楊 濤，張祖熠，楊蓮梅*

（1.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆 烏魯木齊 830002；2.新疆云降水物理與云水資源開發(fā)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830002；3.西天山云降水物理野外科學(xué)觀測(cè)基地，新疆 烏魯木齊 830002）

雨滴譜分布在降雨微物理過程研究中具有重要的作用，雨滴譜分布具有很強(qiáng)的地區(qū)、氣候背景和季節(jié)依賴性，通過將雨滴譜分為不同季節(jié)不同降雨類型，對(duì)雨滴譜各類微物理參量及其演變特征進(jìn)行分析，可以提升雷達(dá)定量估測(cè)降雨的水平以及模式預(yù)報(bào)初始場的精度，也可以為人工影響天氣提供一定的參考意見。

宮福久等[1]對(duì)沈陽地區(qū)3類降雨的雨滴譜特征進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，不同降雨類型的微物理參量具有較大的差異，云內(nèi)結(jié)構(gòu)不均勻。牛生杰等[2]對(duì)寧夏地區(qū)不同天氣系統(tǒng)下的不同降雨云系和不同降雨強(qiáng)度的雨滴譜分布進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)雨滴譜參量具有普遍偏小的特性。Chen等[3]對(duì)青藏高原地區(qū)雨滴譜的日變化進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，白天對(duì)流性降雨的質(zhì)量加權(quán)平均值直徑會(huì)比夜間的大。Wen等[4]對(duì)中國東部地區(qū)不同季節(jié)雨滴譜分析發(fā)現(xiàn)，不同季節(jié)雨滴譜參數(shù)分布具有不同的特征，夏季主要以對(duì)流云降雨為主。對(duì)降雨過程的雨滴譜資料分析，發(fā)現(xiàn)基于雨滴譜數(shù)據(jù)擬合的三類降雨的關(guān)系，在一定程度可提高雷達(dá)估測(cè)降雨的精度[5-6]。由于關(guān)系受多種因素的影響，尤其是地理氣候的影響，因此有必要研究本地化的降雨關(guān)系。

新疆位于中國西北部，是典型的干旱半干旱氣候，降雨特征與中東部地區(qū)必然存在差異，目前國內(nèi)對(duì)于新疆地區(qū)降雨的雨滴譜特征研究很少，但近期降雨個(gè)例相關(guān)研究也得出一些初步的結(jié)果[7-8]，新疆天山山區(qū)雨滴譜具有粒徑小、小粒子濃度高的特點(diǎn)，與其他地區(qū)有較大差異。本文利用烏魯木齊PARSIVAL激光雨滴譜儀2012—2013年探測(cè)的降雨資料，將降雨樣本按照不同季節(jié)、不同雨強(qiáng)進(jìn)行劃分，研究烏魯木齊地區(qū)降雨的雨滴譜統(tǒng)計(jì)特征，以期提高新疆降雨微物理特征的認(rèn)識(shí)。

1 資料來源及數(shù)據(jù)處理

PARSIVEL激光雨滴譜儀對(duì)于降雨觀測(cè)具有較高的精度，本文利用安裝在烏魯木齊的激光雨滴譜儀2012—2013年春、夏和秋季降雨天氣的觀測(cè)資料，剔除降雪過程，共8 561個(gè)樣本。觀測(cè)的采樣間隔為60 s，進(jìn)行質(zhì)量控制，剔除樣本中雨滴個(gè)數(shù)＜10個(gè)或是降雨強(qiáng)度＜0.1 mm·h-1的樣本[9]。

由于雨滴在下落過程中可能會(huì)發(fā)生形變、碰并、破碎等，本文采用Battaglia等[10]的方法對(duì)雨滴直徑進(jìn)行形變訂正，同時(shí)剔除訂正后直徑＞8 mm的數(shù)據(jù)，剔除粒子下落速度與Atlas等[11]的理論下落速度相差＞5 m·s-1的樣本。

對(duì)降雨特征及各類微物理參量進(jìn)行分析，首先需要將雨滴個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)化為雨滴數(shù)密度：

式中，N（Di）表示雨滴數(shù)密度，單位為m-3·mm-1；Nij表示位于第i個(gè)尺度檔內(nèi)及第j個(gè)速度區(qū)間內(nèi)的雨滴數(shù)；Vj表示第j檔的雨滴下落末速度，單位為m·s-1，T和S表示雨滴譜儀的采樣周期和采樣面積，T為60 s，S為54 cm2；ΔDi表示第i個(gè)尺度檔的直徑間隔。

利用雨滴數(shù)濃度及觀測(cè)得到的雨滴大小、雨滴數(shù)、雨滴下落末速度等可以計(jì)算得到雨強(qiáng)、液態(tài)水含量、雷達(dá)反射率因子等參數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

式中，I表示雨強(qiáng)，單位為mm·h-1；Di為雨滴的直徑；W表示液態(tài)水含量，單位為mg·m-3；Z表示雷達(dá)反射率因子，單位為mm6·m-3。

本文春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月。利用雨強(qiáng)及雨強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)降水類型進(jìn)行劃分[12]：對(duì)于某一時(shí)刻ti，若ti-n到ti+n（n=5）時(shí)間內(nèi)，樣本的雨強(qiáng)I＞0.5 mm·h-1且其標(biāo)準(zhǔn)差＜1.5 mm·h-1，則將ti時(shí)刻視為小雨降雨；若降水強(qiáng)度I＞5.0 mm·h-1且其標(biāo)準(zhǔn)差＞1.5 mm·h-1，則將ti時(shí)刻視為大雨強(qiáng)降雨；既不屬于小雨強(qiáng)降水也不屬于大雨強(qiáng)降水的視為中雨強(qiáng)降雨。本文將雨強(qiáng)＞0.5 mm·h-1的樣本視為小雨強(qiáng)降雨。各季節(jié)不同雨強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)樣本見表1。

表1 收集的雨滴譜觀測(cè)樣本按降雨強(qiáng)度等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)樣本數(shù) 個(gè)

陳寶君等[13]用M-P分布和Gamma分布擬合實(shí)際譜，通過二者對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)Gamma分布大大提高了在小滴和大滴區(qū)段的擬合精度，通過前面的分析可以發(fā)現(xiàn)，烏魯木齊降雨主要以小雨滴為主，并且大雨滴對(duì)于雨強(qiáng)和雷達(dá)反射率因子等參數(shù)具有重要的貢獻(xiàn)，因此本文將選用三參數(shù)的Gamma分布對(duì)雨滴譜進(jìn)行擬合。數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

式中，D表示粒子直徑，N0、Λ分別表示雨滴的濃度和大小因子，μ表示雨滴的形狀因子，采用最小二乘法對(duì)雨滴譜進(jìn)行擬合。

2 不同季節(jié)三類降雨微物理參量分析

2.1 降雨的微物理平均特征參量分析

表2給出了春、夏和秋季3類降雨的微物理參量平均值，其中D1表示雨滴的平均直徑、DV表示雨滴的平均體積直徑、Dd表示雨滴的眾數(shù)直徑、Dmax表示雨滴的最大直徑即譜寬、D0表示雨滴的中數(shù)體積直徑、Dm表示雨滴的質(zhì)量加權(quán)平均直徑、I表示降雨強(qiáng)度、N表示雨滴的總數(shù)密度、W表示含水量、Z表示雷達(dá)反射率因子[14]。

由表2可知，烏魯木齊地區(qū)降雨的微物理參量平均值普遍偏小，不同季節(jié)不同降雨類型的眾數(shù)直徑均＜1 mm，烏魯木齊地區(qū)降雨以小雨滴為主。這與新疆天山山區(qū)降雨的微物理參量普遍偏小的結(jié)果一致[7]。3個(gè)季節(jié)中，大雨強(qiáng)降雨的眾數(shù)直徑都最小，這主要是由于大雨強(qiáng)降雨中含有大量小雨滴，這與南京地區(qū)和東北冷渦天氣系統(tǒng)雨滴譜特性分析結(jié)果一致[1-5]。每個(gè)季節(jié)中雖然大雨強(qiáng)降雨的眾數(shù)直徑最小，但除夏季平均直徑小于中雨強(qiáng)降雨的平均直徑外，其他直徑均會(huì)大于小雨強(qiáng)降雨和中雨強(qiáng)降雨的直徑，說明大雨強(qiáng)降雨中占有一定比例的大雨滴，這從大雨強(qiáng)降雨的平均譜寬、含水量和雷達(dá)反射率因子最大也可以看出。小雨強(qiáng)降雨中6種特征直徑在夏季最大，春季最小，秋季介于二者之間；雨滴粒徑一致時(shí)，數(shù)密度與含水量之間具有正相關(guān)，小雨強(qiáng)降雨的數(shù)密度在春季大于秋季，但是秋季小雨強(qiáng)降雨的含水量大于春季小雨強(qiáng)降雨的含水量，這主要是由于小雨強(qiáng)降雨時(shí)，秋季雨滴直徑大于春季雨滴直徑。大雨強(qiáng)降雨的N、W、Z均比南京地區(qū)雨滴譜的計(jì)算結(jié)果小[5]，這主要是由于東部地區(qū)大氣中含水量遠(yuǎn)高于新疆地區(qū)，并且對(duì)流發(fā)展也更旺盛，降雨時(shí)會(huì)比新疆地區(qū)數(shù)濃度更大、尺度和譜寬略大。春季和秋季的含水量高于夏季同一種降雨類型的含水量，這主要是由于春季和秋季熱力抬升強(qiáng)度較夏季小，需要更多的水汽條件來支撐降水，也有可能是夏季氣溫高、絕對(duì)飽和濕度大，導(dǎo)致降水含水量小于春秋季節(jié)，這需要下一步工作繼續(xù)研究。春季降雨各微物理參量最小，I、N、W、Z在大雨強(qiáng)降雨中較大，小雨強(qiáng)降雨中較小，雷達(dá)反射率因子在三類降雨類型中比較接近，因?yàn)閆與雨滴數(shù)密度和雨滴大小有關(guān)，烏魯木齊不同季節(jié)不同降雨類型中降雨的雨滴數(shù)密度和各類直徑的平均值無明顯差異，因此對(duì)于烏魯木齊地區(qū)降雨，無法簡單用雷達(dá)反射率因子來準(zhǔn)確地判斷降雨類型。

表2 不同季節(jié)不同降雨類型微物理參量平均值

2.2 各類雨滴對(duì)降雨的貢獻(xiàn)

不同粒子直徑對(duì)于各類降雨微物理參量的貢獻(xiàn)不一致，本文將粒子直徑分為小雨滴（直徑＜1 mm）、中雨滴（直徑1～3 mm）、大雨滴（直徑＞3 mm），計(jì)算這3類雨滴對(duì)降雨微物理參量的貢獻(xiàn)。圖1、圖2、圖3分別表示春季、夏季和秋季各類雨滴對(duì)降水的貢獻(xiàn)。

圖1 春季各類雨滴對(duì)降雨的貢獻(xiàn)

圖2 夏季各類雨滴對(duì)降雨的貢獻(xiàn)

圖3 秋季各類雨滴對(duì)降雨的貢獻(xiàn)

無論哪個(gè)季節(jié)，在小雨強(qiáng)降雨中小雨滴所占的比重均最大，對(duì)雨滴數(shù)密度的貢獻(xiàn)最大，接近80%，大雨滴占比非常少，雨滴數(shù)密度幾乎不受大雨滴的影響，中雨滴對(duì)雨滴數(shù)密度的貢獻(xiàn)介于二者之間，這與天山山區(qū)雨滴譜研究結(jié)果一致[7]。對(duì)于每個(gè)季節(jié)，小雨滴對(duì)雨強(qiáng)和雷達(dá)反射率因子的貢獻(xiàn)都非常小，小雨強(qiáng)降雨中，雨強(qiáng)主要由中雨滴貢獻(xiàn)，大雨強(qiáng)降雨中，大雨滴是雨強(qiáng)貢獻(xiàn)的主要來源，最大為74%，中雨強(qiáng)降雨的雨強(qiáng)由中雨滴和大雨滴共同作用。含水量和雷達(dá)反射率因子主要由中雨滴貢獻(xiàn)，中雨滴對(duì)雷達(dá)反射率因子的貢獻(xiàn)最大，接近96%，但在秋季大雨強(qiáng)中，雖然大雨滴數(shù)密度僅占0.41%，但大雨滴對(duì)Z的貢獻(xiàn)卻達(dá)到86%，這主要是由于Z與粒子直徑的6次方成正比，對(duì)雨滴直徑具有極大的依賴性，只要大雨滴略有增加，就會(huì)對(duì)雷達(dá)反射率因子造成很大的影響，表明雷達(dá)反射率因子受雨滴尺寸影響非常大?？傮w來看，雖然小雨滴占比很大，但是它對(duì)雨強(qiáng)、含水量和雷達(dá)反射率因子的貢獻(xiàn)都很小，而大雨滴雖然占比很小，但它對(duì)雨強(qiáng)的貢獻(xiàn)卻很大，因此不能忽略大雨滴對(duì)雨強(qiáng)的貢獻(xiàn)。

2.3 降雨微物理參量隨時(shí)間的演變特征分析

為進(jìn)一步了解降雨過程中雨滴譜的變化情況，本文選取兩個(gè)典型個(gè)例，分析微物理參量隨時(shí)間的演變特征，分別是2012年4月30日的中雨強(qiáng)降雨和2012年6月18日的大雨強(qiáng)降雨。分析的微物理參量包括降雨強(qiáng)度I、雨滴的總數(shù)密度N、含水量W、雷達(dá)反射率因子Z、雨滴的質(zhì)量加權(quán)平均直徑Dm、雨滴的最大直徑即譜寬Dmax。

小雨強(qiáng)降雨總體穩(wěn)定，各微物理參量變化幅度較小，無明顯異常特征。圖4為2012年4月30日的中雨強(qiáng)降雨微物理參量隨時(shí)間的演變特征。11：00前屬于小雨強(qiáng)降雨，各微物理參量的變化幅度比大雨強(qiáng)階段小，變化趨勢(shì)基本一致，含水量為10～100 mg·m-3，數(shù)密度為10～100個(gè)·m-3，降雨強(qiáng)度集中在1 mm·h-1附近，反射率因子在20 dBZ附近波動(dòng)，幅度較小。11：00—11：50屬于大雨強(qiáng)降雨，各微物理參量變化加大，雨強(qiáng)快速增大，至小雨強(qiáng)階段迅速減小，中間出現(xiàn)一個(gè)明顯的峰值，數(shù)密度為100～1 000個(gè)·m-3，含水量為100～1 000 mg·m-3，變化幅度明顯增大，雷達(dá)反射率因子明顯增大，質(zhì)量加權(quán)平均直徑在2 mm附近波動(dòng)。11：50后迅速回落至1 mm附近，整個(gè)降雨過程中，譜寬無明顯變化，始終在2 mm附近波動(dòng)。

圖4 2012年4月30日中雨強(qiáng)降雨微物理參量隨時(shí)間的變化

圖5為2012年6月18日大雨強(qiáng)降雨微物理參量隨時(shí)間的演變特征。總體來看，各微物理參量變化幅度比較大，出現(xiàn)多個(gè)峰值和谷值，呈現(xiàn)多峰型，體現(xiàn)了大雨強(qiáng)降雨的不穩(wěn)定性。含水量和數(shù)密度主要集中在100～1 000這個(gè)量級(jí)范圍，這與中雨強(qiáng)降雨中對(duì)流階段變化趨勢(shì)一致，反射率因子在20～40 dBZ波動(dòng)，粒子譜寬變化范圍為2～4 mm，在譜寬出現(xiàn)峰值的同時(shí)或之后一段時(shí)間，雨強(qiáng)也會(huì)出現(xiàn)峰值，大雨滴對(duì)于雨強(qiáng)的貢獻(xiàn)很大，因?yàn)榇笥甑螌?duì)于含水量的貢獻(xiàn)很小，因此譜寬出現(xiàn)峰值時(shí)，含水量無明顯變化。質(zhì)量加權(quán)平均直徑比較平穩(wěn)，集中在1～2 mm，這與南京地區(qū)降雨微物理特性當(dāng)Dm＞2 mm時(shí)，可初步認(rèn)為是大雨強(qiáng)降雨的結(jié)論不一致[5]，這主要是由于新疆屬于干旱半干旱地區(qū)，降雨觸發(fā)機(jī)制、強(qiáng)度等與南京地區(qū)有較明顯的區(qū)別，因此，在今后的研究中，需要發(fā)展適合新疆本地天氣特征的降雨類型判斷方法。

圖5 2012年6月18日大雨強(qiáng)降雨微物理參量隨時(shí)間的變化

3 Gamma分布的雨滴譜特性分析

3.1 粒子平均分布譜擬合

圖6是不同降雨類型在不同季節(jié)的Gamma擬合譜。對(duì)于小雨強(qiáng)降雨，夏季具有最大的譜寬，雨滴直徑＞1 mm，夏季雨滴譜濃度最大，春季雨滴譜濃度最小，秋季雨滴譜濃度介于二者之間，在雨滴直徑＜1 mm范圍，3個(gè)季節(jié)的擬合譜高度一致，小雨強(qiáng)降雨具有明顯的季節(jié)差異。中雨強(qiáng)降雨，直徑＜3 mm范圍內(nèi)3個(gè)季節(jié)的擬合譜幾乎重疊在一起，這是因?yàn)橹杏陱?qiáng)降雨兼具小雨強(qiáng)和大雨強(qiáng)降雨特性。夏季對(duì)流發(fā)展強(qiáng)度較春秋兩季旺盛，使夏季譜寬略大于春秋兩季的譜寬。對(duì)于大雨強(qiáng)降雨，秋季的峰值濃度最大，這主要是由于秋季冷空氣南下，常出現(xiàn)大風(fēng)降溫天氣，而大風(fēng)是導(dǎo)致大雨滴破碎的重要因素。小雨強(qiáng)降雨和中雨強(qiáng)降雨中同樣是秋季的峰值濃度最大，雨滴直徑＞1 mm，春秋兩季的擬合譜幾乎完全一致，這主要是由于春秋兩季對(duì)流活動(dòng)都比較弱，兩個(gè)季節(jié)對(duì)流發(fā)展?fàn)顩r較一致。夏季因?yàn)閷?duì)流發(fā)展旺盛，雨滴直徑＞1 mm，粒子濃度明顯大于春秋兩季的粒子濃度，譜寬也最大。雨滴譜分布的差異主要是由于不同季節(jié)不同降雨類型的背景環(huán)境不一致，同時(shí)也與降雨前后以及降雨過程中大氣的微物理過程及動(dòng)力過程有關(guān)，未來需要加強(qiáng)對(duì)不同季節(jié)不同降雨條件下降雨微物理過程和動(dòng)力過程的研究，這樣可以對(duì)降雨特征有更深的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步研究降雨的形成和演變機(jī)制。

圖6 不同降雨類型不同季節(jié)的Gamma擬合譜

表3為不同雨強(qiáng)不同季節(jié)Gamma擬合譜的參數(shù)，可見不同季節(jié)不同雨強(qiáng)還是有所差異，許多研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，Gamma擬合的3個(gè)參數(shù)之間并不是相互獨(dú)立的關(guān)系，它們之間具有較好的相關(guān)關(guān)系[15-16]，通過研究3個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，可以將3個(gè)參數(shù)的Gamma分布擬合函數(shù)轉(zhuǎn)化為雙參數(shù)，這對(duì)于提升雨滴譜擬合的精度具有重要的意義。

表3 不同雨強(qiáng)不同季節(jié)擬合譜的3個(gè)擬合參數(shù)的數(shù)值

3.2 Gamma擬合參數(shù)Λ-μ關(guān)系

Zhang等[17]發(fā)現(xiàn)Λ-μ關(guān)系在不同地理位置和氣候區(qū)域中具有較大的差異，因此需要基于實(shí)際雨滴譜擬合出適合本地區(qū)各個(gè)季節(jié)各類降雨的Λ-μ關(guān)系。

圖7是3個(gè)季節(jié)大雨強(qiáng)降雨的Λ-μ關(guān)系曲線，無論哪個(gè)季節(jié)，Λ和μ之間都具有較好的二項(xiàng)式關(guān)系，春季大雨強(qiáng)降雨可以描述為μ=-0.042 7Λ2+0.884 4Λ-0.244 2；夏季大雨強(qiáng)降雨可以描述為μ=-0.059 6Λ2+1.007Λ-0.367 1；秋季大雨強(qiáng)降雨可以描述為μ=-0.106 8Λ2+1.53Λ-1.452。Ulbrich[15]研究發(fā)現(xiàn)，Λ-μ關(guān)系也可以定義為ΛDm=4+μ，式中Dm表示雨滴的質(zhì)量加權(quán)平均直徑，說明粒徑大小也會(huì)對(duì)Λ-μ關(guān)系產(chǎn)生影響，Λ保持不變時(shí)，μ與粒子尺寸為正相關(guān)，因?yàn)楸疚闹笑闹抵饕性?～6，因此根據(jù)擬合結(jié)果同樣可以得到大雨強(qiáng)降雨中春季雨滴尺寸最小的結(jié)論。Λ不變的情況下，秋季大雨強(qiáng)降雨的μ值大于夏季大雨強(qiáng)降雨的μ值，即秋季大雨強(qiáng)降雨的Dm大于夏季大雨強(qiáng)降雨的Dm（圖7），這個(gè)結(jié)論從表1中也可以得到。以上分析表明，由于Λ-μ關(guān)系會(huì)受到粒子尺寸的影響，而每個(gè)季節(jié)的粒子尺寸有較大差異，因此，有必要對(duì)不同季節(jié)的雨滴譜參數(shù)、雨滴擬合譜、Λ-μ關(guān)系等參量進(jìn)行分析。

圖7 不同季節(jié)大雨強(qiáng)降雨關(guān)系擬合曲線

4 Z-I關(guān)系分析

目前，雷達(dá)反射率因子Z與降雨強(qiáng)度I之間的關(guān)系式Z=aIb被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)定量估測(cè)降雨中，國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)于Z-I關(guān)系進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)其在不同地區(qū)、不同大氣背景以及不同降雨類型中具有很大的差異[18-19]，表4給出了不同季節(jié)不同降雨類型Z-I關(guān)系的系數(shù)，系數(shù)a和b均小于目前常用的Z=300I1.4關(guān)系式中的a和b值，因此，利用Z=300I1.4關(guān)系對(duì)烏魯木齊地區(qū)降雨進(jìn)行定量估測(cè)研究時(shí)，會(huì)造成對(duì)降雨強(qiáng)度的高估，回波強(qiáng)度越大，高估越嚴(yán)重。大雨強(qiáng)降雨無法擬合出相關(guān)系數(shù)比較高的Z-I關(guān)系，這與烏魯木齊對(duì)流性降雨具有強(qiáng)度大、時(shí)間短、隨時(shí)間變化迅速的特點(diǎn)有關(guān)。對(duì)新疆伊犁河谷一次短時(shí)強(qiáng)降水的雨滴譜特征進(jìn)行分析[20]，也無法得出相關(guān)性較好的Z-I關(guān)系，說明現(xiàn)階段我國業(yè)務(wù)天氣雷達(dá)內(nèi)置的Z-I關(guān)系Z=300I1.4不適用于烏魯木齊地區(qū)對(duì)流性降雨。后期對(duì)于對(duì)流性降雨，可以利用雙偏振雷達(dá)參量中的差分傳播相位常數(shù)KDP，差分發(fā)射率因子ZDR，水平偏振的雷達(dá)反射率因子ZH，采用Z-KDP法、Z-ZDR，ZH法和Z-ZDR，KDP法進(jìn)行降雨估測(cè)。

表4 不同季節(jié)不同降雨類型的Z-I關(guān)系

5 結(jié)果與討論

利用2012—2013年春、夏、秋季烏魯木齊的雨滴譜儀觀測(cè)資料，分析了不同季節(jié)、不同降雨類型的微物理參量特征及其隨時(shí)間的演變特點(diǎn)、不同尺寸的雨滴對(duì)各種微物理參量的貢獻(xiàn)、粒子擬合分布譜[21]、Λ-μ關(guān)系和Z-I關(guān)系，得到以下主要結(jié)論：

（1）烏魯木齊地區(qū)降雨的微物理參量平均值普遍偏小，以小粒子為主，具有本地特征，小雨強(qiáng)降雨的微物理參量變化最小，大雨強(qiáng)降雨的微物理參量變化最大，中雨強(qiáng)降雨介于二者之間。雨滴數(shù)密度主要來自于小雨滴的貢獻(xiàn)，幾乎不受大雨滴的影響。雖然小雨滴占比很大，但是它對(duì)雨強(qiáng)、含水量和雷達(dá)反射率因子的貢獻(xiàn)都很小，而大雨滴雖然占比很小，但它對(duì)雨強(qiáng)的貢獻(xiàn)卻很大，因此不能忽略大雨滴對(duì)降雨微物理參量的貢獻(xiàn)。

（2）Gamma分布函數(shù)可以較好地?cái)M合雨滴分布譜，大雨強(qiáng)降雨的譜寬最大，小雨強(qiáng)降雨的譜寬最小，中雨強(qiáng)降雨的譜寬介于二者之間。在季節(jié)變化上，夏季譜寬最大，秋季次之，春季最小，秋季峰值濃度最大，春季峰值濃度最小，夏季介于二者之間。每個(gè)季節(jié)對(duì)流性降雨的Λ-μ關(guān)系可用二項(xiàng)式表示，Λμ關(guān)系與粒子尺度有關(guān)，因?yàn)槊總€(gè)季節(jié)的粒子尺寸有較大的差異，因此有必要對(duì)不同季節(jié)的雨滴譜參數(shù)、雨滴擬合譜、Λ-μ關(guān)系等參量進(jìn)行分析。

（3）利用天氣雷達(dá)內(nèi)置的Z-I關(guān)系Z=300I1.4對(duì)烏魯木齊地區(qū)進(jìn)行降雨定量估測(cè)時(shí)會(huì)造成對(duì)降雨強(qiáng)度的高估。由于烏魯木齊大雨強(qiáng)降雨具有強(qiáng)度大、時(shí)間短、隨時(shí)間變化迅速的特點(diǎn)，本文尚無法擬合出夏季大雨強(qiáng)降雨相關(guān)系數(shù)比較高的Z-I關(guān)系。

本文利用2012—2013年的資料對(duì)烏魯木齊地區(qū)降雨微物理參量和Z-I關(guān)系等進(jìn)行了分析，對(duì)烏魯木齊地區(qū)不同季節(jié)的降雨特性有了一定的了解。但本文僅對(duì)降雨的微物理特征進(jìn)行分析，后期可對(duì)造成不同季節(jié)、不同降雨類型之間特性差異的微物理過程進(jìn)行深入研究。同時(shí)，可以利用雙偏振雷達(dá)和二維視頻雨滴譜儀對(duì)降雨的微物理過程進(jìn)行更加全面而深入的研究。