雨滴的形状是雨滴最基础的微物理特征之一，其对双偏振雷达遥感观测，数值模式中雨滴之间碰并的参数化等均具有重要意义。然而目前我们对雨滴的形状影响因素的认知还非常匮乏。本研究主要围绕两个科学问题开展研究：（1）如何利用二维视频雨滴谱仪结合新的反演手段获取雨滴更为真实的形状？（2）雨滴形态变化如何受到湍流的影响？
本研究首先基于二维视频雨滴谱仪针对雨滴的正交观测，基于变分反演得到了更为精确的雨滴轴比关系，有效克服了传统观测中雨滴轴比的高估问题。在得到雨滴更准确形状的基础上，研究利用多年二维视频雨滴谱仪的观测数据，进一步研究了雨滴形状等典型微物理参数在湍流环境中的变化规律。结果表明，强湍流（如台风眼墙、极端降水、雷暴等）环境中雨滴形态明显偏离平衡态，且大雨滴的形状存在变圆趋势，即强湍流促使大雨滴的轴比明显升高。同时，强湍流环境下，雨滴的摆动更加剧烈、下落速度更慢，大雨滴受强湍流的影响更为明显。
研究揭示了湍流对雨滴形态的影响，进一步提升了对雨滴物理特征变化规律的基础认识，为强湍流环境下的降水遥感算法开发提供了新的角度。同时，也可为数值模式微物理参数化方案中雨滴和雨滴、云滴之间碰并效率的计算提供观测支撑。
Reference:
_{[1] Zheng, H., Zhang, Y., Li, H., Wu, Z., & Zhou, Z. (2023). Revisiting Raindrop Axis Ratios Based on 3D Oblate Spheroidal Reconstruction: 2D Video Disdrometer Observations During Tropical Cyclone Passages. Geophysical Research Letters, 50(9), e2023GL103281. https://doi.org/10.1029/2023GL103281
[2] Zheng, H., Zhang, Y., Li, H., Wu, Z., Xie, Y., & Zhang, L. (2024). Raindrop Deformation in Turbulence. Geophysical Research Letters, 51(9), e2024GL108627. https://doi.org/10.1029/2024GL108627}

雨滴形状,湍流,二维视频雨滴谱仪,双偏振雷达