冰雹是全球主要的对流天气现象之一，会对农作物、车辆和基础设施造成严重损害，甚至威胁人类安全（Cecil和Blankenship，2012；Punge和Kunz，2016；Martius等，2018；Prein和Holland，2018；Allen等，2020）。在中国，冰雹被定义为“直径大于2毫米的球形、圆锥形或不规则冰块形式的固态降水”（中国气象局，2017）。根据直径不同，冰雹被分为四类：小冰雹（直径<5毫米）、中冰雹（5毫米≤直径<20毫米）、大冰雹（20毫米≤直径<50毫米）和特大冰雹（直径≥50毫米）（中国气象局，2011）。在美国，冰雹被定义为“从对流云中降落的最大直径超过5毫米的冻结水滴”（美国气象学会，2012）。直径在5-25.4毫米之间的冰雹颗粒被归类为次严重冰雹，而直径≥25.4毫米的冰雹被视为严重冰雹（2010年1月之前的严重冰雹标准为直径≥19.1毫米）。此外，直径<19毫米的冰雹事件通常不包括在美国的严重天气数据库中，除非它们造成了财产/农业损失和/或人员伤亡（NOAA，2021）。
多种对流系统可以产生冰雹（Gallus等，2008；Smith等，2012；Punge和Kunz，2016）。例如，在美国，特大冰雹（直径≥50毫米）与超级单体风暴有关（Smith等，2012；Ashley等，2019）。同样，在欧洲，直径≥50毫米的冰雹颗粒常与组织良好的超级单体或线性对流相关（Púčik等，2015）。相比之下，亚洲的高原和山区通常经历较小规模的冰雹（直径<20毫米）（Xie等，2010；Ni等，2017），一些冰雹风暴表现出脉冲风暴特征——即空间尺度小、发展迅速、持续时间短、组织结构松散（Byers和Braham，1949；Miller和Mote，2017）。
许多研究使用地面观测数据评估了基于雷达的冰雹识别方法。其中最常用的指标包括冰雹的最大预期大小（MESH）、垂直积分液态水含量（VIL）密度和冰雹差分反射率（H_DR）（Aydin等，1986；Amburn和Wolf，1997；Depue等，2007；Murillo和Homeyer，2019）。MESH（Witt等，1998）主要通过反射率和温度加权来估计冰雹大小，并显示出一定的操作技能，尽管它可能高估小冰雹并低估大冰雹（Picca和Ryzhkov，2012；Ortega，2018；Vasquez和Liu，2024，以下简称VL24）。VIL密度（定义为VIL除以回波深度）也被提出作为一种有效的冰雹指标（Billet等，1997；Amburn和Wolf，1997；Murillo和Homeyer，2019；Pilorz等，2022；Rigo和Farnell Barqué，2024），尽管其作为独立指标的性能仍有争议（Edwards和Thompson，1998；Stefan和Barbu，2018）。H_DR基于冰雹和雨滴之间的双极化散射差异进行识别；例如，Depue等（2007）报告称H_DR≥21 dB与大冰雹（直径≥19毫米）有统计关联，较高值通常对应更具破坏性的冰雹。与S波段雷达相比，C波段系统更容易受到融化的冰雹和霰弹的共振散射以及更强的衰减影响。因此，C波段观测中的冰雹区域往往表现出较高的差分反射率（Z_DR）和较低的相关系数（CC）（Anderson等，2011；Dolan等，2013；Kaltenboeck和Ryzhkov，2013），这意味着为S波段雷达开发的经验性冰雹阈值可能不直接适用于C波段系统（Anderson等，2011）。尽管这些雷达指标被广泛使用，但它们在高海拔地区可靠识别小到中等规模冰雹的能力仍需进一步探索。
雨滴大小分布（DSD）是降水的基本微物理特性（Wen等，2016；Ryu等，2021），它影响基于雷达的定量降水估计和数值天气预报模型中的雨滴微物理参数化（Lee和Zawadzki，2005；Lee等，2023；Gou等，2023）。它描述了单位体积内雨滴数量浓度随雨滴直径的变化，其时空变化由云微物理过程和中尺度气象条件决定（Bruintjes，1999；Dzotsi等，2014；Thomas等，2021）。在高海拔地区，较低的空气压力和密度会增加下落雨滴的终端速度，从而增强碰撞动能并促进雨滴破碎——进而增加小雨滴的浓度（Beard，1977；Porcù等，2014）。这些效应进一步影响聚合和蒸发等微物理过程（Penide等，2013；Das等，2017）。以往的研究使用雨滴计和/或Micro Rain Radar（MRR）观测数据分析了高原和山区降水事件中的DSD特征（Porcù等，2014；Das等，2017；Thomas等，2021；Zeng等，2022）。然而，很少有研究关注冰雹降落前后DSD特征的变化，导致对冰雹发生相关动态变化的了解有限。在这方面取得进展对于提高人工冰雹抑制效果评估至关重要。
威宁县位于中国西南部云南-贵州高原东部（图1），每年平均有15-30个冰雹天气日（Zhang等，2019）。冰雹灾害对烟草叶的产量和质量造成严重影响，严重年份受影响面积平均超过10,000公顷，经济损失超过4000万元人民币（Zhang等，2021）。近年来，随着中国气象局（CMA）观测能力的不断提升，中国西南部逐渐建立了C波段操作雷达和地面气象站网络。2022年，其中几个雷达升级为双极化功能。此外，在威宁县建立了一个冰雹研究野外观测基地，部署了十个雨滴计和十个MRR（图1）。这些新的观测设施为威宁地区的冰雹风暴研究提供了宝贵的数据集。
本研究利用2022年至2024年间威宁地区的多平台综合观测数据，定量分析了冰雹事件的统计特征。主要科学问题如下：（1）威宁地区的冰雹典型大小和空间密度是多少？（2）操作雷达检测到的冰雹风暴的对流特征是什么？（3）基于雷达的指标在威宁地区识别冰雹发生或估计冰雹大小的效果如何？（4）冰雹降落前后近地面DSD特征如何变化？通过这些分析，本研究旨在提高对云南-贵州高原冰雹过程的理解，并提升该地区的冰雹检测和预警能力。本文的其余部分安排如下：第2节描述数据和方法，第3节展示结果和讨论，第4节提供结论。
