山西省层状云飞机云物理观测试验结果分析.pdf

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1、第4期(总第105期)山西气象No．4(SumNo．105)2013年l2月SHANXIMETEOROLOGICALQUARTERLYDec．2013山西省层状云飞机云物理观测试验结果分析孙鸿娉，中东东，封秋娟，李义宇，任刚，周学文(1．山西省人工降雨防雹办公室，山西太原030032；2．山西省大气探测技术保障中心，山西太原030002)摘要：利用山西省2008年一2010年64架次云结构的粒子测量系统(DMT)探测资料，配合地面观测和卫星资料统计分析了层状云系的宏微观特征。发现：降水性层状云低云含水量垂直方向上平均为O．03g，rtl

2、，中云含水量垂直方向上平均为0．05g／rtl3o对比分析降水云和非降水云系的微物理特征量，两者存在显著的差异，降水性层状云云粒子有效半径要达到lOixm14ixm。对云系不同温度层的微物理特征和云中水分按不同粒子尺度的分配特征进行了对比分析，结果表明：降水性层状云在垂直方向上的微物理结构特征非常明显，也是分层的。高层主要是冰相粒子，主要是冰雪晶，随高度降低冰雪晶的尺度增大，在四个典型温度层的观测中，LWC、云粒子及降水的浓度、尺度相较有很大不同。云中水分按不同粒子尺度的分配可以看出，直径2Onl、30m的粒子含水量较高，对云中液态水含

3、量的贡献较大，降水粒子主要由20In、30In的粒子转化。关键词：云物理；飞机探测；宏微观特征；统计分析0引言和降水的影响以及研究全球气候变化中云的辐射强云的宏微观结构特征是云物理学研究中的重要迫问题。问题。云物理学与大气科学中的很多分支学科有密1探测仪器介绍切联系，是人工影响天气的科学基础，因此云物理学飞机探测使用的是运一l2飞机，采用的机载云的研究日益受到人们的重视fJ一1。云中粒子的相态、粒子探头为从美国DMT(Dropletmeasurement谱分布特征与演变过程在降水形成中具有重要作technologies)公司引进的CAP

4、S(CloudAerosoland用。但由于探测困难，有关这方面的系统研究一直PrecipitationSpectrometer)、CCN(CloudCondensation比较少，20世纪7O年代以后，机载云粒子测量系统NucleiCounter)等探头。相比而言，DMT的探头在(PMS)研制成功，并应用于云结构的探测研究，相PMS的基础上做了大量改进，如对云滴探头增加了关的研究才逐渐增多。后向散射的测量，对光阵粒子探头中以二极管激光飞机探测可直接获取云的宏微观结构，是云和器取代了原来的He—Ne激光器，且光电探测器阵降水物理研究的一

5、项基础工作。飞机的穿云探测是列由3O档增加到62档，因此可以对不同尺度的粒确定云中水凝物含量、粒子浓度和粒子谱分布等特子进行更为精细准确的测量。飞机上装载的云粒子性的一种基本方法[3-6]，通过对这些测量数据的探头如表1所示。统计分析，可以了解云系的宏微观特征。飞机实测表1探测飞机上装载的云粒子探头及其量程数据还可用于：研究气溶胶一云一降水的相互作用【7-。验证采用卫星数据或地基云雷达数据定量反演云参数的精度[9．m1；有云大气的辐射传输和云辐射参数化的研究，进而研究云内辐射传输过程对云2数据处理收稿日期：2013—05—13作者简介：

6、(1977年一)，女，山西阳泉市人，2007年毕业于南京原始探测数据经预处理后，按探头生成结果文信息工程大学，副研高级工程师。件；利用前向散射探头、一维云粒子探头、二维云粒子探头三个探头的数据进行统计分析，对于由液滴·36·山西气象2013年第4期构成的低云采用前向散射探头和一维云粒子两个探3探测概况头，对于含有冰晶粒子的中云采用前向散射探头对云降水物理学的研究途径包括：外场观测研和二维云粒子探头。云中的粒子按尺度大小可分为究云和降水的形成、演变机制，利用模式对云体的发云粒子和雨粒子，通常以粒子直径D=200In为界展演变进行模拟，利用

7、理论方法对云体物理过程模粒子直径在2IXm一200m为云粒子，粒子直径大拟。其中，外场观测对于人工影响天气非常重要，它于200in为雨粒子。对于固态粒子按尺度可分为冰是认识云物理的重要途径。筛选利用新型机载云粒晶和雪晶，为了准确得到云中的含水量，在预处理时子探测系统，在层状云系发展的不同阶段，根据云利用二维探头的资料，根据固态粒子面积与周长的系的宏微观结构特征进行有针对性的综合探测飞行关系，已将其等效为球形粒子，故为了方便，云中的64架次，对所获取的有关云、雨粒子资料进行了系粒子统一以粒子直径D=200m为界分为云粒子统分析研究，特别是

8、对云中有代表性的部位、垂直和雨粒子。以CDP探头全部30档的数据和CIP探分层的粒子特征量和粒子谱做了细致的宏、微观分头的前八档数据合并为粒子直径在2113．一200m析，获得该云系的宏、微观结构，揭示了该