ISSN 1004-4965

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广西南宁冬季层状暖云微物理特征的飞机观测分析

马新成 程鹏 毕凯 王冀 韦增岸 黄梦宇 金华 张磊

马新成, 程鹏, 毕凯, 王冀, 韦增岸, 黄梦宇, 金华, 张磊. 广西南宁冬季层状暖云微物理特征的飞机观测分析[J]. 热带气象学报, 2017, 33(6): 922-932. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.013
引用本文: 马新成, 程鹏, 毕凯, 王冀, 韦增岸, 黄梦宇, 金华, 张磊. 广西南宁冬季层状暖云微物理特征的飞机观测分析[J]. 热带气象学报, 2017, 33(6): 922-932. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.013
Xin-cheng MA, Peng CHENG, Kai BI, Yi WANG, Zeng-an WEI, Meng-yu HUANG, Hua JIN, Lei ZHANG. AIRBORNE MEASUREMENTS OF MICROPHYSICAL CHARACTERISTICS OF WARM STRATUS CLOUDS IN WINTER NANNING, GUANGXI[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(6): 922-932. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.013
Citation: Xin-cheng MA, Peng CHENG, Kai BI, Yi WANG, Zeng-an WEI, Meng-yu HUANG, Hua JIN, Lei ZHANG. AIRBORNE MEASUREMENTS OF MICROPHYSICAL CHARACTERISTICS OF WARM STRATUS CLOUDS IN WINTER NANNING, GUANGXI[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(6): 922-932. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.013

广西南宁冬季层状暖云微物理特征的飞机观测分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.013
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41675138

北京市气象局科技项目 BMBKJ201506001

北京市优秀人才培养项目 20081D0200800058

详细信息
    通讯作者:

    马新成,男,北京市人,高级工程师,主要从事气溶胶、云降水物理和人工影响天气研究。E-mail: fellow_007@163.com

  • 中图分类号: P412.24

AIRBORNE MEASUREMENTS OF MICROPHYSICAL CHARACTERISTICS OF WARM STRATUS CLOUDS IN WINTER NANNING, GUANGXI

  • 摘要: 利用运十二飞机在2012年冬季广西南宁地区开展的12架次层状暖云微物理探测资料进行分析,统计和观测结果表明,层状暖云垂直方向分层显著。存在逆温是典型宏观特征,降水云基本都为多层逆温,逆温位置主要出现在云顶附近。云滴平均浓度为652±607个/cm3;无降水云比降水云云滴平均浓度略大,分别为678±348个/cm3和615±363个/cm3。平均液水含量为1.03±0.73 g/m3,其中降水云远大于无降水云,分别为1.3±0.9 g/m3和0.88±0.6 g/m3。平均有效直径为18.2±5.6 μm,降水云略大于无降水云,分别为19.4±5.0 μm和17.3±6.0 μm。垂直分布上,云滴数浓度在接近地面的下层云中最大,峰值区主要出现在云底,且随高度一般呈现递减趋势。云滴谱分布显示在6.5 μm出现次峰值。降水云中大云滴主要出现在接近地面的下层云中,而无降水云中几乎没有观测到大云滴。

     

  • 图  1  降水个例20121125A温度(T)和露点(Td)垂直廓线

    图  2  无降水Sc暖云云内平均云滴数浓度垂直分布箱式图

    图  3  降水Sc暖云云内平均云滴数浓度垂直分布箱式图

    图  4  无降水Sc暖云云内平均液水含量垂直分布箱式图

    图  5  降水Sc暖云云内平均液水含量垂直分布箱式图

    图  6  无降水Sc暖云云内平均有效直径垂直分布箱式图

    图  7  降水Sc暖云云内平均有效直径垂直分布箱式图

    图  8  无降水(左)和有降水(右)Sc暖云云滴粒子图像垂直分布

    图  9  无降水(虚线)和有降水(实线)Sc暖云的云顶云滴平均谱

    图  10  无降水(虚线)和有降水(实线)Sc暖云的云中部云滴平均谱

    图  11  无降水(虚线)和有降水(实线)Sc暖云的云底云滴平均谱

    表  1  2012年广西南宁冬季层状暖云飞机探测情况汇总

    个例编号 日期 天气形势 探测方式 穿云时间 降水量/(mm/h)
    201105A 11月5日 地面弱冷空气南下 起飞穿云 14:25—14:29
    201105D* 中层副高外围影响 降落穿云 16:09—16:20 0.0
    201116A 11月16日 地面强冷空气南下 起飞穿云 09:21—09:24
    中层切变线影响
    201125A* 11月25日 地面冷空气南下 起飞穿云 09:33—09:36 0.0
    201125D 中层西南急流影响 降落穿云 11:54—12:09
    201128A 11月28日 地面强冷空气南下 起飞穿云 08:59—09:06
    201128D* 中层切变线影响 降落穿云 11:47—12:04 0.1
    201130A* 11月30日 地面弱冷空气南下 起飞穿云 09:01—09:06 0.0
    201130D* 中层切变线影响 降落穿云 11:57—12:05 0.1
    201205A 12月5日 地面冷空气南下 起飞穿云 08:58—08:59
    中层切变线影响
    201218A 12月18日 地面冷空气南下 起飞穿云 09:19—09:22
    201218D 中层切变线影响 降落穿云 11:05—11:12
    注:A、D分别表示起飞、降落(下同);*表示有降水。降水量为飞机观测期间南宁机场附近地面气象观测站的小时雨量。
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    表  2  广西南宁冬季Sc暖云宏观参量统计特征     *为降水个例,下同。

    个例编号 云底/m 云顶/m 云底温度/℃ 云顶温度/℃ 逆温范围/m 逆温强度/(℃/(100 m)) 分层 云厚/m
    20121105A 1 191 2 289 16.4 12.2 1 280~1 340 0.08 单层 979
    20121105D* 1 116 1 938 15.1 13.6 1 110~1 310 0.20 2层
    间距小
    991
    2 390 2 578 9.8 9.7 1 890~1 920 0.22
    20121116A 571 1 428 21.3 17.9 单层 857
    20121125A* 133 625 16.0 18.7 340~800 0.07 3层
    间距大
    848
    1 274 1 385 18.6 18.3 1 410~1 520 0.40
    1 846 2 091 16.9 16.0 2 100~2 185 0.88
    20121125D 201 488 18.6 21.5 230~600 0.96 2层 443
    1 730 1 886 16.9 17.4 1 800~1 910 0.89 间距大
    20121128A 229 466 13.4 12.6 3层
    间距小
    1 508
    683 1 239 13.6 15.9 470~1 295 0.46
    1 277 1 992 16.0 14.7
    20121128D* 259 1 687 12.9 15.8 525~1 270 0.62 2层 1 708
    1 792 2 072 15.1 14.2 间距小
    20121130A* 132 757 16.4 17.7 400~800 0.75 3层
    间距小
    1 152
    836 1 396 18.0 17.4
    1 674 1 999 16.3 14.8 1 990~2 090 1.20
    20121130D* 217 926 15.3 18.8 590~820 1.30 2层 1 102
    1 154 1 683 17.7 17.3 1 600~1 710 0.60 间距小
    20121205A 1 145 1 382 9.6 9.2 1 370~1 530 0.65 单层 237
    20121218A 1 090 1 708 7.7 11.2 1 115~1 850 0.60 单层 555
    20121218D 691 1 777 8.1 11.7 950~1 970 0.55 单层 624
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    表  3  2012年广西南宁冬季Sc暖云微观参量统计特征

    微物理参量 个例编号
    20121105A 20121105D* 20121116A 20121125A* 20121125D 20121128A 20121128D* 20121130A*
    云滴浓度/(cm-3) 最大值 1 463 2 104 1 795 1 908 2 049 1 262 2 790 1 610
    平均值 698 840 809 516 838 345 557 433
    中值 722 849 879 455 842 291 445 414
    标准偏差 332 472 479 351 291 229 366 217
    液水含量/(g/m3) 最大值 2.8 4.0 2.7 2.9 1.8 2.2 5.6 4.2
    平均值 0.91 0.98 1.1 1.2 0.78 0.78 1.7 1.3
    中值 0.84 0.89 1.0 1.2 0.9 0.85 1.8 1.1
    标准偏差 0.71 0.73 0.73 0.85 0.43 0.6 1.1 1.2
    有效直径/μm 最大值 21.7 29.1 24 26.8 22.1 27 29.8 30.1
    平均值 15.7 17.3 16.8 19.5 15 18.2 21.8 20.3
    中值 17.0 18.3 17 20.1 15.6 19.7 22.6 23.7
    标准偏差 4.24 4.0 4.2 3.9 3.8 6.3 4.7 7.6
    体积直径/μm 最大值 26.9 46.5 26.6 37 29.6 33.1 30.8 38.0
    平均值 18.5 21.8 19.2 23.1 18.1 20.1 24.6 23.6
    中值 19.8 22.5 19.3 23.3 18.4 21.4 25.0 27.2
    标准偏差 4.4 4.4 4.3 4.1 4.91 7.0 3.9 8.0
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    表  4  广西南宁冬季Sc暖云微观参量统计特征续

    微物理参量 个例编号
    20121130D* 20121205A 20121218A 20121218D 无降水 有降水 总体
    云滴浓度/(cm-3) 最大值 2 269 1 837 1 471 2 289 2 289 2 790 2 790
    平均值 727 1 012 360 683 678 615 652
    中值 640 872 265 573 722 455 607
    标准偏差 407 350 328 424 348 363 354
    有效直径/μm 最大值 2.8 2.7 0.97 2.78 2.80 5.6 5.6
    平均值 1.1 1.4 0.37 0.83 0.88 1.3 1.03
    中值 1.1 1.8 0.33 0.73 0.85 1.1 0.95
    标准偏差 0.6 0.9 0.24 0.62 0.60 0.9 0.73
    液水含量/(g/m3) 最大值 26.5 19.2 40.4 36.5 40.4 30.1 40.4
    平均值 18.3 14.5 22.6 18.5 17.3 19.4 18.2
    中值 19.1 17.9 26.1 21.1 17.9 20.1 19.4
    标准偏差 4.8 5.0 10.4 8.30 6.0 5.0 5.6
    体积直径/μm 最大值 30.5 20.2 42.8 41.9 42.8 46.5 46.5
    平均值 21.4 15.7 27.2 23.0 20.3 22.9 21.4
    中值 22.2 19.0 31.7 25.7 19.8 23.3 22.4
    标准偏差 5.4 5.1 11.2 9.8 6.7 5.2 6.0
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    表  5  广西南宁层状暖云云滴微观参数与以往层状云研究结果的比较

    日期 地点 架次 云滴浓度/cm-3(平均/最大) 液水含量/(g/m3)(平均/最大) 有效直径/μm(平均/最大) 文献出处
    1990—1993年4—7月 河北 60 62/833 0.04/0.49 9.0/- 吴志会,1994
    1990年9—10月 河北 12 79/838 0.03/2.70 7.0/23.0 黄梦宇等[11]
    2000年4月14日 河北 2 49/578 0.05/0.53 -/- Zhao等[12]
    2003年8月 北京 3 43/144 0.14/0.69 11.0/42.0 张佃国等[13]
    2005—2006年3—9月 北京 75 257/1 244 0.058/1.000 8.5/23.6 Deng等[6]
    1960—2008年 东亚 - 120.9/426.4 0.14/0.52 -/- Wang等[5]
    1979—1980年5—8月 宁夏 37 823/- 0.18/2.56 7.5/ 吴兑,1981
    1971年4—5月 广东,新丰江
    水库流域
    85 1 736/8 696 0.26/3.59 9.9/>40.0 吴兑等[9]
    1981—1984年5—7月 四川,成都 41 137/- 0.28/- - 罗泳平等[10]
    各国 - 288/680 0.19/- 10.8/- Miles等[4]
    2010年8月18日 河北,崇礼 1 336/1 295 0.26/1.2 18.1/31.1 马新成等[14]
    2012年11—12月 广西,南宁 12 652/2 790 1.03/5.60 18.2/40.4 本文
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-09
  • 修回日期:  2017-07-30
  • 刊出日期:  2017-12-01

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