利用机载探测设备研究云中零度层附近云雷达反射率与液态含水量的关系 全文替换
发布时间：2021-07-21 21:19
利用机载Ka波段云雷达（an airborne Ka-band Precipitation cloud Radar,KPR）与DMT（Droplet Measurement Technologies）粒子测量系统对山东一次积层混合云进行同步穿云观测。对获取的KPR资料进行飞行轨迹误差订正和数据插值处理,与DMT粒子测量系统计算的云中的液态含水量进行相关性研究。从试验飞行云层中选取了两段云区,共划分成9个时段（累计飞行18min）展开讨论,其中有3个时段相关性比较好,相关系数超过0.7,并且利用相关系数最大的时段拟合出KPR反射率与云中液态含水量之间的关系式。针对每个时段的粒子特征参数、云滴谱型、冰晶谱型及典型粒子图像展开详细分析,结果表明,较强相关性时段内,大云滴浓度要高于小云滴,且观测粒子多为小于100μm的小粒子;较弱相关性时段,CIP（Cloud Imaging Probe）探头观测到的粒子多为针状或板状冰晶,尺度为毫米量级。
【文章来源】：海洋气象学报. 2020,40(02)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
各时段冰晶谱型分布(单位:L-1·μm-1;a．时段a—e,b．时段f—i)
在强相关的b、e、h时段内(图9b、e、h)，点状小冰粒占比大，此外也有少量圆形冰粒子，可见这类粒子对相关性影响较小，虽然时段e内(图9e)出现了相互粘连的针状冰晶，但是时刻集中在10:14:30之后，在该时段前期仍以小冰粒为主。弱相关时段d、f、g内(图9d、f、g)，冰晶尺度超过毫米量级，这种粒子边生长边下落，其后向散射能力会远远大于平均直径为十几微米以内的云滴[18-19]。表3中时段g出现了负相关的情况，主要是时段g所在的温度区间稍稍超过了0℃，板状冰晶粒子表面融化更易发生相互碰并，增长为尺度很大的聚合物(图9g中有较多碰并的冰晶图像)，而且冰晶外包的水膜也会使冰晶后向散射能力增大，因此KPR反射率与云滴决定的液态含水量之间的相关性将会急剧下降。4 结论与展望
为了研究KPR反射率与液态含水量之间的相关性，文中选取2018年4月22日穿云观测的两段(约为108 km范围内)数据(图3)进行分析。图3中黑色曲线为飞机实际飞行轨迹，共选取了两片不同的积层混合云进行探测分析，图3a选取时间段为10:05—10:15，图3b选取时间段为10:21—10:29，两时段共计18 min，飞机飞行高度在4.3～4.4 km之间浮动。图3a选取时段内的KPR反射率平均值为2.9 d BZ，最大反射率为23.46 dBZ;图3b选取时段内平均值为-6.6 d BZ，最大反射率为12.18 dBZ。两时段的云发展强度不同，图3a时段内的云顶高度超过6 km，发展更为旺盛。液态含水量是利用CDP探头探测的各档粒子数浓度以及各档平均直径计算得到，计算方法如下所示:
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国双偏振天气雷达系统发展综述[J]. 苏添记,葛俊祥,章火宝. 海洋气象学报. 2018(01)
[2]W波段和Ka波段云雷达探测回波对比分析[J]. 吴举秀,魏鸣,苏涛,王学荣,李勇,范亚驹. 海洋气象学报. 2017(02)
[3]利用毫米波测云雷达反演层状云中过冷水[J]. 吴举秀,魏鸣,王以琳. 干旱气象. 2015(02)
[4]河北省降水性层状云宏微观物理特征[J]. 邓育鹏,董晓波,吕锋,胡向峰. 气象与环境学报. 2013(03)
[5]云雷达反演层状云微物理参数及其与飞机观测数据的对比[J]. 刘黎平,宗蓉,齐彦斌,刘健. 中国工程科学. 2012(09)
本文编号：3295797
【文章来源】：海洋气象学报. 2020,40(02)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
各时段冰晶谱型分布(单位:L-1·μm-1;a．时段a—e,b．时段f—i)
在强相关的b、e、h时段内(图9b、e、h)，点状小冰粒占比大，此外也有少量圆形冰粒子，可见这类粒子对相关性影响较小，虽然时段e内(图9e)出现了相互粘连的针状冰晶，但是时刻集中在10:14:30之后，在该时段前期仍以小冰粒为主。弱相关时段d、f、g内(图9d、f、g)，冰晶尺度超过毫米量级，这种粒子边生长边下落，其后向散射能力会远远大于平均直径为十几微米以内的云滴[18-19]。表3中时段g出现了负相关的情况，主要是时段g所在的温度区间稍稍超过了0℃，板状冰晶粒子表面融化更易发生相互碰并，增长为尺度很大的聚合物(图9g中有较多碰并的冰晶图像)，而且冰晶外包的水膜也会使冰晶后向散射能力增大，因此KPR反射率与云滴决定的液态含水量之间的相关性将会急剧下降。4 结论与展望
为了研究KPR反射率与液态含水量之间的相关性，文中选取2018年4月22日穿云观测的两段(约为108 km范围内)数据(图3)进行分析。图3中黑色曲线为飞机实际飞行轨迹，共选取了两片不同的积层混合云进行探测分析，图3a选取时间段为10:05—10:15，图3b选取时间段为10:21—10:29，两时段共计18 min，飞机飞行高度在4.3～4.4 km之间浮动。图3a选取时段内的KPR反射率平均值为2.9 d BZ，最大反射率为23.46 dBZ;图3b选取时段内平均值为-6.6 d BZ，最大反射率为12.18 dBZ。两时段的云发展强度不同，图3a时段内的云顶高度超过6 km，发展更为旺盛。液态含水量是利用CDP探头探测的各档粒子数浓度以及各档平均直径计算得到，计算方法如下所示:
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国双偏振天气雷达系统发展综述[J]. 苏添记,葛俊祥,章火宝. 海洋气象学报. 2018(01)
[2]W波段和Ka波段云雷达探测回波对比分析[J]. 吴举秀,魏鸣,苏涛,王学荣,李勇,范亚驹. 海洋气象学报. 2017(02)
[3]利用毫米波测云雷达反演层状云中过冷水[J]. 吴举秀,魏鸣,王以琳. 干旱气象. 2015(02)
[4]河北省降水性层状云宏微观物理特征[J]. 邓育鹏,董晓波,吕锋,胡向峰. 气象与环境学报. 2013(03)
[5]云雷达反演层状云微物理参数及其与飞机观测数据的对比[J]. 刘黎平,宗蓉,齐彦斌,刘健. 中国工程科学. 2012(09)
本文编号：3295797
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