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GPM卫星探测四川“5·21”特大暴雨的降水结构特征分析

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高原山地气象研究 2023年第4期43卷 35-41页

作者：袁敏李玫闫美林陈永仁贾志杰吴戈中国民用航空飞行学院广汉618307 四川省气象灾害防御技术中心成都610072 中国港湾工程有限责任公司北京100027

四川复杂地形容易触发对流,暴雨发生频次较高,研究该地区暴雨结构及宏微观物理特征有重要意义和价值。本文利用GPM卫星资料分析了2018年5月21日四川一次特大暴雨的三维结构及宏微观特征。结果表明:此次特大暴雨过程由一个α中尺度对流... 详细信息

四川复杂地形容易触发对流,暴雨发生频次较高,研究该地区暴雨结构及宏微观物理特征有重要意义和价值。本文利用GPM卫星资料分析了2018年5月21日四川一次特大暴雨的三维结构及宏微观特征。结果表明:此次特大暴雨过程由一个α中尺度对流系统造成;层状云降水与对流云降水的样本比例为2.5:1,但对流云降水率为层状云降水率的5倍;环境风场垂直切变较强导致最大雨水含量的位置与最大云冰含量的位置不一致;对流云降水反射率因子高频区数值随高度变化比层状云降水显著;粒子数浓度参数和有效粒子半径的频率分布反映出在4~7 km高度对流云中雨滴碰并增长过程显著,4 km以下雨滴蒸发和破碎过程明显,层状云降水粒子数浓度参数和粒子有效半径的范围比对流云窄且随高度变化不明显。

关键词： GPM 特大暴雨降水结构宏微观物理特征归一化等频率高度分布

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GPM卫星双频测雨雷达探测降水结构的个例特征分析

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大气科学 2018年第1期42卷 33-51页

作者：张奡祺傅云飞中国科学技术大学地球和学院科学学院合肥230026

全球测雨卫星(GPM)携带首部Ka和Ku波段测雨雷达于2014年2月发射升空,继热带测雨卫星(TRMM)的单频测雨雷达探测后,实现双频测雨雷达(DPR)探测。本文基于DPR不同波段及不同方式探测反演给出的四种降水产品[Ka波段高精度探测(Ka HS)、Ku波... 详细信息

全球测雨卫星(GPM)携带首部Ka和Ku波段测雨雷达于2014年2月发射升空,继热带测雨卫星(TRMM)的单频测雨雷达探测后,实现双频测雨雷达(DPR)探测。本文基于DPR不同波段及不同方式探测反演给出的四种降水产品[Ka波段高精度探测(Ka HS)、Ku波段探测(Ku PR)、Ka匹配方式探测(Ka MS)和Ka及Ku双频联合探测反演产品(DPR_MS)],对2014年的四个降水个例的降水结构特征进行了分析,并就DPR探测波段、扫描方式及反演算法所引起的降水产品中降水结构特征差异进行了比较与讨论。结果表明,所选四个个例分别位于中国东部、西北太平洋区域、风暴轴区域以及美国本土,四者发生背景及降水特征差异显著,但表现出了较为一致的产品差异特征。Ka HS的回波顶高度最高,比Ku PR高约0.1 km,其对弱降水(小于0.5 mm h^(-1))的观测性能好,但对10 mm h^(-1)以上的强降水存在严重低估。Ku PR继承了TRMM测雨雷达(PR)对强降水的观测性能,但受频率限制对0.5 mm h^(-1)以下的弱降水观测能力有限。Ka MS的整体降水强度分布与Ka HS类似,但受高回波阈值限制,Ka MS漏掉了大量弱降水样本,对强弱降水的观测性能均有限,且其平均回波顶高度比Ku PR可低约1 km,常将融化层误判为回波顶高度,故不适宜单独使用。DPR_MS的降水反演算法具有独立性,对强降水和弱降水的反演能力都较强,而其回波顶高度主要继承于Ku PR的回波顶高度。此外,DPR_MS双频反演的粒子谱最为合理,揭示了西北太平洋区域台风个例两侧眼壁粒子谱的不均匀性。

关键词： GPM卫星双波段探测降水结构粒子谱分布

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北江流域汛期降水结构变化特征

热带地理 2020年第1期40卷 145-153页

作者：刘占明徐丹魏兴琥王兮之梁钊雄江学顶佛山科学技术学院环境与化学工程学院广东佛山528000 佛山科学技术学院广东省西江—北江流域生态文明建设与可持续发展研究中心广东佛山528000

选取北江流域18雨量站1961-2017年逐日降水数据,采用降水发生率、降水贡献率指标,利用Mann-Kendall法进行变化趋势检验,分析流域汛期(3-8月)不同历时、不同等级降水结构的时空变化特征,结果表明:1)汛期降水发生率随降水历时的增加大致... 详细信息

选取北江流域18雨量站1961-2017年逐日降水数据,采用降水发生率、降水贡献率指标,利用Mann-Kendall法进行变化趋势检验,分析流域汛期(3-8月)不同历时、不同等级降水结构的时空变化特征,结果表明:1)汛期降水发生率随降水历时的增加大致呈指数形式递减,其中1~4d历时降水发生率合计69.88%;降水贡献率随降水历时的增加而先增加后减小、到≥10 d历时又显著增加。降水贡献率的空间差异主要表现为历时2~4 d与历时≥10 d在北部与东南部反向变化。2)降水发生率随降水等级的增加而减小,其中小雨发生率约占65%;西部大雨贡献率偏高;东南部暴雨贡献率偏高,其中清远、佛冈站约为39%。3)中短历时(1~6d)降水发生率呈不显著下降趋势,而贡献率呈不显著上升趋势;长历时(≥7 d)降水发生率、贡献率均呈显著下降趋势。各等级降水变化趋势方面,小雨、中雨发生率、贡献率不显著下降,大雨、暴雨发生率、贡献率不显著上升。

关键词：降水结构汛期降水历时降水等级北江流域

大通河流域降水结构的演变特征及其驱动力探究

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自然资源学报 2018年第9期33卷 1588-1598页

作者：李沛黄生志黄强马岚吴洪石栾金凯西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安理工大学水利水电学院西安710048

论文以青藏高原大通河流域为例,分别采用基于日、月降雨集中度指标(CI和CIM),表征大通河流域的降水结构特征,并分析其演变特征;采用交叉小波分析探究太阳黑子和大气环流异常指数太平洋10 a涛动(PDO)、厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)、北极涛动... 详细信息

论文以青藏高原大通河流域为例,分别采用基于日、月降雨集中度指标(CI和CIM),表征大通河流域的降水结构特征,并分析其演变特征;采用交叉小波分析探究太阳黑子和大气环流异常指数太平洋10 a涛动(PDO)、厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)、北极涛动(AO)与流域降水结构变化的联系。结果表明:1)流域南部的年均CI值高于北部,中部的年均CIM值高于流域其他部分;2)流域年CI值上升趋势明显,而其年CIM值具有明显下降趋势,且两者的一致性被破坏;3)太阳黑子对于流域降水结构影响最为显著,AO和ENSO的影响次之,PDO的影响最弱。研究成果有助于揭示大通河流域降水结构的驱动机理,为其模拟与预测奠定坚实的基础。

关键词：降水结构交叉小波大通河流域

利用热带测雨卫星的测雨雷达资料对1997/1998年ElNio后期热带太平洋降水结构的研究

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大气科学 2005年第2期29卷 225-235,i002页

作者：李锐傅云飞赵萍中国科学技术大学地球与空间科学学院合肥230026

利用热带测雨卫星的测雨雷达 (TRMMPR)的探测结果 ,对 1 997 1 998年ElNin～o后期热带太平洋的降水结构进行了研究 ,并对比了非ElNin～o的 1 999年和 2 0 0 0年的同期降水情况 ,取得如下结果 :( 1 ) 1 997 1 998ElNin～o后期与非ElNin～... 详细信息

利用热带测雨卫星的测雨雷达 (TRMMPR)的探测结果 ,对 1 997 1 998年ElNin～o后期热带太平洋的降水结构进行了研究 ,并对比了非ElNin～o的 1 999年和 2 0 0 0年的同期降水情况 ,取得如下结果 :( 1 ) 1 997 1 998ElNin～o后期与非ElNin～o期间相比 ,1 997 1 998ElNin～o后期 ,热带东、中太平洋层云降水和对流云降水的比例明显增大、平均降水率也增大 ,并且层云强降水的比例增多 ,而层云弱降水比例减少。 ( 2 )在非ElNin～o期间 ,热带东、中太平洋对流云降水系统较为浅薄 ,冻结层高度比西太平洋低约 0 5km ;而在 1 997 1 998ElNin～o后期 ,这种差异明显减小 ,热带东、中太平洋对流云降水和层云降水都变得深厚 ;对流云降水和层云降水的降水率随高度的变化也发生了变化。 ( 3)对大气环流的分析表明 ,对应于降水结构的变化 ,热带太平洋地区的高空辐合辐散分布也发生了改变 ,导致Walker环流在 1 997 1 998ElNin～o后期减弱。

关键词：热带测雨卫星 Nino 1998年热带太平洋降水结构 El 后期雷达资料 walker环流中太平洋 2000年 1999年太平洋地区对流云测雨雷达探测结果降水系统西太平洋大气环流辐合辐散降水率层云比例强降水分析表增大

参加CMIP5计划的四个中国模式模拟的东亚地区降水结构特征及未来变化

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大气科学 2015年第2期39卷 338-356页

作者：林壬萍周天军中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院气候变化研究中心北京100029

在全球变暖的背景下,降水特征的改变体现为降水总量和降水结构的变化。由于缺乏较为长期、覆盖范围广的较高分辨率逐日降水资料,过去对东亚降水的研究多关注其降水量的长期趋势和时空变率,较少涉及降水结构的变化。本文利用当前最新且... 详细信息

在全球变暖的背景下,降水特征的改变体现为降水总量和降水结构的变化。由于缺乏较为长期、覆盖范围广的较高分辨率逐日降水资料,过去对东亚降水的研究多关注其降水量的长期趋势和时空变率,较少涉及降水结构的变化。本文利用当前最新且分辨率最高、覆盖范围最广的逐日亚洲陆地降水数据集(简称APHRODITE)以及四个中国参加第五次国际耦合模式比较计划(简称CMIP5)的模式(BCC-CSM1-1,BNU-ESM,FGOALS-g2和FGOALS-s2),研究了东亚地区降水结构的观测特征及四个模式的模拟能力。基于此,通过分析四个模式的未来预估试验,探讨东亚地区降水结构在全球变暖背景下的变化。结果表明:整个东亚地区的累积降水量呈现出随着降水强度的增加先增加后减小的分布形态;降水频率则是随着强度的增加显著减小。小雨(中雨)呈现出南少北多(南多北少)的形态;强降水则较多分布在华南沿海以及日本南部地区。长期趋势上,整个东亚地区大体上呈现小雨和30 mm/d以上的大雨增加,而中等强度降水减少的变化趋势。四个模式对东亚降水结构的气候态模拟能力较好。BCC-CSM1-1和FGOALS-g2能够合理再现观测中各个强度降水的变化趋势,而其他模式模拟不出中雨的减小趋势。四个模式的未来预估表明,在全球变暖的背景下,东亚地区30 mm/d以上的强降水会增加。且降水强度越大,增加越明显。以30°N为界,小雨(中雨)在变暖背景下呈现南部增加北部减少(南部减少北部增加)的变化趋势。

关键词：东亚降水降水结构降水量降水频率 CMIP5模式历史气候模拟试验未来预估试验

TRMM测雨雷达和微波成像仪对两个中尺度特大暴雨降水结构的观测分析研究

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气象学报 2003年第4期61卷 421-431,T001-T004页

作者：傅云飞宇如聪徐幼平肖庆农刘国胜中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学院大气物理研究所 lasg北京100029 美国国家大气研究中心中小尺度部科罗拉多803073000 美国佛罗里达州立大学气象系佛罗里达323064520

文中利用TRMM卫星的测雨雷达和微波成像仪探测结果,研究了1998年7月20日21时(世界时)和1999年6月9日21时发生在武汉地区附近和皖南地区的两个中尺度强降水系统的水平结构和垂直结构,以及TMI微波亮温对降水强弱和分布的响应。研究结果表... 详细信息

文中利用TRMM卫星的测雨雷达和微波成像仪探测结果,研究了1998年7月20日21时(世界时)和1999年6月9日21时发生在武汉地区附近和皖南地区的两个中尺度强降水系统的水平结构和垂直结构,以及TMI微波亮温对降水强弱和分布的响应。研究结果表明:这两个中尺度强降水系统中对流降水所占面积比层云降水面积小,但对流降水具有很强的降水率,它对总降水量的贡献超过了层云降水。降水水平结构表明,两个中尺度强降水系统由多个强雨团或雨带组成,它们均属于对流性降水;降水垂直结构分析表明,强对流降水的雨顶高度可达15km,强对流降水主体中存在垂直方向和水平方向非均匀降水率分布区,层云降水有清晰的亮度带,层云降水的上方存在多层云系结构。降水廓线分布表明:对流降水廓线与层云降水廓线有明显的区别,并且降水廓线清晰地反映了降水微物理过程的垂直分布。整个中尺度强降水系统中对流降水与层云降水的区别还反映在标准化的总降水率随高度的分布。微波信号分析表明:TMI85 GHz极化修正亮温,19.4与37.0,19.4与85.5,37.0与85.5 GHz的垂直极化亮温差均能较好地指示陆面附近的降水分布。

关键词： TRMM卫星测雨雷达微波成像仪暴雨降水结构对流降水层云降水

基于TRMM卫星对一次华南飑线的闪电活动及其与降水结构的关系研究

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大气科学 2010年第1期34卷 58-70页

作者：袁铁郄秀书兰州大学大气科学学院甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室兰州730000 中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测实验室北京100029 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

利用热带测雨计划任务卫星(TRMM)的测雨雷达(PR)、闪电成像仪(LIS)和微波辐射计(TMI)资料,研究了2005年5月6日发生在我国华南的一次强飑线过程的闪电活动及其与降水结构之间的关系。结果表明,该飑线系统中对流降水面积仅为层云的一半,... 详细信息

利用热带测雨计划任务卫星(TRMM)的测雨雷达(PR)、闪电成像仪(LIS)和微波辐射计(TMI)资料,研究了2005年5月6日发生在我国华南的一次强飑线过程的闪电活动及其与降水结构之间的关系。结果表明,该飑线系统中对流降水面积仅为层云的一半,但是总降水率却远大于层云的总降水率。绝大多数闪电发生在对流区,有少数闪电出现在层云区域。在6km高度上,闪电发生附近的最大雷达反射率因子主要集中在35～50dBZ区间,峰值频数在40～45dBZ,35dBZ以下较少。研究还表明,对流单体的最大雷达反射率垂直廓线可以很好地指示单体的闪电频数和对流发展强度。对闪电与微波亮温的研究表明,大多数闪电发生在低亮温区域,特别是低于200K亮温区,而在240～260K的区域也可观测到少量闪电,这一般对应于飑线的层云区域。结合2003年4月17日黄淮地区的另一次强飑线系统的进一步研究发现,在单体尺度上,总闪电频数和冰相降水含量之间表现出非常密切而稳定的关系,相关系数达0.92。总闪电频数和冰相降水含量之间的稳定关系在中尺度数值模式中闪电资料的同化和飑线系统的闪电参数化研究中均有较大的应用潜力。

关键词：飑线闪电降水结构冰相降水含量 TRMM卫星

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两个中尺度对流系统的降水结构和闪电特征

气象学报 2005年第2期63卷 243-249页

作者：曹治强李万彪北京大学物理学院大气科学系暴雨与旱涝灾害教育部重点实验室北京100871

对两个处于不同发展阶段的中尺度对流系统(MCS)降水结构的分析结果表明,处于初生至发展阶段的MCS,对流降水和层云降水的面积比相对较大,处于成熟至消亡阶段的MCS的相对较小。本文进一步分析了这两个MCS个例在6km高度处的雷达回波特征及... 详细信息

对两个处于不同发展阶段的中尺度对流系统(MCS)降水结构的分析结果表明,处于初生至发展阶段的MCS,对流降水和层云降水的面积比相对较大,处于成熟至消亡阶段的MCS的相对较小。本文进一步分析了这两个MCS个例在6km高度处的雷达回波特征及其和闪电的关系,结果表明处于初生至发展阶段的MCS的绝大部分事件(闪电资料的一种)集中发生在MCS中的强对流单体回波区,而对处于成熟至消亡阶段的MCS,事件集中发生在对流区和对流云向层云转化的回波区。

关键词：中尺度对流系统降水结构闪电特征雷达回波特征 MCS 分析结果强对流对流云初生层云消亡成熟集中事件