【摘 要】
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云是影响天气和降水的关键因子,对云的微物理参数(有效半径、数量浓度等)和宏观参数(云高、云厚)进行探测是深入研究云物理过程和云辐射效应的基础。论文主要利用地基毫米波
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云是影响天气和降水的关键因子,对云的微物理参数(有效半径、数量浓度等)和宏观参数(云高、云厚)进行探测是深入研究云物理过程和云辐射效应的基础。论文主要利用地基毫米波雷达进行云参数及云内湍流特性的探测和反演。根据云雷达回波的功率谱数据,反演出大气垂直运动速度和云微物理参数,并进一步研究和分析云内空气垂直运动与云微物理参数、反射率因子、多普勒速度、速度谱宽变化的关系,估算和分析云内湍流耗散率ε的大小和分布情况,对反演湍流耗散率的相对误差进行评估,结果分析如下:(1)粒子有效半径随着上升气流的增强而增大,云滴粒子通过碰并作用增长,粒子数浓度则呈现减小趋势;液态水含量的分布与反射率因子的分布较为吻合。随着上升气流的增强,云粒子的下沉运动相应减小,速度谱宽也有所增大。(2)云内湍流耗散率ε量级一般浮动在10-10～100m2/s3,在靠近云的顶部或者底部,湍流耗散率的数值往往较大。若是云层较薄,云内湍流耗散率可能分布较为均匀,一般卷云的湍流耗散率数值较小,云内湍流活动较弱。对于弱降水云,在降水前,云内湍流强度迅速增强,在降水过程中,云内湍流强度也一直很强,后期云内湍流会逐渐减弱。(3)多普勒速度能谱验证了能谱惯性副区具有-5/3的斜率特征,符合科尔莫戈罗夫的湍流理论。同时论证了反演湍流耗散率两个主要假设的合理性,当湍流较强时,能够较为准确的反演湍流耗散率,湍流耗散率的相对误差较小,但随着湍流耗散率的减小,反演湍流耗散率的相对误差逐渐增大。
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