内蒙古中部地区2005-2008年人工增雨的减灾效益分析

概述了内蒙古自治区中部地区开展人工增雨的规模、作业待点、人工增雨减灾效果、催化方法和飞机播撒技术。对内蒙古中部地区人工增雨作业的效益进行了分析,并针对各地区的人工增雨作业提出了建议。事实证明：人工影响天气作业是内蒙古地区气象灾害减灾、促进农牧业发展、改善自然生态环境的一项具有潜力的措施。     

适合飞机人工增雨作业天气系统的雷达回波特征分析

应用2004～2005年沈阳辉山新一代天气雷达资料和常规气象资料,对实施飞机人工增雨作业的天气系统、增雨作业云系及其雷达回波特征进行了归纳和分析,并提出了飞机人工增雨作业条件和作业时机、作业区域等判别方法,为实施飞机人工增雨作业提供科学依据。     

开发广东省空中水资源的战略思考

从干旱和水资源状况出发，探讨了广东省开发空中水资源的必要性。从理论、技术、实践和人工增雨潜力等方面分析了广东省实施人工增雨，开发空中水资源的可行性。结合目前人工增雨现状和存在的问题，提出了广东省开发空中水资源的战略对策。     

人工增雨综合技术研究

"人工增雨综合技术预研究"项目对人工增雨云水资源的开发潜力、人工增雨的科学模型及其数值模拟、人工增雨监测识别技术、人工增雨催化作业技术、人工增雨外场试验的科学设计和南方夏季对流云人工增雨潜力区识别技术等方面进行了综合研究,在此基础上初步优选和集成了人工增雨成套技术,并在抗旱型和蓄水型人工增雨外场试验中进行了初步应用,取得了较好的实用效果.     

关于地面人工影响天气工作的调查与思考

近年来，东营市人工防雹增雨工作在抗旱增雨、防雹减灾、缓解水资源短缺、生态环境建设等方面发挥着越来越重要的作用。东营市也是山东省开展人工防雹增雨工作比较早的地区之一，在许多方面具有较强的代表性和普遍性。笔者对东营市的人工防雹增雨工作的开展情况进行了调查研究，结合工作实际，提出了人工防雹增雨工作的发展思路。     

人工增雨用12(-V)起爆器的使用和维护

近年来,人工增雨工作越来越受到各级政府的重视,特别是在新世纪,我国计划大力开发空中水资源,作为地面人工增雨作业工具气象火箭可能会迅速发展,而正确规范地操作使用对成功实施人工增雨工作十分重要.     

广东春季降水特征和人工增雨作业条件分析中多普勒雷达产品应用

利用广东省新一代天气雷达径向速度和基本反射率及其衍生产品,对具有人工增雨潜力的降水过程径向速度特征进行了分型,对各种类型径向速度和对应的反射率及衍生产品参数进行了统计分析,提出了广东中北部春季不同的径向速度特征对应不同的降水云系,应采用不同的人工增雨作业方式。通过对回波顶高度和温度的分析,归纳出广东中北部春季人工增雨的作业高度。还分析了春季广东中北部有利于降水的有效对流位能以及影响系统、水汽等天气条件,举例说明新一代天气雷达各种产品在人工增雨作业中的综合应用。     

飞机人工增雨飞行气象保障问题

近年来,山东省旱灾严重。省委、省政府决定把飞机人工增雨作为春、秋季抗旱、缓解水资源不足的一条长期的立体抗旱措施。1989年以来,军区空军已圆满地保障山东省飞机人工增雨65架次,为缓解山东旱情,发展山东经济做出了贡献。1 人工增雨的气象保障特点1.1 人工增雨的任务特点飞机人工增雨是由山东省人工降雨办公室组织实施的。办公室同志负责选择有利天气形势,提出作业时段和区域,军区空军具体负责作业的气象保障。飞行部队有一架飞机执行常备人工增雨计划,由于春、秋季节转折性天气预报难度大,飞行任务往往来得较急促是人工增雨任务的重要特点。     

黄河上游降水的时空变化及其环流特征

分析了黄河上游降水的时空变化及影响黄河上游降水的环流特征，指出河曲地区是黄河上游降水资源最丰富的地区。4月下旬到10月中旬河曲地区均可进行人工增雨作业，其中7月上旬和9月上旬是河曲地区人工增雨的最佳时期。     

论河南省人工增雨抗旱减灾的可行性

依据人工增雨理论，综合我省多年的试验、研究和建设的成果，阐述了我省实施人工增雨的自然条件和技术能力。从理论和实际多方面说明了我省开展人工增雨，开发空中云水资源的可行性。     

一次高原强降水过程及其云物理结构的数值模拟

本文利用中尺度WRF数值模式,对2010年8月7—8日发生在青藏高原东部一次强降水过程进行数值模拟,利用常规观测资料、FY卫星云图和数值模拟结果对此次强降水过程的宏微观演变特征和降水机制进行分析。本次模拟选用Milbrandt-Yau(MY)微物理方案,有较为完整的双参数计算过程,较为全面地考虑了各类云物理过程,对云微物理结构的描述和处理精细而复杂。结果表明,此次强对流降水发生在副热带高压与南亚高压相连、中高纬短波槽分裂南下、并与西南暖湿气流相遇形成低涡切变线的有利天气形势下,西南暖湿气流带来大量水汽、降水区存在大量不稳定能量、以及低层辐合高层辐散的高低空配置为暴雨发生发展提供了必要条件。WRF模式较好地模拟出了此次强降水过程的降水落区、降水中心和降水量级,对青海平安和甘南上空云团合并过程、强对流云团范围也模拟较好。对云微物理结构的分析结果表明,此次对流云降水为冷云降水,暖层浅薄,冰相粒子丰富,其中霰粒对过冷水的碰冻能力最强,使得其含量远大于冰雪晶含量,其融化是雨水的主要来源。雪晶含量最少,或与其碰冻过冷水能力较弱有关。     

夏季催化对流云雷达回波特征对比分析

对"江淮地区对流云人工增雨外场试验"中3次催化作业过程,催化云和对比云新一代天气雷达回波特征的对比分析结果表明:催化云的平均维持时间比对比云长51.2%,平均回波面积比对比云多17%,催化云每个体扫的平均总液态含水量要高于对比云,整个维持时间的总液态含水量高出对比云46%.从而认为:催化作业可以达到增加回波面积,延长回波的持续时间,增加云中液态含水量的目的.并且,从其中一组对比中发现,对流云催化作业要掌握好催化时机,对于处在减弱期的对流云,催化作业达不到增加含水量、延长生命期的目的.     

东亚夏季气溶胶—云—降水分布特征及其相互影响的资料分析

东亚季风气候受到自然因素和人类活动的共同影响,而人类活动因子中气溶胶的作用尤为关键,采用诊断分析的手段研究东亚地区气溶胶的特征及其与云和降水的相互关系具有重要的科学意义。本文利用MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)气溶胶和云资料以及TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)降水数据,分析了东亚夏季气溶胶、云、降水的时空分布特征,研究了气溶胶与云和降水的相互关系。结果表明:中国四个典型地区(珠三角、长三角、四川盆地、京津唐)2001～2011年夏季(6～8月)平均气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)变化范围为0.40～0.68,云光学厚度平均值为18.7～23.6,水云云滴有效粒子半径在20.2～25.6 μm,冰云有效粒子半径在12.9～15.3 μm,云水路径为222.2～243.8 g m-2,降水强度平均值3.6～8.6 mm d-1;珠三角气溶胶光学厚度有显著降低趋势,年倾向为-3.31%,四川盆地云滴有效粒子半径(冰云、水云)和云水路径年变化趋势为-0.42%、-0.49%和-1.26%,京津唐夏季降水量年增幅为3.24%。气溶胶光学厚度和云光学厚度呈正相关,相关系数最大为0.77;在相对湿度较低(30%～50%)情况下,气溶胶光学厚度与云滴有效粒子半径呈负相关;气溶胶光学厚度与云水路径呈正相关,相关系数最大为0.92;相对于低污染情况(AOD<0.5),高污染情况(AOD>0.5)下出现大雨(>10 mm d-1)的频率增加了6.6%～19.1%,小雨(<1 mm d-1)的频率减少了0.72%～7.3%。在水汽含量较少的情况下,气溶胶的增加导致云滴有效粒子半径的减少;气溶胶增强了南方地区的对流性降水,抑制了北方地区层云降水。     

东北地区一次积层混合云过程的数值模拟

积层混合云是中国主要的降水云型之一,它的动力和热力特征比单一的层状云或对流云都要复杂。利用NCEP的 1°×1°再分析资料,通过WRF模式对东北地区一次典型积层混合云过程进行数值模拟,通过对模拟结果分析并结合实际资料,从热力和动力方面研究了积层混合云的形成过程。结果表明：从稳定性上分析,此次过程属于潜在不稳定型,在积云初始生成时,对流有效位能并不大,假相当位温随着高度递减,有利于对流的发展;在积云嵌入大片层状云的过程中,水汽高低空辐合辐散场的变化起了决定性作用,热力作用为积层混合云过程提供了条件,动力因素起主要作用。     

GRAPES全球模式云方案的诊断研究

在对GRAPES全球预报系统（GRAPES_GFS）云预报性能进行诊断评估的基础上,对凝结（华）和蒸发等物理过程及对流卷出对云的影响过程进行改进和优化,旨在提高GRAPES_GFS云量及其特征量和降水的预报精度。通过研究GRAPES全球模式、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）和美国环境预报中心（NCEP）全球模式中3种云方案原理上的区别和联系,并将GRAPES_GFS预报结果与ECMWF第5代全球再分析资料（ERA5）做对比,分析云方案改进前后云量、云含水量、柱含水量等云宏观、微观物理量,降水量、向外长波辐射等基本物理量以及物理过程对温度和湿度的反馈倾向的预报性能,在此基础上对GRAPES_GFS原云方案进行改进。结果显示,云方案改进后,GRAPES_GFS在热带地区液水预报增大,云系和水成物垂直分布更合理;云量预报与ERA5预报结果更接近,特别是高云量预报的改进,使得热带向外长波辐射预报略有改进;低纬度地区日平均总降水量略有增大,特别是热带地区格点尺度降水增多较为明显,缓解了热带区域格点尺度降水预报偏小的现象。      

基于多源卫星资料的中国地区云宏微观特征研究

利用2007—2016年国际卫星云气候计划（International Satellite Cloud Climatology Project,ISCCP）、云和地球辐射能量系统（Clouds and the Earth''s Radiant Energy System,CERES）和中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）卫星反演云产品,对比分析了不同数据反演的中国地区云系结构的宏微观特征,并采用复合评价指标定量评估了不同数据之间时间和空间上的一致性。结果表明：三套卫星数据都能较好地反演出中国地区总云量呈南高北低、东高西低、夏高冬低的分布特征,但通过比较时间技巧（Temporal Skill,S_T）及空间技巧（Spatial Skill,S_S）复合评价指标及其各项分量发现,与MODIS相比,CERES与ISCCP数据反演的总云量时间序列演变特征明显更为一致,且其评分均有南方优于北方,夏季优于冬季的特征;进一步分析不同高度云量的S_T评分发现,CERES和ISCCP两套数据在南方地区的总云量差异主要来自于低云量的绝对偏差,而北方地区的偏差则同时存在于低云和中云;对比分析MODIS和CERES反演的云滴有效半径发现,高云对应的冰相云一致性较高,而中低云相对应的液相云的偏差则有夏季高于冬季的规律。针对夏季液相和冰相云滴粒径及概率密度分析则表明,相比CERES数据,MODIS对夏季液水和冰水粒子的有效半径在不同地区均有不同程度的高估,液（冰）水谱宽则更宽（窄）。     

台风“麦莎”活动期间TTL区域的物质分布特征分析

利用ECMWF逐6 h的ERA-Interim再分析资料,分析了台风"麦莎"的环流场、位势高度场以及涡度场随时间的演变,了解台风的发生发展过程。在此基础上,进一步分析了台风发生发展期间热带对流层顶(TTL,称为热带对流层到经流层的过渡带)区域的云覆盖情况和微量物质(臭氧、云冰、水汽)分布特征,并对其产生的原因进行了初步探究。结果表明:(1)台风活动强盛地区的TTL区域臭氧浓度相对较低。(2)台风活动期间TTL区域云冰和水汽的浓度明显升高,浓度的高值中心处于台风中心附近。(3)台风活动会使其上空TTL区域的云覆盖量增加,在TTL区域上存在一个云量的极值区。(4)台风引起的垂直运动造成了对流层和平流层之间的物质交换,进而对TTL区域的微量物质产生重要影响。     

单双参云微物理方案对强降水过程中云宏微观特征模拟的对比分析

将WRF3.9模式的16种云微物理方案分为单参、双参两组,分别对2016年6月30日—7月4日江淮流域的一次强降水过程进行模拟。首先利用逐小时观测降水对各组模拟降水进行评估,在此基础上利用FY-2G和CALIPSO云产品数据分别评估不同方案对降水过程中总云量、云垂直结构云水含量等宏微观特征的模拟性能。结果表明:选用不同的云微物理参数化方案均能较好地模拟出该次过程的雨带位置和中心降水强度,但不同方案对云宏微观特征的模拟结果有显著差异。分析两组试验对总云量的模拟结果发现,单参方案组除Kessler暖云方案对冰云过程描述不足导致模拟的总云量显著偏高外,其他单参方案和所有双参方案均能模拟出强降水过程中总云量的时空演变特征。从云覆盖率和云水含量的垂直分布特征来看,单参方案组对600 h Pa以下中低层暖云的模拟稳定性整体略优于双参方案组;而对200～500 h Pa的冰相云模拟结果相反,双参方案组比单参试验组模拟的固水含量更加集中。将各层云覆盖率与CALIPSO云产品的对比也发现,对于低层暖云降水过程,选择如WSM3单参云微物理方案比双参方案得到的模拟云量更加接近实况,而对于以深对流为主要运动特征的冷云降水过程,选择如WDM5或WDM6这样双参云微物理方案模拟得出的高云量值更加稳定,误差也更小。     

雷达反射率因子在中尺度云分辨模式初始化中的应用Ⅰ：云微物理量和垂直速度的反演

对于水平网格距小于10 km的高分辨率非静力平衡的显式云分辨模式,云微物理量的初始化以及物理量之间的相互协调是十分重要的,并且一直是云分析领域的一个难题。考虑在云雨处于定常状态的前提下,根据暖云过程,可得到云中水成物之间相互转化以及与垂直速度的约束关系,而雨水含量跟雷达反射率因子(Z)有关。因此,采用合肥新一代天气雷达2003年7月5日02时(北京时)的观测资料,针对雷达探测的特点对雷达原始数据进行了坐标转换,并进行了插值处理和简单的质量控制,然后依据Z-qr关系和定常暖云方案,反演了雨水混合比(qr)、云水混合比(qc)、水汽混合比(qv)和垂直速度(w)。结果表明,由此得到的雷达回波主要特征及量值分布与雷达站的CAPPI图像基本一致;水汽、云水、雨水和垂直速度量值大小的分布与雷达回波强度的分布也是吻合的,体现出了云中水成物和垂直速度的三维分布结构;各物理量的量值也符合梅雨锋暴雨的特点,梅雨锋积层混合云系中层状云和对流云的差别十分明显。在较强的回波区,雨水在6 km以下含量较大,最大值位于4 km左右,可超过3.0 g/kg;上升速度在5 km左右最大,最大值超过5 m/s;云水含量大值区位于5 km以上,在7 km高度上达到最大,超过3.0 g/kg;雨滴末速度虽然上下比较一致,一般几米每秒,但在5 km左右为大值区。     

2013年内蒙古中部地区飞机增雨过程中云水资源特征分析

利用NCEP再分析资料、地面观测等资料,探讨了2013年内蒙古中部地区飞机增雨过程云水资源特征,并通过对比分析给出了适合飞机人工增雨作业的空中水汽和水凝物背景特征。结果表明:(1)夏季,单位面积地区上空整层大气水汽含量在30mm以上、云水含量2.0mm以上、小时凝结量在1.0mm以上时有利于实施增雨作业。有利作业过程水汽通量较大,作业区大部为较明显的水汽辐合,准饱和区水平范围较大,垂直方向准饱和区厚度在3.0km以上,云底高度在1.0km左右。(2)对于一次天气过程,水凝物总量为水汽总量的10%左右,源源不断的水汽输入与凝结是过程中水汽和水凝物的主要来源,有利于作业天气过程的水凝物含量明显偏多。文章的结论对内蒙古中部地区飞机人工增雨作业具有参考意义。