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本文通过各种常规天气资料和FY红外云图资料,结合WRF中尺度数值模式,深入研究了2007年5月22~24日一次蒙古气旋锋面云系降水和2009年4月20~21日江淮气旋北上影响东北地区一次降水天气过程形成的云和降水宏微观结构特征、发展演变规律以及降水产生的物理机制。东北春季较大降水一般都伴随低气压系统发展,槽前有明显的西南~东北向水汽输送带源源不断输送水汽,为降水的形成提供了必要的条件;有风切变的地区往往形成大范围降水;贝加尔湖冷空气侵入低涡底部,将水汽通道切断,降水也就随之减弱或结束。
模拟冷锋过境时各个时段各种水凝物粒子比含水量和垂直速度分布表明,锋前中低层有弱的上升气流,云水比含水量较大,雪和霰几乎没有;冷锋过境时,垂直速度增大很快;雪水比含水量迅速增加,最大值为1.1g/kg;有很少量的冰晶;0℃层附近有较大的霰比含水量;降水形成应是通过雪和霰的融化过程;处于锋区时,垂直速度继续增大,雪比含水量增大到1.8g/kg,降水的形成主要是雪的融化过程;冷锋过境后,上升气流迅速减弱,低层2km以下开始出现下沉气流,云内雪比含水量迅速减少,雪比含水量降为0.38g/kg,0℃层以下暖云云水含量增加,降水的形成主要是雪的融化和暖云微物理过程。
利用双参数微物理过程模拟勃利站云中各水凝物粒子的时间演变和分布廓线,表明勃利站产生降雨时降水的形成主要是暖云微物理过程,冰晶最大比含水量为0.02g/kg,雪最大比含水量为0.8g/kg,云水比含水量为0.32g/kg,过冷水云厚度达到4km;产生雨夹雪时,降水的形成是暖云微物理过程和雪的融化,雪的融化贡献更大,1km高度雪比含水量达到0.5g/kg,过冷水云厚度为3km,0℃层高仅为700m,雪在下落过程中来不及融化,从而形成湿雪或雨夹雪;产生降雪时降水形成主要是雪直接降落到地面,雪比含水量快速增长,达到0.82g/kg,过冷水云厚度降为1km。