一次层状云系结构和降水机制的观测与数值模拟

利用机载微物理探测仪器获得了2010年4月20～21日我国中东部地区的一次大范围降雨过程的观测资料,详细分析了云系的微物理结构和降水过程,并利用wrf模式对降水过程进行了数值模拟分析,详细探讨了此次降雨形成的微物理机制。分析表明,降水前期,云体在垂直方向上存在分层结构,云粒子探头(clouddropletprobe,cdp)粒子浓度存在较大起伏。降水中期,cdp粒子主要存在于4.27km以下,其中3.69km处浓度较大,峰值普遍超过100cm-3;降水粒子和尺度较大的云粒子同样在4.27km以下。4.27km、3.69km处粒子形态较丰富,经历了不同尺度的片状、不规则状、针状及辐枝状的变化,3.69km处cdp粒子浓度较少时,降水粒子以针状为主,而cdp粒子浓度充足时则转化为尺寸更大的辐枝状粒子。4.27km、3.69km高度层存在的主要粒子是雪晶,其次是少许冰晶。降水后期,云体从顶部开始趋于消散,表现为3.9km高度以上无明显cdp粒子,仅存在部分云粒子和降水粒子,其形态为不规则状。降水主要形成于3.9km以下的云层,此时冷层仍存在部分针状的冰雪晶。wrf模拟结果表明:雨滴大部分形成于2.9km以下,0℃层下方,2.2～2.9km雪的融化贡献最大,2.2km以下重力碰并为主。雪是冷暖层主要的降水粒子,雪在冰雪晶层大部分高度仍以凝华增长为主,混合层以凝华增长和结淞增长为主,而雪的增长程度可能受上升气流强度、过冷水含量影响。