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高原低涡和切变线影响下那曲云-降水的宏微观特征对比研究

高原低涡；高原切变线；云-降水；垂直结构；宏微观特征

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

青藏高原上的低值天气系统不仅影响青藏高原主体的云-降水，甚至对我国东部地区暴雨等灾害性天气的产生和发展也具有重要作用。本文利用2014年和2015年的7–8月第三次青藏高原大气科学试验（TIPEX-Ⅲ）期间那曲地面Ka波段毫米波云雷达（Ka-CR）、K波段微雨雷达（K-MRR）和Parsivel二代激光雨滴谱仪（Parsivel²）的数据，结合青藏高原低涡切变线年鉴、ERA-5大气再分析资料和那曲站的探空资料，首先对三部设备的观测资料进行处理和质量控制，再对高原低涡和切变线影响下那曲云-降水的宏微观特征及其差异进行对比研究，并讨论云-降水结构和物理特征差异对应的大气环境条件。结果表明：（1）那曲上空以单层云为主，但在低涡的影响下会形成更多的双层及多层云；低涡产生的对流云或高云更多且更深厚，对应其整体的云底和云顶高度都比切变线的更高、云层更厚，而切变线整体的云体相对浅薄或中低云更多；在降水上，低涡中等强度降水的占比小，但弱降水和强降水的比例更大。（2）低涡雷达回波的亮带特征更显著，低涡的反射率因子（Z）和径向速度（V_r）的概率分布相对切变线更为集中，高频区回波更弱，但也存在部分更强回波，V_r和谱宽（W）分位数廓线随高度下降呈减小和增大趋势，反映了冰粒子沉降过程持续的聚并和淞附等增长过程。（3）低涡的冰粒子在刚融化时（约离地0.9 km高）形成的所有粒径的雨滴浓度都比切变线的高；在0.7 km至地面，低涡中大雨滴的数浓度仍然更高，但小雨滴数浓度则更低；同等高度下，低涡的雨滴谱比切变线的更宽；随高度降低，两类天气的雨滴在下落过程中以雨滴碰并为主要微物理过程，但低涡的雨滴碰并效率更高。（4）对比大气环境条件，发现在低涡影响下的大气温度比切变线下的略高，相对湿度明显更高，对流有效位能也更大；两类天气控制下温湿和动力条件的差异与上述云-降水宏微观参数的差异一致。研究结果揭示了高原低涡和切变线影响下那曲的云-降水宏微观特征差异，为高原灾害性天气的预警预报提供参考依据。