＜逡逑、邋Ｖ、逦、邋Ｖ逡逑３０Ｎ邋－逦＞逦ｔ－邋－Ｉ逦＊邋＞逡逑Ｔ逦ｆ逡逑Ｉ逦ｒ邋｜｜逦＇逦＇逦．一逦ｙ逡逑？．０＾９１２逡逑．腻．逦－逡逑Ｚ逦ｕ逦？？？０，７０７０６逦彳？邋？逡逑２0Ｎ邋４逦Ａ逦？邋＊。：0６１２邋一邋一邋？NB逦．0ｆ0ｍ逦Ｌ逡逑？邋．０７０５１８逦＊邋．０７３１０６逡逑Ｉ逦Ｉ逦ｙ逦．逡逑Ｉ逦，逦＼０７２９１８逡逑／■＇邋－Ｕ．逦．：＂邋■■：■邋？逡逑ｉｏｎ邋．逦？逦？邋－１逦—逦１—逡逑４ＱＮ邋－邋■邋＿逦＊邋－邋（逦』邋Ｊ邋．邋一逦Ｉ邋■邋■邋？邋■■邋■邋■邋■邋１逦—＿邋？邋．邋■邋—邋＾邋Ｉ邋＇■逦ｉ逡逑＇、．丨丨邋：．、逡逑ｗ．．邋ｉ．－＇ｌ逦！逡逑■邋■邋－邋－逦、逦’邋ｖ＇邋．逦、逦ｙ邋ｖ＇逡逑３０Ｎ邋－逦＂邋＞逦（？逦一逦？邋ｆ逡逑ｙ逦？＊逦ｊ逦｜逦？＊＇逦ｆ逡逑ｒ逦，逦ｒ逦ｆ逡逑？邋？邋，０８２７０６邋，？逦．邋？邋０８２４０６逦

【参考文献】