【气象观测】雅鲁藏布大峡谷水汽通道的降水过程（二）：观测站与仪器

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简述：

在近五年内，第二次青藏科考队于雅鲁藏布大峡谷开展了山地水汽输送和强降水的观测研究，建立了一个水汽、云和降雨活动以及地气相互作用综合观测网络，并在国际气象学顶刊BAMS发表文章。

观测网：自南部低地沿雅江峡谷向北部高地延伸，跨易贡藏布、帕隆藏布，于2021年建成。组成仪器：测云雷达、天空成像仪、微雨雷达、雨滴谱仪、全球定位系统水汽仪、雨水斗、微波辐射计、无线电探空仪、涡度相关仪和自动气象站。

①考虑水汽输送方向，减少人类活动对观测信号的干扰：利用微波辐射计（MWR）监测峡谷南入口（墨脱）、中游（卡布）和上游（SETS）温湿度变化，分析区域大气垂直结构和不同山谷的水汽变化机制。墨脱站捕捉入口季风信号，卡布分析局地环流对水汽的影响，SETS调查高原主体上的热岛。
②在不同高度（1279-3330m）建立微气象观测系统，以提高细网格数值模拟准确性。
③云和降水观测——降水云的垂直结构和相关微物理过程：X波段云雷达和Ka波段云雷达探测云降水的垂直结构，MRR和雨滴谱仪获取降水粒子的相态、云中空气垂直速度和雨滴粒径分布。GPS水汽观测仪分析水汽通过通道向北输送情况，新的雨量站网定量分析地区降水时空变化。

观测点的位置和仪器。背景为数字高程模型（DEM）地图（单位：m）。黑+：设有雨量器的地点。红×：GPS、涡度相关和雨量计仪器的站点。洋红*：自动气象站和雨量计仪器。蓝色星号：GPS、涡度相关、激光多普勒仪、X和Ka波段测云雷达、微降雨雷达、微波辐射计、无线电探空仪、全天空照相机和雨量计仪器。蓝色菱形：GPS、涡动协方差、微波辐射计、无线电探空仪、全天空照相机和雨量计仪器的站点。蓝六芒星：GPS、涡度相关、微波辐射计、无线电探空仪、全天空照相机、微雨量雷达、雨滴视频测距仪和雨量计。

主要仪器：

（1）自动气象站

型号：CR1000X , HMP155 A, CS106, 034B

参数：温度、湿度、风速、风向、气压、降水和太阳辐射；每10分钟采样一次

（2）雨量筒

型号：Hobo RG3

参数：每隔10分钟收集一次降雨、温度

（3）CSAT3, Licor7500涡度相关仪

型号：CSAT3, Licor7500 , Kipp & Zonen

参数：感热、潜热、向下短波/长波辐射、向上短波/长波辐射、5厘米、10厘米、20厘米、40厘米深度的土壤温度/土壤水分；5厘米、10厘米深度的地热通量、温度、湿度、风速、风向、气压、降水，每30分钟收集一次，CSAT3在海拔3米的高度。

（4）GPS水汽

型号：Trimble NetR9 GNSS接收机

参数：每隔15分钟采集一次；工作温度范围为−40°C至+65°C，<=50赫兹

（5）Ka波段云雷达

型号：Sichuang

参数：垂直分辨率为30米，时间分辨率为8秒；工作频率为35.01 GHz，模式为垂直指向天顶。其测量距离可达15km，时空分辨率为30m，时间间隔为16秒。其发射功率大于50瓦。云雷达确定五个变量：雷达反射率因子、多普勒速度、多普勒频谱宽度、线性去极化率和初始多普勒频谱。

（6）X波段双极化相控阵雷达(XPAR)

型号：Naruida

参数：工作频率为9.3~9.5 GHz，模式为PPI。其峰值功率为256 W，最大探测距离为42km，最小距离分辨率为30m，时间间隔为92秒。XPAR观察七个变量:雷达反射率因子、多普勒速度、多普勒频谱宽度、差分反射率、差分传播相位、特定差分相位和互相关系数。相控阵云雷达可用于检索以下信息:云底/云顶高度、云底/云顶温度、云厚度、云层数量、冷凝水的相态识别、云水/云冰含量剖面、雨水含量剖面和雨滴谱剖面。

（7）微型测雨雷达

型号：METEK MRR

参数：水滴大小分布、降雨率、液态水含量和特征下落速度的剖面图；频率24.23 GHz，工作模式FMCW（调频连续波）

（8）微波辐射计

型号：North Sky Dome, MWP967 KV

参数：0~10km气温、湿度、液态水含量、50~250m阶梯水汽浓度；总柱水汽(RMSE≤3 mm，0~500 mm)，总柱液态水(RMSE≤0.03 mm，0~20 mm)，云底高度；垂直方向，波段频率：22.235，22.50，23.035，23.835，25.00，26.235，28.0，30.0，51.25，51.760，52.28，52.8，53.34，53.85，54.4，54.94，55.50，56.02，56.66，57.29，57.96，58.80 GHz；温差±1K，相对湿度±10%，天顶视角。

（9）三旋翼无线电无人机

型号：Threerotor drone+Va isala RS41SGP radiosond e

参数：以2秒为间隔收集的空气温度、湿度、高度、混合比、露点温度和压力；地面以上高度< =5000米，时间分辨率为3小时。

（10）二维雨滴视频探测仪

型号：JR 2D

参数：降水粒子的形状、大小和终端速度，水滴范围从0.2毫米到8毫米，sonic 3D风传感器

参考文献：

Chen, X., Xu, X., Ma, Y., Wang, G., Chen, D., Cao, D., Xu, X., Zhang, Q., Li, L., Liu, Y., Liu, L., Li, M., Luo, S., Wang, X., & Hu, X. (2024). Investigation of Precipitation Process in the Water Vapor Channel of the Yarlung Zsangbo Grand Canyon. Bulletin of the American Meteorological Society, 105(2), E370-E386. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-23-0120.1