利用2004年北京雨滴谱资料分析降水强度和雷达反射率

第24卷 第5期 热 带 气 象 学 报 V ol.24, No.5 2008年10月 JOURNAL OF TROPICAL METEOROLOGY Oct., 2008文章编号：1004-4965(2008)05-0459-081957～2004年中国不同强度级别降水的变化趋势特征王小玲， 翟盘茂(国家气候中心, 北京 100081)摘 要: 利用1957～2004年我国506个测站的逐日降水观测资料，分析我国8个区域年降水量、年降水频率和平均降水强度的趋势变化，根据百分位的分布，分析不同强度级别降水量和降水频率的趋势变化，以及频率和强度变化分别对降水量趋势的贡献。

结果表明，年降水量、降水频率和平均降水强度均存在明显的区域变化特征。

针对不同强度级别降水量和降水频率的趋势分析表明，极强降水量的趋势变化最为明显，频率变化在各强度级别均有体现，降水量的趋势变化主要由强降水量的变化引起，降水频率变化对降水量趋势的贡献远大于强度变化，趋势变化主要由频率的趋势产生。

关 键 词：中国降水；降水频率；降水强度；变化 中图分类号：P426.62.3 文献标识码：A收稿日期: 2007-04-23; 修订日期：2007-11-28基金项目：国家自然基金项目近50年中国降水频率、强度和总量变化(40575038)资助通讯作者: 王小玲，女，河南焦作人，工程师，硕士，主要从事气候变化研究。

E-mail ：xlwang@1 引 言由于我国所处地理位置特殊，受季风气候影响，每年都会遭受不同程度的干旱与洪涝。

1998年长江发生了全流域性的大洪水，嫩江和松花江也遭遇了百年不遇的特大洪涝[1]，2003年夏季淮河流域出现洪水，秋季黄河流域又遭受严重秋汛，而南方大部地区持续干旱。

研究表明，我国降水的长期趋势具有明显的地区性[2-4]，其年代际变化与重大干旱和洪涝有关[5]，而大气环流的季节循环变异对旱涝的形成起决定性作用[6]。

第47卷第4期2021年4月Vol.47No.4April2021气象METEOROLOGICAL MONTHLY冯婉悦，施丽娟，王智敏，等2021雨滴谱仪资料在“温比亚”台风降水估测中的应用探究气象,47(4)(8+397.Feng WY, Shi L J,Wang Z M,et al,2021.Application of raindrop disdrometer data in rainfall estimation of Typhoon Rumbia[J].Meteor Mon,47(4)：38+397(.Chinese).雨滴谱仪资料在“温比亚”台风降水估测中的应用探究!冯婉悦1施丽娟2王智敏3黄晓1杨莲梅4张林21新疆维吾尔自治区气象技术装备保障中心，乌鲁木齐8300022中国气象局气象探测中心，北京1000813新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室，乌鲁木齐8300024中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所，乌鲁木齐830002提要：利用台风温比亚(1808)登陆阶段受外围云系降水影响的上海、浙江、江苏、安徽四个省(直辖市)42个雨滴谱仪站点数据，对比分析雨滴谱仪数据计算获得的雷达反射率因子、降水强度分别与雷达实测、雨量计实测的差异；进行Z-R关系拟合，以探究台风降水回波与降水强度的关系；分别利用两种ZR关系进行降水估测效果对比，以探究雨滴谱仪资料在台风雷达降水估测中的应用效果+结果表明：雨滴谱仪数据计算得到的雷达反射率因子与雷达观测一致性较好，两者相关系数为0.96,前者略小于后者+雨滴谱仪数据计算得到的降水强度与雨量计观测的降水强度相比，变化趋势一致，相关系数为0.94,但在量值上，部分区域仪器存在较大的差异，其可能原因：一是该区域内仪器本身系统误差，二是受台风大风影响，雨滴下落速度快，容易发生破碎、重叠等，使到达地面的雨滴直径、数目产生一定的误差+台风温比亚外围云系降水回波与强度的拟合公式:Z=18885R142,利用此关系的估测效果优于默认关系Z K300R14,估测降水量提高近17%左右+关键词：台风温比亚，雨滴谱，雷达回波，降水强度Z#关系中图分类号：P412文献标志码：A DOI：10.7519/j.issn.1000-0526.2021.04.001Application of Raindrop Disdrometer Data in RainfallEstimation of Typhoon RumbiaFENG Wanyue1SHI Lijuan2WANG Zhimin3HUANG Xiao1YANG Lianmei4ZHANG Lin2 1Xinjiang Meteorological and Technical Equipment Support Center,Urumqi8300022CMA Meteorological Observation Centre,Beijing1000813XinOiang Weather ModificationOfice,Urumqi8300024InstituteofDesert Meteorology,CMA,Urumqi830002Abstract:Based on the raindrop disdrometer data of42stations in Shanghai,Zhejiang,Jiangsu and Anhui during the precipitation process of Typhoon Rumbia(1808),this paper compares and analyzes the differ­ence between the radar reflectivity calculated from raindrop size distribution and the actual measurement based on radar,and the difference between the raindrop size distribution inversion rain rate and gauge actu­al observation.The Z-R relationship fitting is carried out to explore the relationship between radar echo and the precipitation intensity of typhoon.Two kinds of Z-R relations are used for comparative analysis of*国家重点研发计划(2018YFC1507102)和中国沙漠气象科学研究基金(Sqj2019007)共同资助2020年4月16日收稿*2020年12月18日收修定稿第一作者：冯婉悦，主要从事雷达技术研究、大气探测研究.E-mail:610320128@通讯作者：施丽娟，主要从事综合气象观测产品系统研发研究.E-mail：S hilj@390气象第47卷precipitation estimation so as to explore t he application effect of raindrop size distribution.The main re­sults are as follows.The radar reflectivity factor of raindrop disdrometers inversion is consistent with radar observation,with correlation coefficient being0.96,and the former is slightly smaller than the latter. Comparison suggests that the rainfall intensity observed by rain gauge and the precipitation intensity calcu­lated by raindrop disdrometer data have the almost same varying trend,and their correlation coefficient is 0.94.However,the values from some instruments have great differences in some regions,which may be causedbythesystem erroroftheinstrumentitselfintheregion!andalsobytheinfluenceoftyphoon. When raindrops fall to the ground,the falling speed is fast so that they are easy to break,overlap,etc. This could cause some errors in the diameter and number of drops.In addition,the fitting formula of pre­cipitation echo and intensity of t he cloud system around the Typhoon Rumbia is85#1,42.The esti­mation effect by using this relationship is better than using the default relationship Z=300##4,increasing by about17%of precipitation estimation.Key words:Typhoon Rumbia,raindrop size distribution,radar echo,precipitation intensity,Z-R relation­ship引言台风暴雨作为影响我国东南部沿海地区的主要灾害天气之一，通常给受影响地区造成较大的经济损失+特别是台风温比亚（1808）横跨上海、浙江、安徽、河南、山东等省（直辖市），影响范围广，给当地造成了巨大的经济损失+近年来，随着我国多种探测设备多源资料融合应用的研究发展，使得降水估测准确性不断提高+Bent（1943）提出雷达估测降水的概念，而雷达定量估测降水最常用的方法是雷达反射率因子-雨强（ZR）关系法，即Z=AR”,我国新一代天气雷达沿用WSR-88D默认降水估测关系Z= 300R1'4,但Z-R关系随地域、时间和降水性质等发生变化，如果能够针对某一地区、季节或降水类型建立更好的Z-R关系，那么就可以减小雷达估测降水的不确定性（李慧等，2018；梅海霞等，2017；吴亚昊等，2016）。

雨滴谱仪网数据在雷达定量降水估测中的应用张扬;刘黎平;何建新;文浩【摘要】为了探讨利用雨滴谱数据验证雷达观测的回波强度的偏差和实时拟合反射率因子(Z)与降水强度(R)的关系(即Z-R关系)进行定量降水估测的可能性，以发生在江苏南部的三次大范围降水过程为例，首先分析雨滴谱数据、雷达数据和雨量计数据的一致性，然后利用雨滴谱仪网法和传统方法分别进行降水估测，并对比两种方法的降水估测效果。

结果表明：雷达和雨滴谱仪观测的回波强度具有较好的一致性；采用雨量计数据和雨滴谱计算的平均降水强度存在一定差异，但其变化趋势基本一致。

相对于层状云降水，两种方法对对流云降水估测的误差更大，对层状云降水的估测，雨滴谱仪网法略优于传统方法，但对对流云降水的估测，雨滴谱仪网法更具优势。

总体上，雨滴谱仪网法估测的降水，其偏差和相对误差更小，估测值总量与雨量计观测雨量更接近，估测降水的效果更好。

%The objective of this study is to investigate the possibility of using drop size distribution data to assess the bias of radar echo in-tensity and to estimate precipitation quantitatively by fitting Z-R relationship in real time. Taking three precipitation processes occurred in the south of Jiangsu Province as examples, we have analyzed the consistency among the raindrop size distribution data, radar data and the rain gauge data, and then estimated precipitation by using disdrometer network method and traditional method, respectively, with comparing the precipitation estimation’s accuracy of the two methods. The results show that the echo intensity observed by radar and disdrometers have a good consistency. While the averaged rainfall intensities calculated by rain gauge data anddisdrometers data have some differences in magni-tude, their trends showed a general consistency. Error of the two methods is bigger for convective than for the stratiform precipitation esti-mates. The disdrometer network method has a clear advantage with respect to the traditional method when the convective precipitation is esti-mated. But when the stratiform precipitation is estimated, the disdrometer network method is slightly better than the traditional method, whose bias and relative error are smaller and the estimated precipitation total is closer to rain gauge observation. From overall evaluation results, the skill of precipitation estimation by using disdrometer network method is better than the traditional method.【期刊名称】《暴雨灾害》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】9页(P173-181)【关键词】Z-R关系;定量降水估测;雨滴谱仪网法;一致性【作者】张扬;刘黎平;何建新;文浩【作者单位】成都信息工程大学，成都610225; 中国气象科学研究院，北京100081;中国气象科学研究院，北京100081;成都信息工程大学，成都610225;成都信息工程大学，成都610225; 中国气象科学研究院，北京100081【正文语种】中文【中图分类】P414.9张扬，刘黎平，何建新，等.雨滴谱仪网数据在雷达定量降水估测中的应用［J］.暴雨灾害，2016，35（2）﹕173-181ZHANG Yang，LIU Liping，HE Jianxin，et al. Application of raindrop size distribution data from a disdrometer network to quantitative precipitation estimation［J］. Torrential Rain and Disasters，2016，35（2）﹕173-181 资助项目：国家科技支撑计划项目（2012BAC22B00）；国家自然科学基金项目（91337103）第一作者：张扬，主要从事雷达气象学研究。

2004年7月10日北京城区局地暴雨分析（二）二、降雨成因分析强降水的形成通常受多种因素影响，与此相关的因素却极为复杂。

而且它们彼此之间交叉反馈，相互影响，形成各种各样的有利与不利条件。

这些因素的变化，不仅与大雨滴增长和降落的物理过程密切相关，而且与强降水的降水效率也有很大的关联。

无论是宏观、微观，或哪一种尺度的影响因素，它们都是错综复杂的，而且是相互制约的。

但是，最基本的形成必须具备充足的水汽以及水汽凝结成大量大雨滴并降落下来的条件，即水汽条件、垂直运动条件、云滴增长条件。

1、各高度上的水汽分布分析7月9日20时和10日08时850HPA、700HPA、500HPA图的温度露点差的分布情况，见表2。

表2. 北京上空各层湿度状况等高面日期850HPA700HPA500HPATT-TdTT-TdTT-Td 9日20时18101110日08时15715从表2中我们可以看出，在850HPA～500HPA的大气层结中，下层的水汽含量远比上层的水汽含量大，并且，这种下湿上干的配置日趋加强。

我们知道，这种上干下湿的结构，配合低层的持续高温，正是典型强对流天气形成的必要条件。

此外，从天气图中也可以反映出湿度在华北地区各层中分布的不均匀性。

一般来讲，高湿度带与雨带的配置极为密切，与强降水过程的对应关系非常好。

不仅可以反映出雨带的位置的移动情况，而且还能够反映出雨强的大小。

高湿度区对应雨强大，低湿度区对应雨强小。

不难看出，此次北京城区的暴雨比周边地区强的原因也就是由于这种高湿—高雨强相互对应的一个很好的例证。

从本站地面观测资料中相对湿度的连续变化也可以反映出低层的这种不断的增湿过程。

见表3.表3. 石景山气象站近地层湿度连续变化情况时日7月7日２１时～７月１０日２０时本相对湿度连续观测值2122232412345678910111213151617181920 7 49 51 51 59 68 72 77 77 85 69 68 59 53 5140 38 40 69 82 64 63 67 71 8 74 74 79 84 88 87 90 93 91 90 7760 55 51 53 47 36 35 35 51 58 62 65 9 79 88 94 90 94 97979896 86 77 73 68 61 60 51 54 50 55 54 57 61 65 10 71 74 79 85 91928990908684828077777790919497989997从上表我们可以看到,本站下层连续5日都处于高湿状态,尤其从8日17时开始持续增湿,10日11时起,湿度呈明显的递增趋势,直到13时38分降雨开始。

两次强降水过程雨滴谱特征及差异李侠丽;潘先洁;童应祥;倪婷;黄国贵;李景安;陶杰;姚祎;凌新锋【摘要】利用寿县观测站内的Parsivel激光雨滴谱仪结合观测站雨量数据及雷达基数据, 分析了发生在2015年6月26-30日梅雨期间和2015年8月7-10日超强台风\"苏迪罗\"影响期间2次强降水过程的雨滴谱结构特征及其差异, 拟合了雨强与雷达反射率因子之间的关系.结果表明:雨强的大小直接影响雨滴谱的特征参量, 且随着雨强增大而增大;梅雨锋暴雨中1.0mm<直径≤1.5mm的粒子所占比例最多, 雨强贡献率最大;台风雨中0.75mm<直径≤1.0mm的粒子所占比例最多, 但1.0mm<直径≤1.25mm的粒子对雨强的贡献最大, 说明较大粒子对强降水的贡献较大.%Using the data from the Parsivel laser precipitation particle spectrometer combined with rainfall data and radar data, we analyze the structure characteristics and difference of raindrop spectrums of two heavy rains in Shouxian.In addition, the relationship between rain intensity and radar reflectivity factor is fitted.Results show that the rainfall intensity directly affects the characteristic parameters of the raindrop spectrum, and increases with the rainfall intensity.In the Meiyu front rainstorm, contributions to the total number concentration of raindrops with a diameter of 0.25 to 1.0 mm are the maximum, and rainfall intensity is the greatest.In the typhoon rainstorm, the contributions to the total number concentration of raindrops with a diameter of 0.75 to 1.0 mm are the greatest, but those to the total rainfall intensity of raindrops with a diameter of 1.0 to 1.25 mm are the greatest, which indicates that the larger particles contribute more greatly to the heavy rainfall;The Z-R relationshipof the Meiyu front rainstorm is Z=160I1.47, and the Z-Rrelationship of the typhoon rain is Z=152I1.30.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2019(047)002【总页数】7页(P322-328)【关键词】雨滴谱;梅雨锋暴雨;台风雨【作者】李侠丽;潘先洁;童应祥;倪婷;黄国贵;李景安;陶杰;姚祎;凌新锋【作者单位】安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省淮南市气象局,淮南 232007;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200【正文语种】中文【中图分类】P426引言降水是云中微物理过程、云动力学过程以及诸多因素综合作用的过程[1-2]。

2004年7月10日北京局地暴雨数值模拟分析毛冬艳　乔　林　陈　涛　徐　辉　杨克明(国家气象中心,北京100081)提　要:利用中尺度数值模拟结果,对2004年7月10日北京局地暴雨的中尺度系统的结构特征及其发生发展的原因进行了初步分析,结果表明:MCS 在对流层中低层表现为中尺度辐合线和低压,在其发展强盛阶段,具有低层辐合、高层辐散的高、低空最佳配置以及暴雨区上空垂直上升运动强烈发展的结构特征;暴雨发生前,地表感热、潜热通量等边界层非绝热过程造成气温升高、气压下降、湿度增大,影响对流层中低层风场的分布,对暴雨的发生发展起了重要的作用。

关键词:局地暴雨　中尺度数值模拟　MCS 敏感性试验Numerical Simulation and Analysis of a Local Storm inBeijing on 10J uly 2004Mao Dongyan Qiao Lin Chen Tao Xu Hui Yang K eming(National Meteorological Centre ,Beijing 100081)Abstract :The mesoscale structure and development reasons for a local storm in Beijing on 10J uly 2004are investigated by using the mesoscale numerical simulation.The results indicate that the MCS are the mesoscale convergence line and low pressure system in the mid 2and low 2level ,with the convergence in the low level ,divergence in the high level and strong ascending motion during the strong development stage.Before the heavy rain ,the surface sensible and latent heat fluxes resulted in the temperature increase ,pressure decrease and the water vapor accumulation ,which influenced the wind distribution and played an important role on the formation and development of the local storm.K ey Words :local heavy rainfall mesoscale numerical simulation MCS sensitivity test　资助项目:中国气象局气象新技术推广项目(NMC 2P20042005)收稿日期:2007年2月6日;　修定稿日期:2007年12月1日第34卷,第2期2008年2月 气 象M ETEOROLO GICAL MON THL Y　Vol.34　No.2　February ,2008引　言2004年7月10日下午16—20时4个小时内,北京市出现了几十年以来罕见的局地强暴雨天气。

雨滴谱仪和天气雷达观测的反射率因子对比分析李洋;崔远鸿;张晋广;袁健;房彬;陈宇;单楠;翟晴飞;朱轶明;万绪江【摘要】利用Parsivel雨滴谱仪和新一代天气雷达对2012年沈阳地区一次短时暴雨过程进行了对比观测,对雨滴谱仪观测资料计算的反射率因子ZP进行分档统计,并与雷达RHI扫描资料计算的反射率因子Z进行对比分析.结果表明:对于2012年沈阳地区此次暴雨过程,雷达观测的回波强度存在低估现象,雨滴谱仪计算的各档反射率因子ZP均大于雷达观测的反射率因子Z;应用雷达单点和3点平均值进行统计,雷达观测的反射率因子分别平均偏低约8.30 dBz和8.64 dBz;观测仪器取样范围、资料时空匹配及谱宽变化是造成雨滴谱仪和天气雷达观测的反射率因子不一致的主要原因.%A Comparison observation between the Parsivel raindrop spectrometer and the new generation weather radar on a rainstorm occurring in Shenyang area in 2012 was conducted and the counted classifiable reflectivity factor ZP calculated with the raindrop spectrometer data was compared with the reflectivity factor Z calculated with the radar Range-Height Indicator data.The results show that for the rainstorm,the echo intensity of radar is underestimated and the reflectivity factor Zp is greater than Z.Based on the statistics of radar data at a single point and its 3-point average,the reflectivity factor Z is on average about 8.30 dBz and 8.64 dBz lower than the normal value respectively.The sampling range of observation instrument,temporal-spatial matching of data and the change of spectral width are the main reasons for causing the inconsistency between two kinds of reflectivity factors observed with the two devices.【期刊名称】《气象与环境学报》【年(卷),期】2017(033)005【总页数】6页(P91-96)【关键词】雨滴谱仪;天气雷达;反射率因子;暴雨【作者】李洋;崔远鸿;张晋广;袁健;房彬;陈宇;单楠;翟晴飞;朱轶明;万绪江【作者单位】辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省科技创新体系建设服务中心,辽宁沈阳110004;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省气象灾害监测预警中心,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166【正文语种】中文【中图分类】P413雨滴谱分析是云降水物理学研究的重要内容之一，应用各种型号或类型的雨滴谱仪进行观测，可以获得降水的粒子尺度、数量、速度分布及液态含水量、雨强和反射率因子等物理参量[1-3]，对了解自然降水及研究具有地域特点的人工影响降水的原理、催化效果检验等方面提供科学依据具有重要的作用。

雨滴谱式降水现象仪降水类型判定算法优化探究杨宁;张晋;刘钧【摘要】雨滴谱式降水现象仪目前已在国内台站大量列装,随着众多设备投入运行,全国各地大量真实的降水现象原始数据和粒子谱图数据可被测量记录,通过对其中部分数据的对比分析,发现雨滴谱式降水现象仪在现象判定准确性方面与人工观测还有一定差距.通过对国内真实观测数据的横向比对发现,发生降水天气现象的同时,相关气象要素值都会发生相应的变化,在完善现有算法的基础上,提出一种通过综合目前业务台站已有相关气象要素的实时数据进行现象综合判定的方法,从而解决因单一传感器观测原理和方式的局限性导致现象判定准确性不佳的问题,提高天气现象判定准确性.该方法的实质与人工观测某种天气现象时的工作原理保持一致.通过对部分已有天气现象对比观测数据的分析,在提出相应的阈值进行综合判定后,能够对部分现象的误报进行订正.通过对不同地域大量数据的分析汇总,这种方式能够解决部分由于仪器测量工作原理的局限性导致的单个仪器在现有条件下现象观测准确性无法完全达到人工观测水平的问题.【期刊名称】《气象科技进展》【年(卷),期】2018(008)006【总页数】6页(P89-94)【关键词】降水天气现象;雨滴谱【作者】杨宁;张晋;刘钧【作者单位】华云升达(北京)气象科技有限责任公司,北京 102299;中国华云气象科技集团公司,北京 100081;华云升达(北京)气象科技有限责任公司,北京 102299【正文语种】中文0 引言降水现象观测是地面气象观测的基本内容之一，实现降水现象自动观测，将有效提高观测的频次和质量。

雨滴谱式降水现象仪通过激光测量技术对降水过程进行记录、分析，能够自动实现降水现象要素观测，数据采样、存储和处理，并按照气象业务规定数据格式输出多种降水类型。

雨滴谱式降水现象仪目前在全国2423个台站已完成布设，正在进行人工与自动观测的对比，为降水现象仪数据的可用性进行科学论证。

从目前反馈的情况来看，设备整体性能明显优于人工观测，但在准确性方面还不能做到100%准确识别。