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2015—2017年夏季南京雨滴谱特征

梅海霞 梁信忠 曾明剑 李力 祖繁 李玉涛

梅海霞, 梁信忠, 曾明剑, 等. 2015—2017年夏季南京雨滴谱特征. 应用气象学报, 2020, 31(1): 117-128. DOI: 10.11898/1001-7313.20200111.
引用本文: 梅海霞, 梁信忠, 曾明剑, 等. 2015—2017年夏季南京雨滴谱特征. 应用气象学报, 2020, 31(1): 117-128. DOI: 10.11898/1001-7313.20200111.
Mei Haixia, Liang Xinzhong, Zeng Mingjian, et al. Raindrop size distribution characteristics of Nanjing in summer of 2015-2017. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(1): 117-128. DOI:  10.11898/1001-7313.20200111
Citation: Mei Haixia, Liang Xinzhong, Zeng Mingjian, et al. Raindrop size distribution characteristics of Nanjing in summer of 2015-2017. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(1): 117-128. DOI:  10.11898/1001-7313.20200111

2015—2017年夏季南京雨滴谱特征

DOI: 10.11898/1001-7313.20200111
资助项目: 

江苏省自然科学基金青年基金项目 K20171094

江苏省气象局北极阁开放研究基金 BJG201703

北极阁开放研究基金——南京大气科学联合研究中心 NJCAR2016ZD03

江苏省气象局北极阁开放研究基金 BJG201606

国家自然科学基金项目 41805077

详细信息
    通信作者:

    梅海霞, meihaixiameihaixia@163.com

Raindrop Size Distribution Characteristics of Nanjing in Summer of 2015-2017

  • 摘要: 利用2015—2017年夏季南京地区的雨滴谱数据,对南京在梅雨开始前、梅雨期及梅雨结束后3个不同时段降水的宏微观特征进行分析发现:梅雨开始前对流活动强度偏弱,但对流降水的雨滴平均质量加权直径、分钟级强降水频率和逐小时累积短时强降水的频率为3个时段中最高;天气尺度强迫提供的有利于降水的持续性条件、弱对流强度下充分的凝结过程及微物理相关过程对云粒子的损耗偏弱,是有利于该时段大雨滴形成和降水效率提高的重要因素。梅雨结束后,高温高湿环境易产生剧烈对流活动,导致对流降水的大尺度雨滴样本比例及分钟级极端降水发生频率位于3个时段的首位。层云降水时,梅雨期降水频率、降水率及雨滴尺度平均值均位于首位,小尺度雨滴样本比例最低;有利天气尺度强迫条件下的充分碰并作用是主要原因之一。不同时段雨滴谱谱形参数(μ)与斜率(Λ)之间的二项式关系式的差异与μ的取值有关。
  • 图  1  不同时段分钟级对流降水的频率和对总降水贡献

    (以0.083 mm·min-1为间隔进行统计)

    Fig. 1  Minute convective rainfall frequency and the contribution to the total precipitation in different stages

    (calculated at 0.083 mm·min-1 interval)

    图  2  不同时段小时累积降水的频率分布

    (以2 mm为间隔进行统计)

    Fig. 2  Hourly rainfall frequency in different stages

    (at 2 mm interval)

    图  3  不同时段降水的平均谱和拟合谱

    (圆圈表示观测平均, 实线表示拟合)(a)对流降水, (b)层云降水

    Fig. 3  Composite raindrop spectras of the averaged and the fitting in different stages

    (the circle denotes the averaged measurement, the line denotes the fitting)(a)convective rainfall, (b)stratiform rainfall

    图  4  不同时段Dm的频率分布

    (Dm以0.2 mm为间隔) (a)对流降水, (b)层云降水

    Fig. 4  Frequency distribution of Dm in different stages

    (calculated at 0.2 mm interval) (a)convective rainfall, (b)stratiform rainfall

    图  5  夏季不同类型降水的平均lgNw-Dm分布

    Fig. 5  Scatter plot of lgNw versus Dm for convective rainfall and stratiform rainfall

    图  6  μ-Λ关系分布

    Fig. 6  Relationship of μ-Λ

    表  1  梅雨期不同强度分钟级降水发生频率和对总降水贡献

    Table  1  Minute rainfall frequency and the contribution to the total precipitation of different rain intensity during Meiyu period

    年份 降水频率/% 降水贡献/%
    弱降水 中等降水 强降水 弱降水 中等降水 强降水
    2009—2011 75.00 11.00 14.00 24.00 15.00 61.00
    2015—2017 84.28 8.42 7.30 28.30 16.11 55.59
    注:弱降水、中等降水和强降水分别对应R < 0.083 mm·min-1, 0.083 mm·min-1R < 0.17 mm·min-1, R≥0.17 mm·min-1
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    表  2  梅雨期不同强度小时累积降水的发生频率和对总降水贡献

    Table  2  Hourly accumulated rainfall frequency and the contribution to the total precipitation of different rain intensity during Meiyu period

    年份 降水频率/% 降水贡献/%
    弱降水 中等降水 强降水 弱降水 中等降水 强降水
    2009—2011 82.1 11.73 6.2 25.5 32.3 42.2
    2015—2017 85.9 11.08 3.0 38.8 35.4 25.9
    注:弱降水、中等降水和强降水分别对应小时累积降水量小于5 mm, 大于等于5 mm且小于15 mm, 大于等于15 mm。
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    表  3  不同时段样本的分钟级降水统计参数

    Table  3  Statistic parameters of minute rainfall in different stages

    时段 降水类型 样本量 样本比例/% 平均降水率/ (mm·min-1) 累积降水量/mm 降水贡献/%
    梅雨开始前 对流降水 1430 23.65 0.417 595.93 87.96
    层云降水 1948 32.22 0.0258 50.41 7.44
    梅雨期 对流降水 2088 13.54 0.301 628.16 67.92
    层云降水 6585 42.70 0.0318 209.94 22.70
    梅雨结束后 对流降水 1552 16.53 0.415 644.32 82.49
    层云降水 3362 35.82 0.0247 83.15 10.65
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    表  4  不同时段Dm和lgNw平均值、标准差、偏度

    Table  4  The mean value, standard deviation and skewness of Dm and lgNw in different stages

    雨滴特征 降水类型 统计参数 梅雨开始前 梅雨期 梅雨结束后 夏季平均
    Dm/mm 对流降水 平均值 1.92 1.76 1.84 1.83
    标准差 0.47 0.50 0.66 0.55
    偏度 1.68 2.97 1.6 2.06
    层云降水 平均值 1.26 1.30 1.21 1.27
    标准差 0.39 0.31 0.38 0.35
    偏度 1.02 0.44 0.66 0.59
    lgNw/(m-3·mm-1) 对流降水 平均值 3.73 3.79 3.84 3.79
    标准差 0.32 0.37 0.48 0.40
    偏度 -1.77 -1.45 -0.60 -0.96
    层云降水 平均值 3.49 3.46 3.56 3.49
    标准差 0.55 0.47 0.67 0.55
    偏度 0.33 0.39 0.14 0.34
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    表  5  各参数夏季平均值、标准差以及与相似文献的比较

    Table  5  Comparison in mean value and standard deviation of rainfall parameters among references

    雨滴参数 降水类型 统计参数 浦口 文献[25] 文献[26]
    Dm/mm 对流降水 平均值 1.83 1.67 1.41
    标准差 0.55 0.32 0.24
    层云降水 平均值 1.27 1.18 1.16
    标准差 0.35 0.31 0.27
    lgNw/(m-3·mm-1) 对流降水 平均值 3.79 3.91 4.37
    标准差 0.4 0.29 0.38
    层云降水 平均值 3.49 3.57 3.78
    标准差 0.55 0.54 0.45
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    表  6  不同时段μΛ平均值、标准差

    Table  6  The mean value, standard deviation of μ and Λ from different stages

    雨滴参数 降水类型 统计参数 梅雨开始前 梅雨期 梅雨结束后 夏季平均
    μ 对流降水 平均值 2.24 3.09 4.36 3.24
    标准差 8.40 4.79 6.27 6.49
    层云降水 平均值 4.02 3.91 5.5 4.38
    标准差 5.68 5.81 6.82 6.13
    Λ/mm-1 对流降水 平均值 3.23 4.29 4.96 4.2
    标准差 2.29 3.13 4.7 3.56
    层云降水 平均值 7.36 6.55 9.21 7.43
    标准差 7.45 5.87 9.48 7.41
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-06
  • 修回日期:  2019-09-18
  • 刊出日期:  2020-01-31

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