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西南涡不同种类降水的垂直结构和微物理特征差异研究

西南涡；GPM/DPR；垂直结构；微物理过程；雨滴谱；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

西南涡（SWV）是造成中国西南地区强降水的重要中尺度系统，深入认识其降水的垂直结构与微物理特征对提升复杂地形下的数值预报和雷达定量降水估测具有重要意义。本文利用2014–2023年GPM/DPR星载雷达观测的346个西南涡个例，并结合2019–2023年四川地区15个地基激光雨滴谱仪站点资料，在优化GPM/DPR官方分类算法的基础上，将西南涡降水细分为层云降水（Stra）、深厚强对流降水（DSC）、深厚弱对流降水（DWC）和浅薄降水（Shal）四类，系统对比了各类型的宏微观物理特征差异。研究结果表明：西南涡降水在频次上以DWC（42.9%）和Shal（27.5%）为主，DSC占比最低（7.3%），反映了西南涡作为浅薄中尺度涡旋系统，其降水主要由持续性中等强度对流和暖湿抬升维持。Stra主要分布在四川盆地东北部，DWC则具有最广泛的空间分布。垂直结构方面，DSC表现出最深厚的垂直发展和最强的回波，Stra则具有典型的融化层亮带特征。NCFAD结果揭示了四种降水在冰相层、混合相层和液相层中主导微物理过程的显著差异（图1）。暖雨层微物理演变显示，DSC以碰并增长和“碰并–破碎”平衡为主导；Stra的破碎和蒸发作用相对更强；DWC和Shal则表现出较弱的碰并增长特征。地面雨滴谱分析表明，对流性降水（CLP）的质量加权粒径D_m（1.50 mm）显著大于稳定性降水（SLP, 0.92 mm）。D_m–log₁₀N_w分布显示西南涡对流降水处于海洋性与大陆性对流之间的过渡状态（图2）。最后，本文建立了适用于西南涡背景的µ–Λ关系及本地化的Z–R经验关系（SLP: Z=258R^1.47；CLP: Z=289R^1.44），为提高该区域雷达定量测雨精度提供了观测依据。