《云降水物理学》第5章云降水微观特征.pptx

第五章云降水微观特征

5.1空中水凝物粒子的相态分布

云滴谱特征量

3.1云内相态洁净海洋性积云大陆性积云

CloudTemperatureDroplets?Above0C(32F)LiquidWater-10to0C(12-32F)SupercooledWater-40to-10C(-4-14F)SupercooledWaterandIceCrystalsCoexist(mixedclouds)Below-40C(-4F)MainlyIceCrystals(glaciatedclouds)3.1云内相态

中低纬地区暖季的淡积云和浓积云，温度都比较高。云由水滴组成，0度线以上为过冷云滴。当云发展为积雨云时，顶部冰晶化。冰晶长大后降落到下面过冷水层中，使云的中部由冰、水二相组成。当然0度线以下，仍是液水区。高纬地区因为温度低，冰相出现的机率增大，即使淡积云也可以由冰晶组成。3.1云内相态-积云

层云和层积云因为高度较低，因此温度较高，一般多为暖云，云体由水滴组成，也有上部存在过冷水滴的情形，但高纬冬季也可以出现冰晶。As、Ns往往上部由冰晶、中部由过冷水和冰晶、下部由非过冷水组成；卷层云（Cs）都由冰晶组成。3.1云内相态-层云

5.2微观特征的描述

5.2.1尺度谱分布

5.2.2微物理特征量谱宽谱型和峰值微物理特征量

5.2.2微物理特征量微物理特征量

5.2.2微物理特征量微物理特征量

5.2.2微物理特征量统计特征量方差和离散度

5.2.2微物理特征量统计特征量方差和离散度

5.3云滴和雾滴

5.3.1一般特征

Clouddropswithdustandpollutioninside.5.3.2云雾滴尺度谱分布

5.3.2云雾滴尺度谱分布小滴较少，中等尺度滴较多，大滴较少，且在大滴方向有长尾巴。

2.1.1云滴谱Khrgian-Mazin分布已知峰值np及峰值半径rp：

2.1.2云滴谱特征量数密度平均半径含水量

2.1.2云滴谱特征量能见距离（假定水的无量纲散射效率因子为2）雷达反射率因子实际观测到的谱分布多采用纯数学拟合，可将Khrgian-Mazin分布曲线转化为线性关系进行

2.1.2云滴谱特征量

3.3云的胶性稳定性

3.3云的胶性稳定性胶性稳定和胶性不稳定随高度增加，云滴谱展宽，多峰出现，云体胶性不稳定度增强大陆性积云和海洋性积云的差异：大陆性积云稳定，不易降水，因为大陆上空凝结核多，形成的云滴谱窄，大粒子少。

3.3云的胶性稳定性大陆地区淡积云中云滴浓度多为200-600个/立方厘米，海洋地区的云滴浓度比大陆地区低一个数量级，约为数十个。浓积云和积雨云中云粒子浓度比淡积云中的要小。层状云云滴浓度约为101~102cm-3。

3.3云的胶性稳定性

3.4云滴谱差异

5.3.2云雾滴尺度谱分布

3.4云滴谱差异-积云淡积云中云滴比较小，滴谱曲线为非对称单峰型算术平均半径约5微米，最大滴半径约25微米，峰位于半径为7~8微米处。浓积云云底处的谱仍较窄，与淡积云的差不多；中部和上部云滴要大一些；在云底为单峰型，中部出现双峰和多峰型。例如衡山在该部位测得的最大滴半径为37微米。积雨云中云滴谱更宽，谱型则频繁出现双峰和多峰型。衡山曾测得云底和中部最大滴半径分别为30和65微米

3.4云滴谱差异-层云层云和层积云因为气流上升速度小，云层薄，所以云滴较小。刚形成的云，其底部云滴小而且均匀，半径约2~3微米，随着时间的推移逐渐拓宽其谱分布，平均半径为5微米。

习题1按下表估算云的含水量、谱宽、峰值直径，并草绘谱分布曲线。半径(μm)数浓渡(cm-3)半径(μm)数浓渡(cm-3)3-54813-15825-716615-17257-924217-1989-1123019-21511-13160

习题2对于单分散系（粒子尺度一致）气溶胶粒子，由于聚并作用造成的数浓度N的减少率为其中K为常数，在1个标准大气压、20℃时，对于直径0.1μm的粒子，K=1.4×10-15m3s-1。求上述温、压、粒子尺度条件下，初始浓度为1.0×1011m-3的单分散气溶胶系统浓度因聚并减少到初始浓度1/2所需要的时间。

5.4雨滴

5.4.1雨滴形状轴比

5.4.1雨滴形状

385.4.2雨滴尺度谱分布最常用的测定降水的宏观特征量就是地面上的降雨率（降水强度）。而最常用的表示降水的微观特征量便是雨滴大小的分布函数（即滴谱）马歇尔和帕尔默(MarshallandPalmer，1948)

39雨滴谱

40雨滴谱两种雨强下的雨滴谱:1mm/h,10mm/ha:数浓度谱；b:质量通量谱

41雨