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中国东北地区极端大范围冻雨过程滴谱分布变化特征

冻雨,Parsivel雨滴谱,微物理过程,滴谱分布,Z–R关系

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.4 大气垂直结构探测技术和过程研究

中国北方冬季气温较低，降水主要以致灾性的暴雪等固态降水为主，目前对北方大范围且持续性的冻雨过程降水滴谱(DSD)微物理特征尚缺乏了解。本文对2021年11月8-9日发生在中国黑龙江省的一次大范围极端区域冻雨过程进行了研究，由于地面站点受降水系统影响程度的不同，其在累计冻雨时长、冻雨及降雨占所有降水比例、冻雨持续时间等多个数据纬度存在差异，采用k-means 聚类算法可以将地面站点观测到的冻雨类型分为冻雨期间只出现冻雨一种降水类型的连续型冻雨 (FZR_Con)、冻雨等多种相态混合的混合型冻雨 (FZR_Mix)及前期冻雨后期转为降雨的转雨型冻雨 (FZR_Rain)三种类型。在不同大气温度层结条件下，冰晶粒子和雪粒子的融化对地面冻雨滴谱的差异具有重要的影响。FZR_Mix型冻雨由过冷暖雨机制产生，由于不存在融化层，冻雨发生时存在固液混合的多种相态降水，同时受到贝吉龙过程的影响，过冷小雨滴会不断蒸发变小或消失，使其观测到最大的质量加权平均直径(D_m)；而FZR_Con和FZR_Rain型冻雨则有明显的融化层，其降水过程主要受融化机制的影响，两者的D_m较为接近。此外为了提高对中国北方冻雨过程的降水估测精度，本文进一步对冻雨过程的μ-λ和Z-R的关系进行了分析。FZR_Rain型冻雨的μ-λ关系结果较为接近中国中部梅雨期层状云，而Z-R关系中的a值略大于中国其他地区冻雨及层状降水，这也显示了不同地区降水微物理过程的差异性。本研究对了解中高纬度地区冬季大范围持续性冻雨的宏微观特征，尤其是不同冻雨产生机制下的冻雨滴谱差异有重要的作用。