基于地面雷达资料对青藏高原那曲地区夏季对流云时空分布和垂直结构特征的研究

The convective clouds over Tibetan Plateau occur very frequently in summer, which exert important impact on disastrous weather in the local region and downstream over eastern China. Studying on temporal-spatial distribution and vertical structure of convective clouds over Tibetan Plateau is very helpful to the improvement of convective cloud-resolving model and the enhancement of rainfall forecast capability. So far, there are two major problems with the study of convective clouds over Tibetan Plateau based on surface radar and satellite observations: lack of statistical study on the spatial-temporal distribution and vertical structure of convective clouds over Tibetan Plateau based on long-term surface radar data and test study on the applicability of the satellite observation data in Tibetan Plateau. The study is to utilize surface radar data to analyze the spatial-temporal distribution and vertical structure of summer convective clouds over Naqu on Tibetan Plateau, which includes two aspects: (1) statistical analysis of the spatial-temporal distribution and vertical structure of convective clouds based on 3 years (summer in 2013-2015) of operational radar data at Naqu, (2) analysis of vertical structure of convective clouds using surface radar data in the third Tibetan Plateau Atmosphere Science Experiment, and comparison with the result of satellite observation data. The results will be able to further reveal the characteristics of temporal-spatial distribution and vertical structure of summer convective clouds over Naqu, and provide a reference for the testing the applicability of the satellite observation data on vertical structure of convective clouds over Tibetan Plateau.

青藏高原夏季对流云发生非常频繁，对当地和下游我国东部地区的灾害天气有着重要的影响。高原夏季对流云时空分布和垂直结构的研究对青藏高原对流云模式的改进和降水预报能力的提高有重要帮助。到目前为止，用地面雷达和卫星观测资料对高原对流云的研究存在两个问题：长时间序列的地面雷达资料对高原对流云时空分布和垂直结构的统计研究缺乏，以及卫星观测资料在高原地区的适用性待检验。本项目将利用地面雷达资料对高原那曲地区夏季对流云的时空分布和垂直结构进行研究，研究内容为两个方面：（1）用那曲业务天气雷达2013-2015夏季观测资料，统计分析那曲地区对流云的时空分布和垂直结构特征；（2）用第三次青藏高原大气科学试验的雷达资料分析那曲地区夏季对流云的垂直结构，并与卫星观测资料对比。研究结果将可以进一步揭示青藏高原那曲地区对流云的时空分布和垂直结构特征，并为卫星观测高原对流云垂直结构的可靠性检验提供参考依据。

青藏高原夏季对流云发生非常频繁，对当地和下游我国东部地区的灾害天气有着重要的影响。高原夏季对流云时空分布和垂直结构的研究对青藏高原对流云模式的改进和降水预报能力的提高有重要帮助。本项目利用2013-2015三年夏季的那曲地面业务雷达资料和第三次青藏高原大气科学试验的雷达资料研究了那曲地区夏季对流云的时空分布和垂直结构，并与卫星观测资料对比。主要的研究成果包括以下两个方面：.（1）基于2013-2015夏季那曲业务天气雷达资料，发现那曲夏季各月深对流核的分布有明显不同：6月主要出现在那曲东北部地区，7月主要分布在西部地区，8月发生频次较少；深对流核面积较小，主要发生在午后，7月份深对流核发展最高，最深厚。.（2）利用第三次青藏高原大气科学试验期间（2014年7月1日—8月31日）的C波段调频连续波（C-FMCW）垂直指向雷达观测资料 研究了那曲地区夏季降水回波的分类、垂直结构和日变化特征。有如下结论：a）那曲地区有超过一半（52 %）的降水云为层状云，弱对流云占43%，强对流云所占比例最少（5%）；b）利用C-FMCW资料首次显示了高原中部层状云亮带的特征，亮带的平均厚度为415 m，亮带中心距地平均高度为0.97 km；c）那曲地区强对流云混合相过程稍强/远强于热带大陆/海洋中尺度对流系统，而弱于中纬度大陆中尺度对流系统；d）通过个例研究对比TRMM 测雨雷达和C-FMCW观测到的雷达反射率因子， TRMM 测雨雷达在11 km以下存在高估；e）降水主要发生在午后至前半夜，发生频次最高的时段是21:00—22:00（当地时，下同），主要为层状降水；其次是13:00—14:00，主要为弱对流降水；强对流降水集中在下午和傍晚，降水回波的演变与环境大气条件的日变化密切相关；f）强对流降水云内空气垂直速度在近地面500m以下主要以下沉为主；在混合相层内存在明显的上下混合运动；在-15℃以上，主要是以上升运动为主。.这些研究结果进一步揭示了青藏高原那曲地区对流云的时空分布和垂直结构特征，为卫星观测高原对流云垂直结构的可靠性检验提供参考依据。