地面碘化银烟炉在山区人工增雨中的应用

2001～2002年6～7月连续两年，在中天山北坡山区的乌鲁木齐河和头屯河流域利用地面碘化银烟炉进行了播云催化地形云试验。本文主要介绍地面碘化银烟炉在山区增雨试验中的应用。     

人工影响天气飞机播云作业有效催化范围的模拟评估

针对人工影响天气飞机播云作业效果评估需求,提出一种基于拉格朗日粒子扩散模式FLEXPART-WRF的催化剂催化范围模拟评估方法.以典型催化剂碘化银为例,开发催化剂物理化学特性参数清单模块,结合飞机播云特点和模式源项特点,将飞机不规则线性播撒方式离散化为连续移动点源播撒方式,实现模式对飞机播云的模拟能力.通过对一次飞机播云作业的模拟试验,证实了模拟评估方法的可行性和有效性.     

人工增雪对冬麦冻害的影响

自１９７８年以来，在新疆北部沿天山一带对冬季层状云飞机播撒碘化银、干冰等冷云催化剂进行人工增雪作业，对１８个非播云年和１７个播云年的冬麦冻害做了对比，在播云期内冬小麦年平均冻害面积减少８０％以上。对３个主要因素（麦种改良、冬季气温升高和人工增雪）进行了分析，结果表明，人工播云是一个主要的因素。     

地面碘化银冰核发生器

·引言·碘化银至今还是应用最广泛的播云催化剂之一.碘化银冰核的发生方法基本可分为,溶液喷撒法、爆炸法、烟火法和溶液燃烧等四种.国外很少用前两种方法,原因是成核率比较低;后两种方法国外应用得很普遍.就后两种方法来说,一般认为溶液燃烧法比烟火法要经济,花费约为1与4之比.我国在人工影响天气方面对碘化银冰核的发生方法研究的还很不够,使用得最广泛而又最有效的是三七人工降雨弹.但其产生碘化银冰核的方法是爆炸法,成核率较之燃烧法要低;同时,只能在交通比较方便的地方使用,耗费的人力和物力都较大.     

含碘化银人工冰核检测问题

对中国人工影响天气中常用的几种碘化银催化剂的成核率做了比对，讨论了不同云室可能响应的主要冰核活化机制和混合云室检测误差来源，此外还给出了动态检测的尝试性结果。结果表明：碘化银类播云剂的检测除了应模拟冰核活化条件外，还应模拟冰核发生时的环境条件，当务之急是建造动态检测设备以取得更为接近实际的检测结果。     

碘化银播云的持续效应

澳大利亚进行播云试验地区及其附近地区降水记录的统计学考察强烈地显示出播撒的滞后效应。最明显的效应是增加了播撒日后1—3周的降水,从而使播撒成果的传统的统计学估算出现错误。通过与早期结果和地面播撒碘化银后冰核浓度持续增加的某些观测结果相比,可以说播撒的持续效应中包括了次生冰核的作用。如果是这样,那么次生冰核必定比碘化银本身能更有效地增加降水,因而推想可能有比迄今为止使用的方法更好的促进降水的方法。     

碘化银播撒对云和降水影响的中尺度数值模拟研究

通过在WRF (Weather Research and Forecasting) 中尺度天气数值模式中引入碘化银与云相互作用过程, 建立了中尺度播撒碘化银数值模式。研究了碘化银播撒对于中尺度对流天气过程中云和降水的影响, 研究了不同播撒部位、 播撒时间和播撒剂量情况下碘化银的扩散、 传输及其对云中水成物和降水量的影响。研究结果表明, 碘化银在云中的扩散传输过程与播撒的位置有很大关系, 在最大上升气流区播撒的碘化银能随着气流更快地扩散到云体上部过冷水含量丰富的区域, 播撒在云上层入流区和云下层入流区的碘化银扩散到云中过冷水区需要时间更长, 同时有大部分停留在云体边缘。碘化银能与云中过冷水相互作用, 消耗过冷水使云中冰晶数浓度明显增加, 从而使霰粒子转化减少, 过冷水更多地转化为雪粒子, 过冷水凝结释放出潜热使上升气流增强, 促进了对流发展。由于雨水含量的增加, 地面降水也出现增加。碘化银播撒率对地面降水量影响很大, 当播撒率为0.6 g/s时, 播撒对降水的影响时间超过4小时, 增雨的效果更好。播撒率为0.1 g/s时增雨效果不明显, 当播撒率为1.2 g/s 时, 对总降水可能出现抑止作用。对比碘化银播撒率为0.6 g/s时12小时地面增雨量, 在云上层入流区播撒碘化银试验中, 地面增雨量比对最大过冷水含量区的催化试验提高了48.7%, 最大上升气流区播撒试验增雨效果最好, 地面增雨量比在最大过冷水区域播撒提高了72.1%。     

古田水库地区人工降水试验效果统计分析

1975年和1977年4—7月,在福建古田水库地区进行了由小火箭携带介乙酸(MA)和碘化银(Agl)播云的人工降水试验,采用区域回归随机试验方案,利用统计方法检验效果。试验对象主要是系统天气影响下的降水性层状云和积状云,以三小时时段为试验单元,总共进行了62次随机试验,其中实际作业31次,对比试验31次。试验结果平均增加目标区雨量达40—78.7％,显著性水平α<0.0025。有效区域的范围可延伸到作业点下风方40—60公里远,层状云和积状云的有效范围区是不同的。对比区自然雨量强度小时,试验效果好,随着自然雨强的增大,效果变差。MA和Agl两种催化剂的播云效果,差异不显著。     

碘化银地面发生器增雨（雪）作业可行性及作业时机选择

设置于高山迎风坡的碘化银发行器增雨(雪)作业，其关键是上升气流时段的选择，上升气流关系着有效核入云效率。文章分析了碘化银地面发生器增雨(雪)作业的可行性和利用天气图、卫星云图、雷达和物理量计算等方法确定作业时机的可能与技术。     

层状云系催化增雨的中尺度模拟研究

利用PSU/NCAR中尺度模式MM5研究层状云碘化银催化后的区域外效应.在MM5中双参数显式云物理方案基础上,采用显式方法加入碘化银粒子的成核机制,建立碘化银粒子比含水量和数浓度预报方程.通过增加催化过程的程序模块,建立起一个中尺度人工催化系统.采用三重嵌套到3.3 km格距模拟了一次层状云系大范围降水,此个例-5℃到-10℃上碘化银催化试验结果表明碘化银在高空风的作用下向下风方输送并影响云内的微物理过程,碘化银持续作用时间为3h.大多数碘化银主要起凝华核作用,催化后冰晶增加主要靠凝华过程.催化后3h内在下风方区域80 km到240 km有10％～30％的增雨,出现催化区域外效应.     

层状云催化后过冷水分布与演变规律的数值模拟

在郭学良等(1999年)发展的层状云雨滴分档模式中加入冰晶繁生过程,模拟了碘化银和液态二氧化碳的催化效率以及催化后云中过冷水的分布与演变过程.结果表明:碘化银和液态二氧化碳在5200～5600 m高度上的催化效率相当,最大达到11.1%;液态二氧化碳在2600～3000 m高度层的催化效率明显增大,达到14.2%;模式云被催化后,云中云水含量在200 min都较未催化时增长0.05 g/m3以上,表现出云中过冷水被消耗后的恢复趋势;碘化银和液态二氧化碳对云体催化后,云中水汽含量减少0.5～2 g/m3,对过冷水的恢复作出贡献;催化过程使得模式云中雨滴浓度在210 rin时较未催化时减少73%,在240 min时较未催化时增加309%.得出了两点结论:(1)模式云被催化后,云中过冷水在200 rin表现出恢复趋势,云中水汽对过冷水的恢复过程作出了贡献;(2)在过冷水较多的区域播撒液态二氧化碳可以取得较好的催化效率.     

漫话冰核研究

在人工降水的试验研究中,冯内格特(Vonnegut)1946年发现碘化银的冰核作用,用碘化银搞人工降水比干冰简便经济得多,特别是可以在地面进行作业,因而很快便有了大量的野外试验,并取得了肯定的效果。格兰特(Grant)和埃利奥特(Elliott)曾对美国和澳大利亚一千多次地面碘化银烧烟试验进行了统计分析,指出作业效果同云顶温度的关系十分密切,在-20℃到-15℃间效果最好;低于-23℃,高于-11℃,效果都不明显。 碘化银影响的对象是过冷云。在过冷云中施撒人造冰核,可以在一定的温度范围内促发贝吉龙(Bergeroft)过程,从而有利于形成降水。目前对云中的“冰晶繁殖”过程还不完全清楚。不过,这种过程的存在大概会更有利于人工催化。相比起来,在暖云中施撒吸湿性粒子或水滴,作用究竟多大就有些含糊。根据某些研究来看,暖云中云滴的增大往往并不存在什么障碍,因此,通过人工增大云滴来改变暖云降水     

防雹工作对降水强度和降水量的影响

在评价防雹总效果时,现在的看法认为不仅要考虑防雹后所得到的收益,而且也要考虑用成冰物质播云引起副作用的问题。本文就防雹工作中引起影响降水状况和降水量的问题进行仔细探讨。作者从两方面来研究这个问题:一方面,研究播撒成冰引晶剂对单个作业云的降水量和强度的影响;另一方面,集中研究在防雹作业期间对防雹所在地区和其附近地区以及位于催化云主要移动方向上的地区的降水总量的影响。根据高山地球物理研究所北高加索防雹队的工作,通过对雷雹云演变雷达观测资料的分析,可以确定用碘化银和碘化铅等成冰剂进行影响后作业云的参数有以下的变化规律。作业(4—5分钟)后,由于冰晶化放出潜热,雷     

人工增雨降温机理的数值模拟研究: 对流云个例试验

为减轻夏季用电负荷,2004年我国许多省市实施了碘化银催化增雨降温作业。本文利用数值模拟方法讨论了强对流云(冰雹云)催化降温的机理。模拟结果表明,实施碘化银催化后,地面降雨量增加、降雹量减少、地面温度降低。催化使得云中冰晶、霰和雨水的含量增加,造成云雨蒸发、霰的融化(蒸发)及冰晶升华量增加,从而使空气温度降低。     

又一种冷云成核引晶剂——“间苯三酚”

在1949-1950年间,公认的过冷云、雾的冰晶试剂是干冰、碘化银和碘化铅.其后,近25年间在无机物中只找到一种在一定程度上能代替碘化银和碘化铅的物质,就是硫化铜.为了在有机物中寻找引晶剂曾作过大量的试验,后来发现间苯三酚能起冰核的作用.间苯三酚即1、3、5苯三酚C_6H_3(OH)_3·2H_2O,是一种菱形晶体(a=6.79?,b=8.1?,c=13.7?),在温度110℃时失去结     

暖底对流云催化的微物理和动力效应的数值模拟

为加深理解暖云底对流云降水形成的微物理机制,调查对这类对流云实施碘化银催化所能产生的微物理和动力效应,本文使用三维对流云模式(包含6种水成物:云滴、雨滴、冰晶、雪花、霰和冰雹),对2004年7月8日发生在我国江淮地区的一例对流云进行模拟,并开展碘化银催化试验。结果表明:(1)模式能够较好地模拟出实测风暴的回波结构。(2)云雨自动转化和霰粒子融化是两个最重要的成雨机制,产生的雨滴占雨滴总数量(质量)的67%(19%)和18%(57%)。(3)对流发展初期在主上升气流区进行的催化试验表明,对本例对流云播撒碘化银能够同时获得增雨和减雹的正效果。(4)催化增加的霰粒子通过竞争机制抑制了前期冰雹的形成,但增强了向雨滴的转化(通过融化机制);催化也促进了二次对流的发展,增加了入云的水汽通量和云水含量,加强了后期的云雨自动转化及碰并增长,导致后期的雨和冰雹增加,并使地面降水分布发生变化。这些结果表明,对暖底对流云进行碘化银催化能够产生微物理和动力效应。     

人工增雨技术研究及示范

课题在2002年严格按照与科技部签定的任务合同书顺利进行,并取得了可喜的研究成果: ■完成了夏延Ⅲ新型云物理和人工增雨飞机的改装,飞机装备有云物理综合探测系统和本课题研制的碘化银末端燃烧器,并在河南示范区冬季人工增雨(雪)科学试验中获得了一批符合科学设计的综合探测资料.     

过冷雨水低含量条件下冰雹形成和增长机制及其催化效果的数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所开发的三维全弹性冰雹云模式,对美国对流降水协作试验（CCOPE）期间观测的1981年8月1日雹云进行模拟,讨论在过冷雨水低含量条件下冰雹形成和增长机制及其碘化银催化效果。结果表明:(1) 自然云的模拟与观测事实一致,如最大上升气流速度、云顶高度、流场结构以及雹胚组成等。(2) 雹胚以霰为主,霰主要来自冰雪晶与过冷小水滴的碰冻,其次来自雪的积聚转化;霰、冻滴和冰雹在形成后主要靠碰并过冷云水增长。(3)人工催化试验表明,碘化银主要以凝华核（包括凝结－冻结）的作用产生大量的人工冰晶,加速了过冷水向冰晶的转化,过冷云水因而大量减少;催化后霰和冻滴的数浓度增大,对过冷云水的竞争增强,其平均尺度减小导致转化成雹的数量减少;冰雹碰冻过冷云水的增长在催化后也被削弱,导致冰雹总质量进一步减少。此外,催化后降雨量也显著减少。     

两次华北冷涡过程雹云结构特征及AgI催化效果数值研究

用三维完全弹性非静力平衡雹云模式模拟了不同低涡雹云演变特征和人工引晶催化效果,结果表明:冷涡雹云中不存在大量的过冷雨滴,过冷水几乎是由云滴组成的,雹胚形成以云霰转化为主,由冰相过程形成降水粒子。近地面有薄逆温层云体,云底温度高,云中垂直运动强,云中过冷云水含量增长迅速且丰富。在雹云主要上升气流到达的过冷水含量大值区下方和过冷水大值区中心部位分别一次引进×107/kg碘化银粒子进行大剂量催化试验,碘化银主要以凝结-冻结方式核化成冰,雹胚浓度增加,雹胚过多争食抑制冰雹增长,使得冰雹直径明显减小。     

气象学报第63卷2005年总目次

第1期论文森林下垫面陆面物理过程及局地气候效应的数值模拟试…………验刘树华邓毅胡非等(1)辐散风作用下低频Rossby波的能量传………………………………播冉令坤高守亭李崇银(1 3)亚洲赤道地区大气动能的纬向传……………………………………播高辉陈隆勋何金海等(2 1)碘化银核化过程的数值模拟研…………………………………………究刘诗军胡志晋游来光(3 0)温室气体和硫酸盐气溶胶的辐射强迫作……………………………用马晓燕石广玉郭裕福等(4 1)中国冬夏季模式降水方案的应用分析研……………………………究徐国强黄丽萍薛纪善等(4 9)02…