申高航 高安春 李 君

1 山東省莒南縣氣象局，莒南 276600 2 山東省臨沂市氣象局，臨沂 276004 3 山東省淄博市氣象局，淄博 255025

提 要： 2019年8月9日20時(shí)至13日20時(shí)，受西風(fēng)槽和臺(tái)風(fēng)利奇馬的共同影響，山東省出現(xiàn)了大范圍的強(qiáng)降水，其中心在章丘站。利用多源資料研究臺(tái)風(fēng)雨帶強(qiáng)降水的微物理結(jié)構(gòu)特征，分析了強(qiáng)降水過(guò)程中章丘站的分鐘降水量、雨滴譜、雙偏振多普勒雷達(dá)、風(fēng)廓線雷達(dá)等資料。分析發(fā)現(xiàn)：本次降水過(guò)程開(kāi)始階段，存在明顯的冷云降水機(jī)制。降水過(guò)程中雨滴的尺度譜隨時(shí)間存在明顯變化。降水較強(qiáng)時(shí)段，雨滴譜較寬，呈現(xiàn)出明顯的雙峰結(jié)構(gòu)，直徑大于1 mm的雨滴數(shù)序列與分鐘降水量序列相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.956 8；降水減弱時(shí)段，譜寬逐漸變窄，呈現(xiàn)出明顯的單峰結(jié)構(gòu)，直徑大于1 mm的雨滴數(shù)變少。雷達(dá)回波高度較高時(shí)段，直徑大于1 mm的雨滴數(shù)比例增大，譜寬較大，并出現(xiàn)多峰分布。強(qiáng)的濕湍流團(tuán)可以形成差分反射率因子大值區(qū)，它既不對(duì)應(yīng)于強(qiáng)對(duì)流，也不對(duì)應(yīng)于地面大雨滴，是由上升和下沉氣流引起的濕湍團(tuán)變形以及其他原因綜合導(dǎo)致的。降水較強(qiáng)時(shí)段，在風(fēng)廓線時(shí)間剖面0.9～1.4 km高度，出現(xiàn)一個(gè)風(fēng)向和風(fēng)速突變的薄層結(jié)構(gòu)；對(duì)應(yīng)該薄層，分鐘雨量最強(qiáng)，直徑大于1 mm 雨滴數(shù)的比例明顯偏大。分析結(jié)果為了解臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水的滴譜特征和微物理結(jié)構(gòu)提供了參考依據(jù)。

引 言

地面降水是天氣系統(tǒng)熱力、動(dòng)力、水汽等相互作用的綜合結(jié)果，其中包含有云降水微物理過(guò)程的復(fù)雜信息。加強(qiáng)對(duì)這些信息和過(guò)程的了解，可以更好地把握天氣過(guò)程，對(duì)改進(jìn)和優(yōu)化氣候模式中的降水參數(shù)化方案、提高雷達(dá)定量估測(cè)降水的精度均具有重要意義(Gilmore et al，2004)。

對(duì)地面雨滴譜進(jìn)行觀測(cè)，由雨滴譜分布可以計(jì)算和解讀出相應(yīng)降水過(guò)程中的各種微物理特征量，長(zhǎng)時(shí)期以來(lái)一直是云降水物理觀測(cè)的重要項(xiàng)目之一(羅俊頡等，2012；柳臣中等，2015)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了很多雨滴譜的觀測(cè)，研究了不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同降水類型以及同一降水過(guò)程不同時(shí)間的雨滴譜特征及其時(shí)間變化(陳磊等，2013；申高航等，2020；周黎明等，2014；陳聰?shù)龋?015)。

雙偏振多普勒雷達(dá)發(fā)射水平和垂直兩種極化方向的電磁波，除了獲取常規(guī)雷達(dá)的監(jiān)測(cè)信息外，還可以獲取差分反射率因子(ZDR)、差分相移率(KDP)以及相關(guān)系數(shù)(CC)等偏振參數(shù)。對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析、反演，可以獲取有關(guān)降水粒子的形狀、尺寸大小、相態(tài)分布、空間取向等更為具體的氣象信息，是探測(cè)和研究降水粒子結(jié)構(gòu)及物理機(jī)制的一種有效手段(馮晉勤等，2018；林文等，2020)。國(guó)內(nèi)外對(duì)雙偏振雷達(dá)的應(yīng)用研究主要集中在粒子相態(tài)識(shí)別(Giangrande et al，2016；劉黎平等，2015；黃勇等，2015)和降水量估測(cè)(李宗飛等，2015；汪舵等，2017)兩個(gè)方面。

風(fēng)廓線雷達(dá)以大氣折射指數(shù)起伏(湍流塊)為示蹤物，可以提供大氣風(fēng)場(chǎng)、垂直氣流等氣象要素隨高度的分布和隨時(shí)間的變化，具有很高的時(shí)間和空間分辨率。20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)學(xué)者先后利用風(fēng)廓線雷達(dá)資料對(duì)局地暴雨與低空急流做了分析研究，并陸續(xù)將其應(yīng)用到霧-霾機(jī)理、邊界層特點(diǎn)分析等，取得了良好效果(王棟成等，2019；廖菲等，2017；黃興友等，2015)。

2019年8月9日20時(shí)至13日20時(shí)(北京時(shí)，下同)，受西風(fēng)槽和臺(tái)風(fēng)利奇馬的共同影響，山東大部地區(qū)出現(xiàn)極端強(qiáng)降水，最大降水出現(xiàn)在章丘。臺(tái)風(fēng)影響期間，章丘站布設(shè)的自動(dòng)氣象站、探空站、DSG5型降水天氣現(xiàn)象儀和風(fēng)廓線雷達(dá)記錄下整個(gè)過(guò)程的完整觀測(cè)資料。本文根據(jù)這些資料，結(jié)合齊河雙偏振多普勒雷達(dá)資料，分析了降水過(guò)程中章丘站分鐘降水量、雨滴譜、雙偏振多普勒雷達(dá)各參量、風(fēng)廓線的時(shí)空分布特點(diǎn)及相互關(guān)系，加深了對(duì)本次極端強(qiáng)降水過(guò)程的理解，得出了許多有意義的結(jié)果，對(duì)于研究臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水的滴譜特征和微物理結(jié)構(gòu)、做好此類天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)具有重要參考價(jià)值。

1 資料來(lái)源及說(shuō)明

選用了章丘風(fēng)廓線雷達(dá)11 380 m以下的高度層次，其中：100～820 m為60 m一個(gè)間隔，820～2 020 m 為120 m一個(gè)間隔，2 020～11 380 m為240 m 一個(gè)間隔，時(shí)間分辨率為6 min。

地面分鐘降雨量記錄數(shù)據(jù)和雨滴譜數(shù)據(jù)均來(lái)自章丘國(guó)家基本氣象站，觀測(cè)場(chǎng)經(jīng)緯度、海拔高度與風(fēng)廓線雷達(dá)一致。雨滴譜資料取自DSG5型降水天氣現(xiàn)象儀，共包括32個(gè)尺度通道和32個(gè)速度通道，其中降水粒子尺度測(cè)量范圍為0.1～22.4 mm,降水粒子速度測(cè)量數(shù)據(jù)范圍為0.125～26 m·s-1。每分鐘數(shù)據(jù)為32×32=1 024個(gè)。雨滴譜資料將尺度測(cè)量范圍和速度測(cè)量范圍分別由小到大編碼為32個(gè)等級(jí)，這種編碼是非線性的，本文中有關(guān)圖表的雨滴速度和尺度坐標(biāo)軸也使用了同樣的編碼。

章丘站位于濟(jì)南(齊河)雙偏振多普勒雷達(dá)站偏東方向70 km處(圖1)，能被雷達(dá)有效覆蓋，本文選用了齊河雙偏振多普勒雷達(dá)觀測(cè)的基數(shù)據(jù)，包括了反射率因子(Z)、徑向速度(V)、速度譜寬(W)、差分反射率因子(ZDR)、差分相移率(KDP)以及相關(guān)系數(shù)(CC)等參量。基數(shù)據(jù)采用VCP21掃描方式，6 min完成體掃中9個(gè)不同仰角，最低仰角為0.5°，最低仰角波束中心在章丘站距地面1.5 km左右，僅能探測(cè)到章丘站1.5 km以上的氣象目標(biāo)。章丘站上空的雙偏振雷達(dá)數(shù)據(jù)通過(guò)查找體掃數(shù)據(jù)中的最近距離庫(kù)得到，繪制時(shí)間廓線圖時(shí)用了線性插值方法。

以上資料均從氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口(MUSIC)下載并解碼，時(shí)間統(tǒng)一由世界時(shí)變換為北京時(shí)。

2 天氣形勢(shì)概況及山東省降水分布

2019年1909號(hào)臺(tái)風(fēng)利奇馬于8月10日01:45在浙江臺(tái)州市溫嶺城南鎮(zhèn)登陸。登陸后經(jīng)浙江中北部、上海、江蘇一路沿偏北路徑北上(圖1)，11日12時(shí)左右，“利奇馬”從連云港灌云縣進(jìn)入黃海中部，11日20：50在青島市黃島區(qū)沿海再次登陸，12日凌晨到達(dá)渤海南部的萊州灣一帶，此后一直回旋，于13日上午減弱為熱帶低壓，移向東北，逐漸結(jié)束對(duì)山東的影響。在“利奇馬”北上過(guò)程中，西風(fēng)槽位于臺(tái)風(fēng)的西北方向，受副熱帶高壓阻擋，緩慢東移。

10日08時(shí)紅外云圖上，“利奇馬”位于(28.9°N、120.8735°E)，章丘站在臺(tái)風(fēng)外圍云系和西風(fēng)槽云系之間。 歐洲中心數(shù)值預(yù)報(bào)模式再分析場(chǎng)，400 hPa以下，“利奇馬”北部偏東氣流在西風(fēng)槽前偏折分離轉(zhuǎn)向，一支轉(zhuǎn)向偏北，另一支轉(zhuǎn)向偏南，章丘站處在轉(zhuǎn)向的偏北氣流中；400 hPa以上，章丘站處在西風(fēng)槽前的西南氣流中。

受西風(fēng)槽和“利奇馬”的共同影響，9日20時(shí)至13日20時(shí)，山東大部分地區(qū)均出現(xiàn)了極端強(qiáng)降水，123個(gè)國(guó)家站平均降水量為179.7 mm，其中，降水量250 mm以上的有28個(gè)站，100～250 mm的有51個(gè)站，50～100 mm的有39個(gè)站。

由圖1可見(jiàn)，過(guò)程降水200 mm以上的區(qū)域呈南北走向，分布在山東中部，最大降水在章丘，為488.1 mm。

圖1 “利奇馬”影響山東的概況及 章丘和齊河站的位置分布 (填色為>100 mm的降水區(qū)域，五角星為章丘氣象站 和齊河雷達(dá)站的位置，帶點(diǎn)紅色實(shí)線為臺(tái)風(fēng)路徑)Fig.1 Overview of the impact of Typhoon Liqima in Shandong and the locations of Zhangqiu and Qihe stations (Colored spots indicate precipitation areas greater than 100 mm, and five-pointed stars indicate the locations of Zhangqiu Weather Station and Qihe Radar Station; red dotted solid line marks the typhoon path)

3 降水過(guò)程中章丘站各觀測(cè)參量隨時(shí)間的變化特征

3.1 雨滴譜、降水量、大小雨滴數(shù)的時(shí)間變化

從圖2a中可以看出：過(guò)程中雨滴的尺度譜隨時(shí)間存在明顯變化；從10日10時(shí)到11日20時(shí)(對(duì)應(yīng)圖2b中降水較強(qiáng)的時(shí)段)，雨滴譜較寬，呈現(xiàn)出明顯的雙峰結(jié)構(gòu)，一個(gè)峰在0.7 mm左右，另一個(gè)在1.2 mm 左右，雨滴直徑1.2 mm左右的峰位置穩(wěn)定，另一個(gè)峰的位置隨時(shí)間有明顯變化(申高航等，2020)；從12日17時(shí)36分到13日15時(shí)(對(duì)應(yīng)圖2b中降水逐漸減弱的時(shí)段)，雨滴譜譜寬逐漸變窄，呈現(xiàn)出明顯的單峰結(jié)構(gòu)，峰所在的位置向小雨滴偏移； 11日03:12—20:00(對(duì)應(yīng)圖2b中降水最強(qiáng)的時(shí)段)，出現(xiàn)了少量直徑>4.8 mm的大雨滴，最大雨滴直徑>6.4 mm。

從圖2b中可以看出：10日10時(shí)到11日20時(shí)，小雨滴數(shù)與大雨滴數(shù)曲線走向吻合，峰值對(duì)應(yīng)，兩序列的標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)系數(shù)為0.677 4，信度>99.9%；總體來(lái)看，小雨滴數(shù)明顯多于大雨滴數(shù)，但在11日09:00—11:00、11日15：30—17：36，出現(xiàn)了大雨滴多于小雨滴的情況；從12日04時(shí)到降水結(jié)束，降水逐漸減弱，小雨滴數(shù)明顯增加，大雨滴數(shù)明顯減少，單位時(shí)間內(nèi)雨滴總數(shù)明顯多于前期降水較強(qiáng)的時(shí)段，但大雨滴比例很低；從10日10時(shí)降水開(kāi)始到12日12時(shí)的主要降水時(shí)段內(nèi)，大雨滴數(shù)序列與分鐘降水量序列表現(xiàn)出非常強(qiáng)的相關(guān)性，兩序列的標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.956 8，信度>99.9%，這說(shuō)明了較強(qiáng)降水與大雨滴貢獻(xiàn)有關(guān)(申高航等，2020)。

圖2 2019年8月10日08時(shí)至14日08時(shí)章丘站雨滴譜(a) 和分鐘降水量及大小雨滴數(shù)(b)隨時(shí)間變化Fig.2 The raindrop spectrum (a), time change of minutely precipitation and the number of large and small raindrops (b) at Zhangqiu Station from 08:00 BT 10 to 08:00 BT 14 August 2019

3.2 雙偏振多普勒雷達(dá)各參量廓線的時(shí)間變化

對(duì)雙偏振多普勒雷達(dá)參數(shù)進(jìn)行分析、反演，可以獲取有關(guān)降水粒子的形狀、尺寸大小、相態(tài)分布、空間取向等更為具體的氣象信息。ZDR表達(dá)一個(gè)探測(cè)空間體(距離庫(kù))的平均的粒子形狀，ZDR值與雨滴大小密切相關(guān)；KDP表達(dá)一個(gè)探測(cè)空間體的平均的液態(tài)水含量，與降水率成比例。CC描述探測(cè)空間體內(nèi)粒子的水平和垂直極化的回波信號(hào)變化的平均相似度，反映探測(cè)空間體中降水粒子相態(tài)相似度，主要用于降水粒子的相態(tài)識(shí)別。

分析雙偏振雷達(dá)降水粒子判別的基本依據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)ZDR出現(xiàn)負(fù)值是判斷冰相降水粒子的重要指標(biāo)。分析2019年8月10—11日章丘站4次定時(shí)探空資料，本次降水過(guò)程內(nèi)，章丘站上空0℃層高度維持在5.06～5.75 km，7 km環(huán)境溫度為-8℃左右，9 km環(huán)境溫度為-18℃左右，10 km環(huán)境溫度為-27℃ 左右，12 km環(huán)境溫度為-42℃左右。以下制作章丘站上空雙偏振多普勒雷達(dá)各參量廓線的時(shí)間變化，并結(jié)合環(huán)境溫度條件和雙偏振雷達(dá)降水粒子判別的基本依據(jù)，了解章丘站本次強(qiáng)降水過(guò)程的降水粒子結(jié)構(gòu)及物理機(jī)制。

選取圖3中10日12：48至11日12：48的主要降水時(shí)段進(jìn)行分析。

由圖3a可以看出，該時(shí)段6～10 km的高度層內(nèi)KDP明顯大于0°·km-1，最大值超過(guò)0.6°·km-1，高度在8 km處。結(jié)合環(huán)境溫度條件，判斷該區(qū)域存在比較豐富的過(guò)冷卻水及冰水轉(zhuǎn)化過(guò)程。從8～11 km，KDP隨高度下降逐漸增加，6 km以下，KDP隨高度下降逐漸減少。

圖3b中，11～8 km的高度層次內(nèi)，ZDR有正有負(fù)，最小值為-2 dBz，最大值為3 dBz。8～6 km，ZDR負(fù)值區(qū)域明顯增加。5 km以下，隨高度下降，ZDR逐漸變?yōu)檎怠?/p>

圖3c中，從11～8 km，粒子相態(tài)迅速趨于一致，CC快速增加到0.9以上，部分區(qū)域達(dá)到0.97。從8～5 km，CC逐漸減少到0.95左右。從5～2 km，粒子相態(tài)再次趨于一致，CC又逐漸增加到0.97以上。

圖3d是回波反射率因子廓線的時(shí)間變化，回波反射率因子大小與雨滴譜分布密切相關(guān)。選定時(shí)間段內(nèi)，從10～6 km高度，回波逐漸增強(qiáng)，表明該高度層內(nèi)降水粒子繁生和增長(zhǎng)效應(yīng)明顯；10日20:24至11日02:10存在較強(qiáng)的回波(>42 dBz)懸垂于2 km 以上的現(xiàn)象，說(shuō)明懸垂強(qiáng)回波下可能存在大雨滴的破碎或雨滴蒸發(fā)。對(duì)比圖2a和圖3d發(fā)現(xiàn)，雨滴譜出現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu)的時(shí)間段對(duì)應(yīng)較厚的回波厚度(特別是強(qiáng)度大于10 dBz的回波厚度)，說(shuō)明較厚的回波厚度可使雨滴在適宜的環(huán)境中存在較長(zhǎng)時(shí)間，凝結(jié)增長(zhǎng)和碰并增長(zhǎng)使雨滴譜寬和有效半徑增加，并出現(xiàn)多峰分布(宋躍輝等，2018)。

針對(duì)圖3d中較強(qiáng)的回波懸垂于2 km以上的現(xiàn)象，分析10日20：24至12日04：02時(shí)間段內(nèi)齊河雙偏振雷達(dá)的PPI和RHI圖像。發(fā)現(xiàn)該時(shí)間段內(nèi)，0.5°仰角的PPI圖像上，章丘以西的邊界非常整齊；RHI圖像上，回波西邊界到章丘以東，較強(qiáng)回波懸垂于2 km以上的現(xiàn)象比較普遍。該區(qū)域由于處在西風(fēng)槽與臺(tái)風(fēng)的相互作用區(qū)，高層暖濕東風(fēng)氣流中形成的雨滴，進(jìn)入低層干冷空氣后，出現(xiàn)了蒸發(fā)和破碎，回波強(qiáng)度減弱，從而出現(xiàn)了較強(qiáng)回波(>42 dBz)懸垂于2 km以上的現(xiàn)象(圖4)。

綜合分析該時(shí)段章丘站上空雙偏振多普勒雷達(dá)各參量廓線的時(shí)間變化，可以得出降水過(guò)程的如下信息：在接近11 km的高層，降水粒子相態(tài)比較復(fù)雜，可能同時(shí)存在冰晶、雪、霰和雨滴，同時(shí)這里降水粒子尺度小、濃度低，因而回波Z和CC都很?。唤邓Ｗ酉侣溥M(jìn)入10～6 km高度層次的豐富過(guò)冷卻水區(qū)，經(jīng)過(guò)冰水轉(zhuǎn)化的貝吉龍過(guò)程加快了冰晶的增長(zhǎng)、繁生和凇附，促進(jìn)了過(guò)冷卻水滴等其他粒子向冰晶的轉(zhuǎn)化，降水粒子濃度和尺度增大、相態(tài)趨于一致，相應(yīng)地ZDR由正轉(zhuǎn)負(fù)，KDP逐漸減小，回波反射率因子和CC迅速增大；零度層(5 km左右)以下，在降水粒子下落過(guò)程中，冰晶等固態(tài)降水粒子逐漸融化，雨滴通過(guò)凝結(jié)和碰并繼續(xù)增長(zhǎng)，到2 km高度，回波反射率因子增加到30 dBz左右，CC增大到0.97，基本全部為雨滴。

3.3 風(fēng)廓線時(shí)間變化

在 10日10:53、12日13:45以及降水過(guò)程后期，圖3b中出現(xiàn)了類似ZDR柱的ZDR大值區(qū)。ZDR大值區(qū)一般對(duì)應(yīng)大雨滴，ZDR柱是判斷強(qiáng)對(duì)流天氣的重要指標(biāo)。但這些ZDR大值區(qū)出現(xiàn)的時(shí)間內(nèi)，既沒(méi)有強(qiáng)對(duì)流天氣，也沒(méi)有觀測(cè)到大雨滴。為了分析這種現(xiàn)象并加深對(duì)本次過(guò)程的了解，制作了章丘站本次過(guò)程風(fēng)廓線的時(shí)間變化(圖5)。風(fēng)廓線雷達(dá)以大氣折射指數(shù)起伏(湍流塊)為示蹤物，在晴空區(qū)，其探測(cè)的風(fēng)速接近環(huán)境風(fēng)，但在降水時(shí)段，其觀測(cè)的垂直速度值是大氣垂直風(fēng)速和降水粒子垂直下降速度的復(fù)合值，而且在很大程度上反映的是后者(邱粲等，2017)。

從風(fēng)廓線原始數(shù)據(jù)中每間隔十個(gè)時(shí)次選一個(gè)，每間隔一個(gè)高度選一個(gè)，繪制圖5。由圖5可以看出：降水開(kāi)始前，章丘站上空水平方向全為弱的偏南風(fēng)，垂直方向有弱的上升運(yùn)動(dòng)。降水開(kāi)始后，隨著時(shí)間推移，1 km以下的邊界層內(nèi)，水平風(fēng)向由偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)、再轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，風(fēng)速逐漸增強(qiáng)，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)該時(shí)間段內(nèi)；隨后，邊界層內(nèi)的水平風(fēng)向由偏北風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，風(fēng)速逐漸減小，該時(shí)間段降水較小且逐漸減弱；邊界層以上水平風(fēng)也有類似變化，但時(shí)間滯后。

對(duì)照?qǐng)D5和圖3b可以看出：ZDR廓線中那些特殊的ZDR大值區(qū)，對(duì)應(yīng)著風(fēng)廓線時(shí)間變化圖中弱下沉運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)弱上升運(yùn)動(dòng)的區(qū)域。這些區(qū)域湍流強(qiáng)，在上升和下沉運(yùn)動(dòng)的擠壓、拉伸和水平風(fēng)的作用下，濕湍流團(tuán)變大，形狀和取向也發(fā)生了較大改變，形成了不對(duì)應(yīng)于實(shí)際地面降水的ZDR大值區(qū)，這是湍渦變形和其他原因綜合所致(黃琴等，2018)。

分析強(qiáng)降水時(shí)間段的風(fēng)廓線圖可以發(fā)現(xiàn)：該時(shí)間段6 km以上均為一致的偏南風(fēng)，垂直速度均在1 m·s-1左右；偏南暖濕氣流的輸送，有利于該層豐富的過(guò)冷卻水的維持，促進(jìn)降水粒子的繁生和增長(zhǎng)。在0℃層附近非常短的高度層內(nèi)(5.5～4.6 km)，冰雪晶等冰相降水粒子融化為雨滴，空氣阻力減小，降水粒子下落加速，垂直速度由2 m·s-1快速增加到6 m·s-1；而4.6 km以下至2 km，垂直速度變化不大。2 km以下至貼地層內(nèi)，11日03:12—17:36期間，在0.9～1.4 km高度，出現(xiàn)一個(gè)風(fēng)向和風(fēng)速突變的薄層結(jié)構(gòu)；薄層內(nèi)垂直速度為1 m·s-1左右，該層上方和下方垂直速度>6 m·s-1，水平風(fēng)速分布也有類似特征(圖略)；薄層上方為東北風(fēng)，薄層下方為偏北風(fēng)；薄層內(nèi)從上到下，風(fēng)向出現(xiàn)了東北風(fēng)—東風(fēng)—東南風(fēng)—偏北風(fēng)的快速變化；圖2b中對(duì)應(yīng)薄層出現(xiàn)的時(shí)間段，分鐘雨量最強(qiáng)，直徑≥1 mm雨滴數(shù)的比例明顯偏大，大部分時(shí)間大雨滴數(shù)多于小雨滴數(shù)。

4 結(jié) 論

2019年8月11日受西風(fēng)槽和“利奇馬”的共同影響，章丘出現(xiàn)了極端強(qiáng)降水。通過(guò)分析章丘站強(qiáng)降水過(guò)程中分鐘降水量、雨滴譜、雙偏振多普勒雷達(dá)、風(fēng)廓線雷達(dá)等資料的時(shí)間變化及彼此之間的聯(lián)系，加深了對(duì)本次強(qiáng)降水過(guò)程中降水粒子結(jié)構(gòu)的變化及物理機(jī)制的認(rèn)識(shí)，主要可歸納為以下幾點(diǎn)：

(1)降水過(guò)程中雨滴的尺度譜隨時(shí)間存在明顯變化。降水較強(qiáng)時(shí)段，雨滴譜較寬，呈現(xiàn)出明顯的雙峰結(jié)構(gòu)，小雨滴數(shù)與大雨滴數(shù)的兩條曲線走向吻合，較強(qiáng)降水主要與大雨滴貢獻(xiàn)有關(guān)，大雨滴數(shù)序列與分鐘降水量序列相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.956 8；降水減弱時(shí)段，雨滴譜譜寬逐漸變窄，呈現(xiàn)出明顯的單峰結(jié)構(gòu)，峰所在的位置向小雨滴方向偏移，大雨滴數(shù)變得很少。

(2)降水較強(qiáng)時(shí)段，存在明顯的冷云降水機(jī)制。6～10 km高度層內(nèi)為偏南暖濕氣流，KDP可以揭示豐富的過(guò)冷卻水位置，ZDR可以反映降水粒子主要的相態(tài)及形狀變化；Z、CC、風(fēng)廓線雷達(dá)的垂直速度都表現(xiàn)為明顯的層次結(jié)構(gòu)，反映了從上到下降水粒子繁生、增長(zhǎng)和融化的過(guò)程。

(3)風(fēng)廓線時(shí)間剖面0.9～1.4 km，出現(xiàn)一個(gè)風(fēng)向和風(fēng)速突變的薄層結(jié)構(gòu)；對(duì)應(yīng)該薄層，分鐘雨量最強(qiáng)，直徑大于1 mm雨滴數(shù)的比例明顯偏大。

(4)強(qiáng)的濕湍流團(tuán)可以形成ZDR大值區(qū)，它既不對(duì)應(yīng)于地面強(qiáng)對(duì)流，也不對(duì)應(yīng)地面大雨滴，是由上升和下沉氣流引起的湍團(tuán)變形及其他原因綜合導(dǎo)致的。