冰云是影响气候变化最为重要的因子之一,其生命周期的变化在很大程度上决定了冰云的气候辐射效应.冰云粒子下降末速度是影响冰云生命周期的关键参数.为了开展对冰云粒子下降末速度的研究,利用兰州大学半干旱气候与环境监测站Ka波段毫米波云雷达2013年8月至2015年7月连续观测数据,反演了冰云粒子的下降末速度(Vt),并根据雷达反射率因子(Z)与Vt的关系计算了拟合因子a、b的值;在此基础上应用聚类分析方法,对比分析了4种不同特性冰云Z、Vt和拟合因子a、b的时、空分布特征,进而尝试通过参数垂直分布特征识别研究云中不同位置上云微物理过程的变化.结果表明:冰云粒子下降末速度的分布与雷达反射率因子有很好的对应,最大频率都出现在距离地面约7 km高度处,且具有显著的季节变化,粒子下降末速度在暖季较冷季可增大25％,峰值出现在6月和9月;云层较厚且持续时间长的第一、三类冰云,其雷达反射率因子、粒子下降末速度及拟合因子a和b的平均值都显著大于云层较薄且持续时间短的第二、四类云.垂直方向上,Z、Vt和拟合因子b从云顶到云底随着高度的降低呈现先增大后减小的趋势,体现了云粒子在云顶区域成核和水汽凝华效应,随着粒子在下落过程中碰并增长,云滴粒子逐渐增大,水汽的凝华和粒子的聚合起主要作用,最后在云底部分,云粒子蒸发、升华减小消亡的过程.由此表明中纬度干旱半干旱地区冰云是从云顶到云底自上而下的形成过程.
云雷达(KAZR) 雷达反射率 下降末速度 聚类分析 微物理过程