環(huán)北京地區(qū)積層混合云微物理結構飛機聯合探測研究

張佃國,姚展予,龔佃利,樊明月

(1.山東省人工影響天氣辦公室,山東濟南250031;2.中國氣象科學研究院中國氣象局云霧物理重點開放實驗室,北京100081)

0 引言

積層混合云是北方主要降水云系,是實施飛機人工增雨的主要云系,為了科學有效地實施飛機人工增雨,國內外很多地區(qū)都進行了飛機探測研究。國外Houze et al.(1979)研究了溫帶氣旋計劃中鋒面云中降水粒子尺度譜分布。Hobbs and Radke(1975)對美國溫帶氣旋云系和地形云進行了探測試驗。Grabowski et al.(1999)給出了蘇聯冬季層狀云的探測和人工影響試驗等研究結果。在熱帶層狀云觀測中(Jeffrey et al.,2002),基本沒有探測到過冷水含量。我國在新疆(王謙等,1987)、寧夏(牛生杰等,1992)、山東(張連云和馮桂利,1997)、河南(李念童等,2001)、陜西(陳寶國等,2005)、甘肅(李照榮等,2003)、吉林(汪學林和劉健,1992;張景紅等,2004;劉健等,2005)、青海(蘇正軍等,2003a;2003b)、河北(楊文霞等,2005)、北京(范燁等,2007;張佃國等,2007,2010)利用裝載有PMS的飛機進行了大量的云物理結構觀測試驗,為我國在人工影響天氣、飛機積冰等方面的研究提供了云宏、微觀特征資料。這些研究基本采用單架飛機實施云微物理結構探測所取得的資料,因為云系受多種氣象因素影響,云系垂直結構在不同時間存在一定的差異,單架飛機分層探測云系垂直結構,需要較長時間,因此,探測取得的云系內微物理參數垂直分布一致性受到質疑,云層微物理參數垂直比效果較差。為了克服云系在空間上的時變性,2009年春季在環(huán)北京地區(qū)針對積層混合云系在同一位置采用三架飛機聯合同時分層探測。采取三架飛機同時探測,克服了云系在空間上的時變性,同時使用三架飛機從不同位置對云系進行了垂直探測,取得了4月18日和5月1日兩次較好的資料。

本文利用2009年4月18日和5月1日兩次過程在環(huán)北京地區(qū)取得的PMS等微物理資料,結合衛(wèi)星等宏觀資料,分析環(huán)北京地區(qū)的積層混合云系微物理結構特征,擬為今后在北方地區(qū)實施飛機人工增雨提供可靠依據。

1 儀器介紹

由表1可見,北京、山西和河北人影辦均使用PMS機載粒子測量系統(tǒng),分別裝載于“運-12”和“夏延ⅢA”飛機兩翼下部,數據采集、存儲和處理由計算機實現,可觀測大氣中直徑為0.6～6 200μm范圍內的氣溶膠及云降水粒子。由表1可見,一維云滴探頭量程下限稍有差異,北京CAS量程0.6～50 μm,山西CD P量程2～50μm,河北FSSP-100-ER量程2～47μm;二維云降水粒子探頭相同,云粒子探頭量程25～1 550μm,降水粒子探頭量程100～6 200μm。除了上述設備外,飛機上還裝載氣溶膠粒子探頭、宏觀探頭及熱線含水量儀等設備。本文主要分析了云及降水粒子探頭所測資料。

表1 機載云微物理探測設備介簡介Table 1 The introduce of airborne cloud m icrophysical m easured probes

2 宏觀資料分析

2.1 統(tǒng)計分析

2009年春季利用機型(山西、北京“運-12”,河北“夏延ⅢA”)裝載PM S粒子測量系統(tǒng),采用水平、垂直飛行相結合的方式,針對環(huán)北京地區(qū)(主要在河北境內)積層混合降水云系微物理結構,在云系垂直方向上,實施雙機或三機聯合探測15架次,詳見表2。本文分析了4月18日降水云系前部、5月1日降水云系中部宏微物理結構。

表2 環(huán)北京地區(qū)積層混合云微物理結構探測資料統(tǒng)計Table 2 The statistical of stratocum ulus microphysical structure characteristics data around Beijing area

2.2 探測軌跡

圖1給出了4月18日、5月1日三機聯合云微物理探測飛行路線。由圖1a、b可見,探測主要集中在河北西北部張北附近。圖1c顯示,4月18日河北飛機在石家莊機場起飛,17:10到達探測區(qū)(綠色方框內),高度約為4 800m;山西飛機在大同機場起飛,17:10飛至探測區(qū)(紅色方框內),探測高度為4 200m;北京飛機在石家莊機場起飛,17:35進入探測區(qū)(藍色方框內),高度為3 600m。圖1d顯示,5月1日河北飛機在石家莊機場起降,09:10到達4 800m探測區(qū)域內(綠色框);山西飛機在大同機場起飛,09:12進入4 200m探測區(qū)內(紅色框)進行探測;北京飛機在張家口起降,09:20到達3 600m探測區(qū)域(藍色框)內。

2.3 探空資料分析

圖2給出了機載探測溫濕度垂直分布與探空對比情況。由圖2a可見,4月18日探測溫度和探空溫度趨勢相同,在2 000m以下存在逆溫層,1 500～2 800m和3 500～6 000m溫度層有所區(qū)別,低層探空溫度較大,高空探測溫度較大;探測濕度和探空濕度趨勢相同,差別不大,1 500m以下和3 500～5 500m差別較大,相對濕度范圍為20%～105%。由圖2b可知,5月1日探測溫度和探空溫度匹對較好,溫度隨高度遞減;相對濕度差較大,濕度范圍為20%～90%,探測溫度4 000m以下較小,最大只有40%,應該是探測設備有問題,探空比較合理,根據設備校正,機載探測溫度計存在5℃左右的誤差,可見,機載探測溫度與探空存在一定的差別,4月18日0℃層約在3 800m,5月1日0℃層約在3 700m。

圖1 探測軌跡 a.4月18日飛行路線;b.5月1日飛行路線;c.4月18日垂直探測軌跡;d.5月1日垂直探測軌跡Fig.1 Flying route a.flying route on18April;b.flying route on1May;c.vertical detecting route on14A-pril;d.vertical detecting route on1May

圖2 機載探測溫濕度和探空資料對比 a.4月18日;b.5月1日Fig.2 The contrast of temperature and humidity measured by airborne probe and sounding a.18April;b.1May

2.4 衛(wèi)星資料分析

受高空西北氣流和低層切變影響,2009年4月18日和5月1日在河北省境內出現一次降水過程,降水分布不均,4月18日降水中心在北京周圍,河北西部有一降水中心,最大為8mm,北部較小,約為5mm(圖3a)。5月1日(圖3b)降水過程主要集中在河北北部,存在兩個降水中心,西北部一個中心,最大降水量為6mm,西北部一個中心,最大降水量約為9mm。

圖4給出了4月18日和5月1日探測時段積層混合云黑體輻射溫度(TBB)演變過程。由4月18日圖可見,16時(圖4a),云體主要集中在河北的北部,存在兩個中心,一個集中在河北北部,另一個中心集中在山西境內,TBB均低于-50℃,探測區(qū)域在兩個中心的邊緣;17時(圖4b),兩個云團中心有所減弱,并且合并為一個中心,在河北省西北部,TBB約為-40℃;18時(圖4c),云團開始由西北向東南移動,后面的強中心移至河北北部,TBB約為-50℃,探測區(qū)域內TBB最大為-20℃;19時(圖4d),云團開始減弱,TBB最強減為-40℃,探測區(qū)域在減弱。5月1日圖顯示,07時(圖4e),云團分布不均勻,河北西南方向較強,TBB最大約為-50℃,西北方向較弱,中心最大約為-30℃,探測區(qū)域在西北云團內部;08時(圖4f),云團開始向東南方向移動,探測區(qū)域北部和西部出現兩個中心,中心強度TBB均為-30℃;09時(圖4g),探測區(qū)域內兩中心合并,有所加強;10時(圖4h),云團逐漸向東南移動,云團基本移出探測區(qū)。

3 結果討論

3.1 降水性云系前部探測分析

圖5給出了2009年4月18日冷鋒云系前部三架飛機探測云微物理參數垂直分布,山西飛機探測(圖5a-c),河北飛機探測(圖5d-f),北京飛機探測(圖5g-i)。飛機分爬升和水平飛行相結合探測,利用爬升過程取得的資料研究云系垂直結構,水平飛行探測資料研究水平結構。圖5a、b、c給出了山西人影辦飛機從大同機場出發(fā)進行的云系垂直探測情況,探測高度1 500～4 300m,溫度16.32～-4.6℃?？梢钥闯?CD P探測云粒子濃度和直徑垂直分布很不均勻,濃度量級最大為103cm-3,直徑主要集中在3～20μm,粒子濃度和直徑呈現正相關關系,在2 900m、3 500m和4 000m以上高度層出現粒子濃度和直徑最大值。C IP探測云內大粒子數濃度隨高度呈增加趨勢,峰值出現在4 250m,濃度量級最大為101cm-3,粒子尺度隨高度呈現遞增趨勢,3 000m以下以小于50μm粒子為主,3 000～4 000 m高度層開始出現大粒子,主要集中在100～400 μm范圍內,零星出現更大粒子,最大可達1 050 μm,4 250m高度粒子最大,最大可達1 550μm。PIP探測云內降水粒子可見,3 000m以下降水粒子很少,降水粒子主要出現在3 000m以上高度層內,隨高度增加,最大為10-1cm-3,最大值出現在4 250 m高度層上,最大可達5 550μm。

圖3 降水分布(單位:mm) a.4月18日;b.5月1日Fig.3 The precipitation distribution(units:mm) a.18April;b.1M ay

圖4 2009年4月18日(a-d)和5月1日(e-h)積層混合云TBB演變(方框表示探測區(qū)域;單位:℃) a.16:00;b.17:00;c.18:00;d.19:00;e.07:00;f.08:00;g.09:00;h.10:00Fig.4 TBB evolution of stratocum ulus cloud on(a-d)1May and(e-h)18April,2009(the panes denote detecting areas;units:℃) a.16:00;b.17:00;c.18:00;d.19:00;e.07:00;f.08:00;g.09:00;h.10:00

圖5 2009年4月18日山西飛機(a.CD P;b.CIP;c.PIP)、河北飛機(d.FSSP-100-ER;e.OA PDGA-2;f.OAPDGB-2)、北京飛機(g.CAS;h.CIP;i.PIP)探測冷鋒云系前部三云微物理參數垂直分布Fig.5 V ertical distribution of microphysical parameters measured by(a-c)Shanxi aircraft,(d-f)Hebei aircraft and(g-i)Beijing aircraft in front of cold front on18April,2009 a.CD P;b.CIP;c.PIP;d.FSSP-100-ER;e.OA PDGA-2;f.OA PDGB-2;g.CAS;h.CIP;i.PIP

圖5d、e、f給出了河北人影辦飛機從石家莊機場起飛進行的云系垂直探測情況,探測高度61～5 123m,溫度22.75～-7.54℃,根據宏觀觀測,云系內存在干層。FSSPER探測云粒子數濃度垂直分布不均勻,濃度量級最大103cm-3,在1 600 m、3 000～3 800m、4 700～5 100m高度層出現粒子數濃度最大值,最大值可達205.41cm-3,粒子尺度隨高度呈遞增趨勢,4 400m以下云粒子集中在5～20μm范圍內,在4 700m以下云粒子尺度較大,FSSP-100-ER所測粒子尺度最大45.5μm;OA PDGA-2所測大云滴數濃度垂直分布情況,可見,大粒子垂直分布不均勻,大云滴粒子數濃度在1 600m、3 300～3 800m、4 700～5 100m出現峰值區(qū),最大值可達0.045cm-3,粒子尺度低層較小,最大僅為50 μm,4 700～5 100m高度層內,粒子尺度較大,最大可達275μm。OAPDGB-2所測降水粒子垂直分布,可見,1 300～5 100m高度層內均出現降水粒子,4 700m以下數濃度分布較均勻,降水粒子尺度基本在20μm左右,在4 700～5 100m數濃度出現峰值,最大為0.116cm-3,粒子尺度最大為1 262μm。

圖5g、h、i給出了北京人影辦飛機從張家口機場起飛進行的云系垂直探測情況,探測高度679～3 692m,溫度17.7～-2.3℃。CAS探測云粒子數濃度低層較小,高層較大,2 700m以下,分布較為均勻,2 700m以上,數濃度較大,數濃度最大為2 939.38cm-3,粒子尺度2 700m以下變化較小,基本在17μm以下,2 700m以上,粒子尺度變化較大,最大可達47.5μm。CIP探測大云滴粒子,可見,大云滴粒子濃度2 700m以下分布較為均勻,2 700m以上,大云滴粒子出現粒子最大值,最大為3.52cm-3,大云滴尺度2 700m以下較小,都在50 μm以下,2 700m粒子尺度增大,最大為1 550μm。PIP探測資料顯示,2 400m以下,零星出現一些降水粒子,2 400m以上降水粒子增加,最大數濃度為3.53cm-3,降水粒子尺度最大為6 000μm。

圖6 2009年4月18日北京飛機(a.CAS;b.CIP;c.PIP)、山西飛機(d.CD P;e.CIP;f.PIP)、河北飛機(g.FSSP-100-ER;h.OA PDGA-2;i.OA PDGB-2)三分層探測云微物理參數水平分布Fig.6 Horizontal distribution of cloud microphysical parameters measured by(a-c)Beijing aircraft,(d-f)Shanxi aircraft and(gi)Hebei aircraft on18April,2009 a.CAS;b.CIP;c.PIP;d.CD P;e.CIP;f.PIP;g.FSSP-100-ER;h.OA PDGA-2;i.OAPDGB-2

圖6給出了2009年4月18日三架飛機分層同時探測云微物理參數水平分布,北京飛機3 600m高度層探測,山西飛機4 200m高度層探測,河北飛機4 800m高度層探測。取垂直方向上三架飛機同時探測3 600m、4 200m和4 800m高度層內水平探測5m in數據分析云降水粒子水平分布特征。圖6a、b、c為北京人影辦飛機在3 600m高度層進行水平探測小云滴分布情況,可以看出,CAS探測設備所測粒子數濃度和直徑呈反相關關系,云粒子數濃度前150s起伏較大,有3個量級的變化,后150s起伏較小,基本沒有量級的變化,粒子平均體積直徑相差很大,粒子平均體積直徑曲線起伏較大。CIP探測設備所測大云滴粒子數濃度和體積直徑呈正相關關系,數濃度曲線前150s起伏較大,有3個量級的變化,后150s較為平滑,粒子體積直徑起伏較大,在200～1 400μm范圍內變化,PIP降水粒子探測所測粒子數濃度曲線較為平滑,粒子尺度起伏較大,從300～5 000μm均有。

圖6d、e、f上圖為河北人影辦在4 800m高度層探測云降水粒子的水平分布特征。FSSP-100-ER前150s云粒子數濃度和尺度分布較為均勻,數濃度沒有量級的變化,尺度基本維持在10μm以下,后150 s起伏較大,數濃度有4個量級的變化,粒子尺度與數濃度基本為負相關關系,尺度最大為45.5μm;OA PDGA-2探測大云滴數濃度水平分布有一定的起伏,數濃度最小值和最大值相差2個量級變化,粒子尺度較為均勻,基本在150～250μm范圍。OA PDGB-2探測降水粒子數濃度曲線存在一定的起伏,極值間相差3個量級,粒子尺度和數濃度存在很好的負相關關系,尺度曲線起伏較大,在250～1 450 μm之間變化。

圖6g、h、i為山西人影辦在4 200m高度層探測云降水粒子的水平分布特征。CD P探測云粒子水平分布很不均勻,在100s和200～250s范圍內,出現云粒子數濃度躍遷現象,數濃度極值間相差4個量級,粒子尺度曲線起伏較大,最大可達47μm;CIP探測大云滴粒子水平分布起伏較大,數濃度極值間相差3個量級;粒子尺度存在較大的起伏,最大值為1 380μm,PIP探測降水粒子數濃度分布不均勻,有兩個量級變化。粒子尺度分布不均勻,最大為3 900μm。

圖7給出了2009年4月18日不同高度層三架飛機探測云降水粒子譜分布。云粒子譜(圖7a)三高度層譜型差異較大,峰值濃度相差不大,4 800m高度譜型為單峰譜,中間略有起伏,峰值在小滴端,4 200m高度譜型多峰分布,峰值在小滴端和50μm處,3 600m高度譜型為雙峰譜,峰值在小滴端。云降水粒子譜(圖7b)三高度層譜型差異不大,4 800 m高度譜型為單調遞減譜,峰值在小粒子端(≤100 μm),4 200m和3 600m高度譜型相似,為雙峰譜,峰值分別在≤100μm和230μm處。降水粒子譜(圖7c)三高度層譜型相似,都為單峰譜,峰值相差不大。

3.2 5月1日過程降水云系中部分析

圖8給出了2009年5月1日冷鋒云系中部三架飛機探測云微物理參數垂直分布。圖8a、b、c為山西人影辦飛機從大同機場出發(fā)進行的云系垂直探測情況,探測高度1 032～4 792 m,溫度11.85～-16.15℃?？梢钥闯?CDP探測云粒子濃度和直徑垂直分布很不均勻,相差4個量級,直徑主要集中在3～20μm,在4 000m以上高度層出現粒子濃度和直徑最大值,數濃度最大為177.81cm-3,粒子尺度增大,最大為49μm。CIP探測云內大粒子數濃度隨高度呈增加趨勢,峰值出現在4 000m以上,相差5個量級,粒子尺度隨高度呈現遞增趨勢,4 000 m以下以小于50μm粒子為主,4 000m以上高度層出現大粒子,最大1 550μm。PIP探測云內降水粒子可見,3 000m以下降水粒子很少,降水粒子主要出現在1 000m以上高度層內,隨高度增加,數濃度相差5個量級,最大值出現在4 250m高度層上,最大可達6 000μm。

圖8d、e、f為河北人影辦飛機5月1日從石家莊機場起飛進行的云系垂直探測情況,探測高度范圍70～5 419m,溫度范圍21.22～-11.87℃。FSSP-100-ER探測云粒子數濃度垂直分布不均勻,云粒子數濃度最小值和最大值之間相差5個量級,在4 700m高度層出現粒子數濃度最大值,最大值可達96.95cm-3,粒子尺度隨高度呈遞增趨勢,4 700m以下云粒子集中在5～10μm范圍內,在4 700m以上云粒子尺度較大,最大為45.5μm;OA PDGA-2所測大云滴數濃度垂直分布情況:大粒子垂直分布不均勻,大云滴粒子數濃度在4 700～5 419m出現峰值區(qū),最大值可達3.956cm-3,極值間相差4個量級,粒子尺度低層較小,最大僅為70 μm,4 700～5 419m高度層內,粒子尺度較大,最大可達320μm。OA PDGB-2所測降水粒子垂直分布,可見,3 850m以上高度層內均出現降水粒子,隨高度呈上升趨勢,極值間相差4個量級,降水粒子尺度最大為2 200μm左右,在4 700～5 149m數濃度出現峰值,最大為0.026cm-3,數濃度最大值和最小值相差4個量級。

圖8g、h、i為5月1日北京人影辦飛機從張家口機場起飛進行的云系垂直探測情況,探測高度范圍695～4 922m,溫度范圍-17.1～13.74℃。CAS探測云粒子數濃度2 500m以下較小,2 500～3 000m高度層較大,數濃度最大為533.01cm-3,最大值和最小值相差4個量級,粒子尺度2 500m以下變化較小,基本在17μm以下,2 500～3 600m以上,粒子尺度較大,以25～47μm為主,3 600～4 200m高度層以小于10μm為主,4 200～5 000m粒子尺度較大主要以30μm以上為主。C IP探測大云滴粒子,大云滴粒子濃度呈多峰分布,數濃度極值間相差7個量級,在1 000m、3 500m和4 900m附近出現峰值,峰值最大為30.21cm-3,粒子尺度云層內差別較大,2 500m以下700μm以下為主,2 500～3 700m以500～1 500μm為主,3 700～4 200m大粒子很少,4 200m以上出現較大粒子,最大可達1 500μm。PIP探測資料顯示,3 700m、4 300～5 000m以下降水粒子數濃度和尺度呈增加趨勢,數濃度在3 700m高度出現最大值為0.037 cm-3,粒子尺度可達6 149μm,3 700～4 300m降降粒子較小,降水粒子數濃度最大值和最小值之間相差4個量級。

圖7 2009年4月18日不同高度層云降水粒子譜分布 a.云粒子譜;b.云和降水粒子譜;c.降水粒子譜Fig.7 Vertical spectrum s distribution on18April,2009 a.cloud particles;b.cloud and precipitation particles;c.precipitation particles

圖9給出了2009年5月1日三架飛機分層探測云微物理參數水平分布。圖9a、b、c為5月1日河北人影辦飛機在4 800m高度層進行水平探測云粒子分布情況?？梢钥闯?FSSP-100-ER探測設備所測粒子數濃度和平均體積直徑呈反相關關系,水平分布很不均勻,極值間有5個量級的變化,云粒子數濃度前200s以前尤其明顯,后100s起伏較小,粒子數濃度驟降。OA PDGA-2探測設備所測大云滴粒子數濃度和體積曲線相對平滑,極值間有2個量級差別,粒子尺度基本在100～250μm變化。OA PDGB-2探測降水粒子探頭所測粒子數濃度曲線起伏較大,有3個量級變差別,粒子尺度起伏較大,從300～1 500μm均有。

圖9d、e、f為山西人影辦在4 200m高度層探測云降水粒子的水平分布特征。CD P探測云粒子水平分布不均勻,在0～170s和200～300s范圍內,云粒子數濃度分布較為均勻,基本上沒有量級上的差別,在170～200s云粒子數濃度陡將,極值間差3個量級,粒子尺度突然增大,從10μm升至47μm。C IP探測大云滴粒子水平分布相對均勻,數濃度極值間相差2個量級;粒子尺度存在較大的起伏,最大值為1 550μm,PIP探測降水粒子數濃度分布相對均,有2個量級變化。粒子尺度分布不均勻,最大為5 500μm。

圖10給出了2009年5月1日不同高度層三架飛機探測云降水粒子譜分布。云粒子譜(圖10a)三高度層譜型差異較大,4 800m高度譜型為單峰譜,峰值在小滴端,4 200m高度譜型為單峰譜,峰值在15μm處,3 600m高度譜型為雙峰譜,峰值分別在7、30μm處。云降水粒子譜(圖10b)三高度層譜型差異不大,4 800m高度譜型為單調遞減譜,峰值在小粒子端(≤100μm),4 200m和3 600m高度譜型相似,為雙峰譜,峰值分別在小于100μm和200 μm處。降水粒子譜(圖10c)三高度層譜型相似,都為單峰譜,峰值相差不大。

圖8 2009年5月1日山西飛機(a.CD P;b.CIP;c.PIP)、河北飛機(d.FSSP-100-ER;e.OA PDGA-2;f.OA PDGB-2)、北京飛機(g.CAS;h.CIP;i.PIP)探測冷鋒云系中部云微物理參數垂直分布Fig.8 V ertical distribution of cloud micro physical parameter measured by(a-c)Shanxi aircraft,(d-f)Hebei aircraft and(g-i)Beijing aircraft in the middle of cold front on1M ay,2009 a.CDP;b.CIP;c.PIP;d.FSSP-100-ER;e.OA PDGA-2;f.OA PDGB-2;g.CAS;h.CIP;i.PIP

4 結論

本文對2009年春季環(huán)北京地區(qū)2次冷鋒積層混合云系的飛機探測資料進行了初步分析,結果總結如下:

1)根據云微物理資料分析并結合宏觀記錄可知,這兩次降水云系不僅垂直方向上分布不均勻,水平方向也存在較大差異,垂直方向上存在干層。

2)分析冷鋒云系前部探測資料(4月18日)表明,云內部微物理參數空間分布不均勻,2 700m以上高度較大,垂直方向云粒子濃度和直徑呈正相關關系,極值間相差7個量級,大滴粒子濃度相差7個量級,降水粒子濃度相差6個量級,水平方向云粒子濃度和直徑分布不均勻,呈反相關關系。

3)分析冷鋒云系中部探測資料(5月1日)可知,云微物理參數垂直分布不均勻,在2 500～3 600 m和4 000m以上高度層出現云粒子峰值,并且云粒子濃度和直徑呈反相關關系,云滴粒子濃度極值相差6個量級,大滴粒子濃度相差7個量級,降水粒子濃度相差5個量級,水平方向云粒子分布不均勻,云粒子濃度和直徑呈反相關關系。

圖9 2009年5月1日北京飛機(a.CAS;b.CIP;c.PIP)、山西飛機(d.CD P;e.CIP;f.PIP)、河北飛機(g FSSP-100-ER;h OA PDGA-2;i OA PDGB-2)分層探測云微物理參數水平分布Fig.9 Horizontal distribution of cloud micro physical parameters measured by(a-c)Beijing aircraft,(d-f)Shanxi aircraft and(g-i)Hebei aircraft on1M ay,2009 a.CAS;b.CIP;c.PIP;d.CD P;e.CIP;f.PIP;g.FSSP-100-ER;h.OA PDGA-2;i.OA PDGB-2

4)冷鋒云系前部,云粒子譜在4 800m高度譜型為單峰譜,中間略有起伏,峰值在小滴端,4 200m高度譜型多峰分布,峰值在小滴端和50μm處,3 600m高度譜型為雙峰譜,峰值在小滴端。云降水粒子譜三高度層譜型差異不大,4 800m高度譜型為單調遞減譜,峰值在小粒子端(≤100μm),4 200m和3 600m高度譜型相似,為雙峰譜,峰值分別在≤100μm和230μm處。降水粒子譜三高度層譜型相似,都為單峰譜,峰值相差不大。

5)冷鋒云系中部,云粒子譜在三高度層譜型差異較大,4 800m高度譜型為單峰譜,峰值在小滴端,4 200m高度譜型為單峰譜,峰值在15μm處,3 600m高度譜型為雙峰譜,峰值分別在7μm和30 μm處。云降水粒子譜三高度層譜型差異不大,4 800m高度譜型為單調遞減譜,峰值在小粒子端(≤100μm),4 200m和3 600m高度譜型相似,為雙峰譜,峰值分別在≤100μm和200μm處。降水粒子譜三高度層譜型相似,都為單峰譜,峰值相差不大。

圖10 2009年5月1日不同高度層云降水粒子譜分布 a.云粒子譜;b.云和降水粒子譜;c.降水粒子譜Fig.10 Vertical spectrum s distribution on1M ay,2009 a.cloud particles;b.cloud and precipitation particles;c.precipitation particles

陳寶國,樊鵬,雷崇典,等.2005.2002年秋季陜北地區(qū)一次鋒面云系綜合探測分析[J].氣象,31(1):45-49.

范燁,郭學良,付丹紅,等.2007.北京及周邊地區(qū)2004年8、9月間大氣氣溶膠分布特征觀測分析[J].氣候與環(huán)境研究,12(1):50-62.

李念童,李鐵林,鄭宏偉.2001.河南省飛機人工增雨試驗方案設計[J].應用氣象學報,12(增刊):201-205.

李照榮,李榮慶,李寶梓.2003.蘭州地區(qū)秋季層狀云垂直微物理特征分析[J].高原氣象,22(6):584-589.

劉健,李茂侖,蔣彤,等.2005.吉林省春季降水性層狀云基本結構及降水潛力的初步研究[J].氣象科學,25(6):610-616.

牛生杰,馬鐵漢,管月娥,等.1992.寧夏夏季降水性層狀云微結構觀測分析[J].高原氣象,11(3):241-248.

蘇正軍,劉衛(wèi)國,王廣河,等.2003a.青海一次春季透雨降水過程的云物理結構分析[J].應用氣象學報,14(增刊):28-35.

蘇正軍,王廣河,劉衛(wèi)國,等.2003b.青海省春季降水云的微物理特征分析[J].應用氣象學報,14(增刊):37-40.

王謙,游來光,胡志晉.1987.新疆烏魯木齊地區(qū)冬季層積云研究個例的觀測結果與分析[J].氣象學報,45(1):2-12.

汪學林,劉健.1992.吉林省1980—1987年播云降雨的效果檢驗及其判據[J].應用氣象學報,3(4):419-423.

楊文霞,牛生杰,魏俊國,等.2005.河北省層狀云降水系統(tǒng)微物理結構的飛機觀測研究[J].高原氣象,24(1):84-90.

姚展予,濮江平,劉衛(wèi)國,等.2004.飛機探測云物理數據集的建立和應用[J].應用氣象學報,15(增刊):68-74.

張佃國,郭學良,付丹紅,等.2007.2003年8—9月北京及周邊地區(qū)云系微物理飛機探測研究[J].大氣科學,31(4):597-610.

張佃國,樊明月,龔佃利,等.2010.一次降水性積層混合云系的微物理特征分析[J].大氣科學學報,33(4):497-503.

張景紅,鄭矯恒,谷淑芳.2004.一次典型積層混合云降水的綜合探測分析[J].吉林氣象(3):6-36.

張連云,馮桂利.1997.降水性層狀云的微物理特征及人工增雨催化條件的研究[J].氣象,23(5):3-7.

GrabowskiW W,W u W X,M oncrieff M W.1999.Cloud resolving modeling of tropical clouds systems during phase III:Effects of cloud microphysics[J].J Atmos Sci,56:2384-2402.

Hobbs P V,Radke L R.1975.The nature of winter clouds and precipitation in Cascade Mountains and their modification by artificial seeding.Part II:Techniques for the physical evaluation of seeding[J].J ApplMeteor,14(5):805-818.

Houze R A,Hobbs P V,Herzegh P H,et al.1979.Size distributions of precipitation particles in frontal clouds[J].J Atmos Sci,36:156-162.

Jeffrey L S,James E D,Aaron B,et al.2002.Micro physical observations of tropical clouds[J].J ApplMeteor Climatol,41(2):97-117.