六盘山区积层混合云和降水垂直结构特征分析

doi:10.11755/j.issn.1006-7639-2026-03-0461

干旱气象 ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (3): 461-469.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639-2026-03-0461

六盘山区积层混合云和降水垂直结构特征分析

邓佩云¹^,²(), 田磊¹^,²(), 林彤¹^,², 陈家福³, 杨婧⁴, 杨萌⁵, 朱浩然¹^,²

¹ 中国气象局固原人工影响天气与云物理野外科学试验基地，宁夏银川 750002
² 六盘山大气科学宁夏回族自治区野外科学观测研究站，宁夏银川 750002
³ 成都信息工程大学，四川成都 610225
⁴ 宁夏回族自治区气象台，宁夏银川 750002
⁵ 四川省宜宾市气象局，四川宜宾 644000

收稿日期:2025-08-14 修回日期:2026-01-22 出版日期:2026-06-30 发布日期:2026-07-16
通讯作者: 田磊（1984—），男，甘肃武威人，高级工程师，主要从事人工影响天气研究。E-mail： tianl419@163.com。
作者简介:邓佩云（1993—），女，宁夏固原人，工程师，主要从事大气物理学与人工影响天气研究。E-mail： dengpy734785297@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(42575076);国家自然科学基金区域创新发展联合基金项目(U22A20577);宁夏自然科学基金项目(2026AAC030569)

Analysis of vertical structure features of stratiform and convective mixed clouds and precipitation over Liupan Mountain area

DENG Peiyun¹^,²(), TIAN Lei¹^,²(), LIN Tong¹^,², CHEN Jiafu³, YANG Jing⁴, YANG Meng⁵, ZHU Haoran¹^,²

¹ Guyuan Field Research Station for Weather Modification and Cloud Physics， China Meteorological Administration， Yinchuan 750002， China
² Liupanshan Atmospheric Science Field Observation and Research Station in Ningxia Hui Autonomous Region， Yinchuan 750002， China
³ Chengdu University of Information Technology， Chengdu 610225， China
⁴ Ningxia Hui Autonomous Region Meteorological Observatory， Yinchuan 750002， China
⁵ Yibin Meteorological Bureau of Sichuan Province， Yibin 644000， Sichuan， China

Received:2025-08-14 Revised:2026-01-22 Online:2026-06-30 Published:2026-07-16

摘要/Abstract

摘要：

六盘山区积层混合云降水频发，明晰其云垂直结构特征及山地地形影响机制，对提升当地人工影响天气作业能力具有重要意义。本文选取20次积层混合云小雨过程及典型个例，基于Ka波段云雷达、X波段天气雷达、ERA5再分析及微波辐射计等多源资料，系统分析云宏观结构特征、回波强度分布及动力和水汽条件的空间差异。结果表明，六盘山站累计降水量和降水持续时间显著高于东坡大湾站与西坡隆德站，云垂直结构与降水变化在时间和空间上具有良好对应关系，并呈明显的地形分异特征。六盘山站云顶高度、云厚及回波强度均显著高于坡地站点。六盘山区积层混合云小雨过程中，云垂直结构同时具有层状云与对流云特征，在较稳定降水阶段，4~5 km处存在明显0 ℃层亮带结构，中低层（亮带下方）为主要降水贡献区，回波强度平均值为4.1~9.2 dBZ。降水高发阶段云层厚度显著增加，低层强回波区明显增强。典型降水个例分析表明，高低空环流耦合与副热带高压外围水汽输送为降水提供必要的动力和水汽条件，地形通过动力抬升及迎风坡效应调制云体垂直结构，其中东坡水汽供应及云液态水累积能力显著优于西坡，是造成降水空间差异的重要原因。

关键词: 六盘山区, 云雷达, 积层混合云, 云垂直结构

Abstract:

Stratiform-convective mixed cloud precipitation occurs frequently in the Liupanshan region. Understanding the vertical structure characteristics of clouds and the influence mechanism of mountainous topography is of great importance for improving local weather modification operations. Based on multi-source observations from Ka-band cloud radar, X-band weather radar, ERA5 reanalysis, and microwave radiometers, this study selected 20 light precipitation processes associated with stratiform-convective mixed clouds and systematically analyzed the spatial differences in cloud macroscopic structures, radar reflectivity characteristics, and dynamic and water vapor conditions. The results show that the cumulative precipitation amount and precipitation duration at Liupanshan Station are significantly higher than those at Dawan Station on the eastern slope and Longde Station on the western slope. The vertical structure of clouds shows a good spatiotemporal correspondence with precipitation and exhibits evident topographic differentiation. Cloud-top height, cloud thickness, and radar reflectivity at Liupanshan Station are significantly greater than those at the slope stations. During light precipitation processes of stratiform-convective mixed clouds in the Liupanshan Mountain area, the cloud vertical structure exhibits characteristics of both stratiform and convective clouds. During relatively stable precipitation periods, a distinct 0 °C bright band appears at 4-5 km altitude. The middle and lower layers below the bright band serve as the main precipitation contribution region, with a mean radar reflectivity of 4.1-9.2 dBZ. During periods of frequent precipitation, cloud thickness increases significantly, and the intensity of strong radar echoes in the lower layers is markedly enhanced. Typical precipitation case analysis indicates that the coupling of upper- and lower-level circulation and water vapor transport associated with the periphery of the subtropical high provides necessary dynamic and moisture conditions for precipitation. Topography modulates the cloud vertical structure through dynamic lifting and windward slope effects. The water vapor supply and cloud liquid water accumulation capacity on the eastern slope are significantly stronger than those on the western slope, which is an important cause of spatial differences in precipitation.

Key words: Liupan Mountain area, cloud radar, stratiform and convective mixed clouds, vertical structure of cloud

中图分类号:

P481

邓佩云, 田磊, 林彤, 陈家福, 杨婧, 杨萌, 朱浩然. 六盘山区积层混合云和降水垂直结构特征分析[J]. 干旱气象, 2026, 44(3): 461-469.

DENG Peiyun, TIAN Lei, LIN Tong, CHEN Jiafu, YANG Jing, YANG Meng, ZHU Haoran. Analysis of vertical structure features of stratiform and convective mixed clouds and precipitation over Liupan Mountain area[J]. Journal of Arid Meteorology, 2026, 44(3): 461-469.

图/表 9

图1 六盘山区地形（填色，单位：m）及站点（黑色点）分布

Fig.1 Topographic （the color shaded， Unit： m） and distribution of stations （black dots） in the Liupan Mountain area

表1 基本站点、仪器信息

Tab.1 Information of stations and instruments

站点	海拔/m	位置	仪器
六盘山国家基准气候站	2 845.2	六盘山山顶	HT101型Ka波段云雷达
隆德国家基本气象站	2 078.6	六盘山西坡	HT101型Ka波段云雷达
隆德国家基本气象站	2 078.6	六盘山西坡	RPG-HATPRO-G4型微波辐射计
大湾站	1 981.0	六盘山东坡	HT101型Ka波段云雷达
孟塬站	1 758.0	彭阳县东部	PR11D型X波段天气雷达
泾源站	1 984.2	六盘山东坡	QFW-6000型微波辐射计

表2 六盘山区积层混合云结构特征

Tab.2 Structure characteristics of stratiform mixed clouds in the Liupanshan Mountain area

站点	云层数	云顶高度/km	云厚度/km	回波强度/dBZ	平均云顶高度/km	平均云厚度/km	平均回波强度/dBZ
六盘山站	1~4	5.2~13.0	2.4~9.7	2.4~24.7	8.5	5.7	9.2
大湾站	1~3	4.8~13.0	2.8~11.0	1.3~18.4	5.8	3.9	4.5
隆德站	1~3	4.4~13.0	2.2~10.9	1.1~17.2	5.7	3.7	4.1

图2 六盘山（a）、大湾（b）及隆德（c）站积层混合云降水期间云回波强度逐分钟廓线及3站平均回波强度廓线（d）

Fig.2 Minute-resolution vertical profiles of radar reflectivity during stratiform-convective mixed precipitation at Liupanshan (a), Dawan (b), and Longde (c) stations, and the mean reflectivity profile of the three stations (d)

图3 2021年9月25日08：00 500 hPa（a）、700 hPa（b）位势高度场（黑色实线，单位：dagpm）和温度场（红色虚线，单位：℃）（蓝色框线为六盘山区）

Fig.3 The geopotential height field （black solid lines， Unit： dagpm） and temperature field （red dashed lines， Unit： ℃） at 500 hPa （a） and 700 hPa （b） at 08：00 on 25 September 2021 （The blue box is the Liupan Mountain area）

图4 2021年9月25日六盘山区累计雨量空间分布（a，单位：mm）及14:00 X波段雷达组合反射率（b，单位：dBZ）

Fig.4 Spatial distribution of accumulated precipitation in the Liupanshan Mountain area (a, Unit: mm) and composite reflectivity from the X-band radar at 14:00 (b, Unit: dBZ) on 25 September 2021

图5 2021年9月25日06:00—18:00六盘山（a、d、g）、大湾（b、e、h）、隆德（c、f、i）站云雷达回波强度（a、b、c）、径向速度（d、e、f）及云液态水含量（g、h、i）剖面（黑色虚线分别为降水开始、结束时刻）

Fig. 5 Vertical profiles of radar reflectivity (a, b, c), radial velocity (d, e, f), and cloud liquid water content (g, h, i) from cloud radar at Liupanshan (a, d, g), Dawan (b, e, h), and Longde (c, f, i) stations from 06:00 to 18:00 on 25 September 2021 (The black dashed lines indicate the start and end times of precipitation, respectively)

图6 2021年9月25日14：00 500 hPa（a）、700 hPa（b）、850 hPa（c）风场（风矢，单位：m·s-1）及水汽通量（填色，单位：g·cm-1·hPa-1·s-1）（红色圆点1、2、3分别为六盘山、大湾、隆德站）

Fig.6 Wind fields （vectors， Unit： m·s-1） and water vapor flux （the color shaded， Unit： g·cm-1·hPa-1·s-1） at 500 hPa （a）， 700 hPa （b）， and 850 hPa （c） at 14：00 on 25 September 2021 （The red dots 1， 2， and 3 denote Liupanshan， Dawan， and Longde stations， respectively）

图7 2021年9月25日 06：00—16：00隆德、泾源站水汽含量及云液态水含量变化

Fig.7 Variation of water vapor content and LWC of Longde and Jingyuan stations from 06：00 to 18：00 on 25 September 2021

参考文献 31

[1]	柏庆顺, 颜鹏程, 蔡迪花, 等, 2019. 近56 a中国西北地区不同强度干旱的年代际变化特征[J]. 干旱气象, 37(5): 722-728.
[2]	陈羿辰, 金永利, 丁德平, 等, 2018. 毫米波测云雷达在降雪观测中的应用初步分析[J]. 大气科学, 42(1): 134-149.
[3]	邓佩云, 常倬林, 何佳, 等, 2024. 六盘山地区大气水汽的时空差异与驱动因子分析[J]. 干旱气象, 42(3): 376-384.
[4]	邓佩云, 桑建人, 杨萌, 等, 2021. 近30年六盘山东与西坡降水及空中水汽条件差异特征分析[J]. 气象科技, 49(1): 77-85.
[5]	弗雷德里克·法布里, 2021. 雷达气象学:原理与实践[M]. 苏德斌,肖辉,译. 北京: 气象出版社:29-30.
[6]	高翠翠, 方乐锌, 李昀英, 等, 2015. 1985—2011年中国不同类型云发生频率、持续时数及伴随降水概率[J]. 暴雨灾害, 34(3): 206-214.
[7]	郭立平, 刘姝, 李敬海, 等, 2024. 毫米波云雷达在高影响天气中的预警应用[J]. 干旱气象, 42(3): 465-472.
[8]	郭欣, 郭学良, 付丹红, 等, 2013. 钟形地形动力抬升和重力波传播与地形云和降水形成关系研究[J]. 大气科学, 37(4): 786-800.
[9]	李艳伟, 牛生杰, 罗宁, 等, 2009a. 积云并合扩展层化型积层混合云的数值模拟分析[J]. 地球物理学报, 52(5): 1 165-1 175.
[10]	李艳伟, 牛生杰, 罗宁, 等, 2009b. 山地对流云并合形成积层混合云的过程分析[J]. 气象科学, 29(2): 157-164.
[11]	刘黎平, 2021. 毫米波云雷达观测和反演云降水微物理及动力参数方法研究进展[J]. 暴雨灾害, 40(3): 231-242.
[12]	刘卫国, 刘奇俊, 2007. 祁连山夏季地形云结构和云微物理过程的模拟研究(Ⅱ):云微物理过程和地形影响[J]. 高原气象, 26(1): 16-29.
[13]	刘香娥, 高茜, 何晖, 等, 2020. 一次积-层混合云系垂直结构和降水机制的飞机观测资料分析与数值模拟[J]. 气象学报, 78(2): 277-288.
[14]	刘屹岷, 燕亚菲, 吕建华, 等, 2018. 基于CloudSat/CALIPSO卫星资料的青藏高原云辐射及降水的研究进展[J]. 大气科学, 42(4): 847-858.
[15]	邵元亭, 刘奇俊, 荆志娟, 2013. 祁连山夏季地形云和降水宏微观结构的数值模拟[J]. 干旱气象, 31(1): 18-23.
[16]	唐林, 李琼, 黎祖贤, 等, 2020. 一次积层混合云云系微物理结构数值模拟与增雨条件分析[J]. 干旱气象, 38(1): 100-108.
[17]	陶涛, 舒志亮, 邓佩云, 等, 2025. 六盘山一次积层混合地形云宏微观特征观测分析[J]. 干旱气象, 43(2): 277-288.
[18]	王洪, 张佃国, 王文青, 等, 2022. 基于多源资料的积层混合云降水微物理特征[J]. 大气科学, 46(4): 886-902.
[19]	王卫民, 徐八林, 雷勇, 等, 2024. Ka波段毫米波云雷达对青藏高原东南缘降水回波的分析[J]. 气象, 50(3):291-302.
[20]	王喆, 王振会, 曹晓钟, 2016. 毫米波雷达与无线电探空对云垂直结构探测的一致性分析[J]. 气象学报, 74(5): 815-826.
[21]	向朔育, 李跃清, 2025. 基于GPM资料的东移高原涡降水云团结构分析[J]. 高原山地气象研究, 45(1): 20-31.
[22]	谢丽萍, 王德旺, 黄宁立, 等, 2016. 基于云雷达的大气0 ℃层亮带识别[J]. 干旱气象, 34(3): 472-480.
[23]	徐栋, 孔莹, 王澄海, 2016. 西北干旱区水汽收支变化及其与降水的关系[J]. 干旱气象, 34(3): 431-439.
[24]	杨俊梅, 孙鸿娉, 田晓婷, 等, 2024. 山西中部一次积层混合云降水微物理特征[J]. 沙漠与绿洲气象, 18(3): 24-31.
[25]	张佃国, 王烁, 郭学良, 等, 2020. 基于机载Ka波段云雷达和粒子测量系统同步观测的积层混合云对流泡特征[J]. 大气科学, 44(5):1023-1 038.
[26]	张培昌, 杜秉玉, 戴铁丕, 2001. 雷达气象学[M]. 北京: 气象出版社.
[27]	张沛, 姚展予, 贾烁, 等, 2020. 六盘山地区空中水资源特征及水凝物降水效率研究[J]. 大气科学, 44(2):421-434.
[28]	郑佳锋, 彭霆威, 刘艺华, 等, 2025. 福建山地地区的云垂直结构和时间变化特征研究[J]. 大气科学, 49(5): 1 243-1 257.
[29]	周亦凌, 姚展予, 2017. 一次积层混合云增雨作业天气条件分析和雷达回波效果检验[J]. 气象与环境科学, 40(1): 11-20.
[30]	AHMED F, SCHUMACHER C, 2015. Convective and stratiform components of the precipitation-moisture relationship[J]. Geophysical Research Letters, 42(23): 10 453-10 462.
[31]	RANDALL D, KHAIROUTDINOV M, ARAKAWA A, et al, 2003. Breaking the cloud parameterization deadlock[J]. Bulletin of the American Meteorological Society, 84(11): 1 547-1 564.

六盘山区积层混合云和降水垂直结构特征分析

Analysis of vertical structure features of stratiform and convective mixed clouds and precipitation over Liupan Mountain area

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 9

参考文献 31

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	张德玉, 胡树贞, 秦三杰, 张强, 白明, 庞成, 魏荣妮. 基于人工和地基器测数据的AI云识别方法[J]. 干旱气象, 2025, 43(5): 810-819.
[2]	郭立平, 刘姝, 李敬海, 曾妍婧. 毫米波云雷达在高影响天气中的预警应用[J]. 干旱气象, 2024, 42(3): 465-472.
[3]	李慧, 郑旭程, 苏立娟, 辛悦, 张杰. 基于毫米波云雷达的黄河流域内蒙古段云宏观特征分析[J]. 干旱气象, 2023, 41(3): 434-441.
[4]	徐路扬, 翟亮, 王媛媛, 雷蕾, 于波, 郝翠, 秦庆昌. 多源遥感数据在北京春季沙尘天气监测中的应用评估[J]. 干旱气象, 2023, 41(2): 318-327.
[5]	姬雪帅, 王丽婧, 郭宏, 康博思, 黄山江, 张曦丹, 郭旭晖. 基于多源观测资料对张家口一次雨雪天气降水相态特征的分析[J]. 干旱气象, 2022, 40(3): 507-515.
[6]	潘晓, 李得勤, 公颖, 徐迪, 白华, 崔锦. 基于CloudSat探测的辽宁地区夏季云系特征[J]. 干旱气象, 2020, 38(5): 716-725.
[7]	唐林, 李琼, 黎祖贤, 蔡淼, 蔡荣辉, 高沁. 一次积层混合云云系微物理结构数值模拟与增雨条件分析[J]. 干旱气象, 2020, 38(1): 100-108.
[8]	孙银川1,2，王素艳1,2，李浩3，郑广芬1，王璠2，官景得1. 宁夏六盘山区夏季避暑旅游气候舒适度分析[J]. 干旱气象, 2018, 36(6): 1035-.
[9]	李海飞，乐满，杨飞跃，王健，张文煜. 基于地基云雷达资料的淮南地区冬季云宏观特征[J]. 干旱气象, 2017, 35(6): 1011-1014.
[10]	孙丽，赵姝慧，张晋广，袁健，金博，宋怀宇，秦鑫，刘旸，房彬. 基于相对湿度阈值法的沈阳地区云垂直分布特征[J]. 干旱气象, 2017, 35(4): 619-625.
[11]	王德旺1，曲明星2，黄宁立1，谢潇1. 基于云雷达反射率因子的云宏观参量反演[J]. 干旱气象, 2016, 34(6): 1071-1077.
[12]	周黎明1，王庆1，龚佃利1，张洪生1，孙晶2. 2015年春季山东一场转折性降水微物理特征分析[J]. 干旱气象, 2016, 34(4): 678-684.
[13]	谢丽萍，王德旺，黄宁立，谢潇，刘飞，欧建军. 基于云雷达的大气0 ℃层亮带识别[J]. 干旱气象, 2016, 34(3): 472-480.
[14]	董春卿，苗爱梅，郭媛媛，张磊. 地形对山西垣曲“0729”特大暴雨影响的数值模拟分析[J]. 干旱气象, 2015, 33(3): 452-457.
[15]	陈海波, 严华生, 陈　文, 杜　鑫. 宁夏六盘山区多年降水的时空变化分析[J]. J4, 2009, 27(2): 103-110.