湖南秋季积层混合云系飞机人工增雨作业方法

统计分析2007—2016年秋季湖南省长沙市地面气象观测资料、湖南省飞机人工增雨作业资料, 得到湖南省秋季积层混合云系的降水分布情况、一般结构特征和相应的飞机增雨作业方法。使用多普勒天气雷达、GRAPES_CAMS数值模式和中小尺度气象站网等资料对典型作业天气过程进行云降水物理和数值模拟分析, 采用成对对流云和基于TREC算法的回波跟踪等方法进行作业效果评估。归纳得到湖南省秋季积层混合云系人工增雨作业条件判别的12个宏微观指标, 探讨在使用运7飞机、碘化银烟条作业装备条件下, 开展飞机增雨作业的最佳催化时机、部位和剂量。针对积层混合云系中的降水性层状云系、积云对流泡, 飞机增雨适宜作业的区域、播撒高度和催化剂量:在过冷高层云的-15~-5℃层, 播撒达到30 L-1的人工冰晶浓度; 在过冷积云的-15~-7℃层, 静力催化使冰晶浓度达到30 L-1或动力催化达到100 L-1。这些方法在实践中取得了较好的人工增雨作业效果。     

层状云系人工增雨潜力评估研究

层状云系是中国人工增雨催化作业的主要对象.云系人工增雨潜力的大小是判断是否作业的最为重要的科学依据.但是,目前中国还没有一套比较完整的综合判断云系人工增雨潜力的评估方法.自然降水形成过程是个复杂的科学问题,因此判断人工增雨潜力也是一个非常复杂的科学问题.作者利用中尺度MM5数值模式模拟的层状云系研究与人工增雨潜力有关的要素,从理论上研究了不同要素与降水的关系.在分析云体的垂直结构、降水机制、水汽厚度、冰面过饱和水汽量、云水厚度、过冷水含量、冰晶浓度、降水效率(凝结水降水效率和凝华水降水效率)等潜力要素基础上,获得了新的潜力要素,例如 "催化-供给" 云结构、降水机制、冰面过饱和水汽量,并提出了定性综合判断云系人工增雨潜力思路.     

利用TRMM卫星资料对人工增雨云系模式云微观场预报能力的检验

文中利用TRMM卫星测雨雷达探测反演的云水、雨水、云冰和降冰4种云参数产品及实况降水资料,对比检验该人工增雨云系业务模式对云微观场和地面降水场的预报能力.结果表明,人工增雨云系模式系统对降水的预报能力要略优于现行业务运行的GRAPES模式;人工增雨云系模式系统能较好地预报云系系统云物理微观量的垂直结构特征,模式预报的微观场与卫星监测吻合较好;在播撒窗区的水平分布上,模式预报的各水凝物分布形势和强中心位置与卫星监测一致,其大小也接近监测值;人工增雨云系模式能较好地预报云的微观场和天气形势场,可作为云系人工增雨条件决策的重要参考依据.     

基于飞机真实轨迹的一次层状云催化的增雨效果及其作用机制的模拟研究

层状云降水效率通常较低,但却具有较高的云水资源开发潜力,是人工增雨作业的重要对象。随着中国南方地区生态改善、水库增蓄、抗旱等社会需求的增加,针对这些地区降水云系的人工增雨研究显得愈发重要。使用三维中尺度冷云催化模式,对2018年10月21日湖北省一次层状云飞机人工增雨作业过程进行了数值模拟研究,并将模拟结果与卫星、降水和机载云物理观测数据进行了对比。模式合理地模拟出了云和降水的主要宏、微观特征,观测和模拟结果均显示作业云区具有较好的冷云催化条件,在此基础上,按照实际作业中的飞机播撒轨迹,完整地模拟了此次催化作业过程。对数值模拟结果的分析表明:凝结冻结核化和凝华核化是碘化银催化剂的主要核化方式;90%以上碘化银粒子的局地活化比为0.01%—2%,平均活化比为0.07%—0.27%;云系降水是由冷云降水和暖云降水两种机制共同作用的结果,催化作业使两种降水机制均有增强,增雨效果明显;催化后4 h,整个评估区内的累计净增雨量为2.12×108 kg,局地增雨率为?51.1%—306.7%,区域平均增雨率为8.1%;催化作业也使部分地区出现减雨,主要是由于催化过程中的潜热释放引起过冷层动力场扰动,一部分云区的上升气流减弱,从而导致降水粒子的成长减弱,地面出现减雨;在过冷云区,碘化银核化使冰晶浓度升高,导致冰晶-雪、雪-霰的转化过程增强,雪、霰粒子总量增加,更多的雪、霰粒子从冷区落入暖区,在暖区上层产生更多的大雨滴,从而使暖区的云雨粒子碰并过程增强,最终地面降水增加,这是此次催化作业导致增雨的主要微物理链条。      

陕西省春秋季一般性降水天气预报模型及飞机人工增雨作业区域选择

研究适合人工增雨作业的大气环流背景和天气条件,成为人工影响天气工作的一项重要课题。针对大范围飞机人工增雨作业需要,选用陕西省2000—2002年春秋季一般性降水过程作为样本,对产生降水的环流背景形势、影响系统、云系结构、降水区位置以及相互配置进行分析,总结出陕西省春秋季一般性降水天气的4种预报模型,给出每一种天气预报模型下的各种影响系统的基本位置、对应云系变化及降水落区,为开展飞机人工增雨选择适宜作业区域提供依据,即根据有利降水的天气环流特征作飞机增雨准备,根据500hPa、700hPa影响系统的配置确定增雨的区域范围,根据有利降水云系的分布和变化把握作业时机,选择最适宜作业区域。     

陕西省飞机增雨作业典型天气个例分析

在2002～2003年春秋季陕西省14次飞机增雨作业天气分析的基础上,对2002年9月13日飞机增雨作业典型天气个例的环流背景、影响系统以及500 hPaθse、温度、垂直速度、水汽通量散度等物理量场进行了分析,并结合飞机和雷达探测资料,得出飞机增雨作业需要的有利于层状云向降水转化的条件：有稳定的层状云,云系有一定冷层厚度和过冷云水量,供自然冰相降水元和人工催化形成的降水元增长;云系还应有一定厚度的暖层,供下落的自然和人工形成降水元融化再经碰并云水增长成雨滴形成降水.陕西省春秋季具有进行有效飞机增雨作业的天气系统和天气条件.     

人工增雨潜势预报

我国已经开展了广泛的大规模人工增雨作业,并且取得了一定的经济效益和社会效益。目前开展的人工增雨作业主要是指在适当的条件下,通过火箭、高炮或者飞机播撒制冷剂或者成冰剂,增加云中的冰核来促进冷云降水过程,达到增加地面降水的目的。这就要求在实施人工增雨作业前,对作业实施对象——自然云系,有一个比较全面和正确的认识。     

一次春季人工增雨作业条件分析

利用常规气象观测资料和雷达卫星等资料对2016年春季承德市一次火箭人工增雨的物理量、云系演变、探空资料、雷达参数等作业条件进行分析,结论如下:(1)缓慢移动的西风槽天气系统、充沛的水汽辐合条件有利于较强降水的产生。(2)人工增雨的最佳作业时机应选在处于发展阶段的云系且降水回波强度普遍25dBz,回波顶高度在5km左右,增雨效果比较明显。(3)数值预报产品能够比较准确地预测云系的发展演变趋势以及垂直结构,对确定作业潜力区及作业时间起到积极作用。(4)选择两个自然降水相近的区域,建立统计关系,可由对比区降水量推算出目标区降水期望值,将推算值与目标区实测降水相比,即可得到目标区人工增雨净增加降水量和相对增雨率。     

青海省一次人工增雨作业数值模拟分析

利用基于ARPS的中尺度云系人工增雨数值模式系统,对2012年5月23日发生在青海省东部地区的一次飞机人工增雨过程进行了催化效果数值模拟试验,给出了人工播云后作业区和影响区的增雨量、平均增雨率、催化影响范围等结果。结果表明:基于ARPS的中尺度云系人工增雨数值模式对该降水天气过程具有较好的预测能力,模式所模拟的人工播云后作业区和影响区的增雨量与实际情况较为吻合,同时,对于此次增雨作业,催化作业产生的增雨效应主要出现在催化之后的5h内,在此之外,催化效果逐步消失。     

高炮、火箭人工增雨效果统计检验方案设计中的几个问题讨论

基于理想化的人工增雨概念模型,分析了地面增雨作业效果检验试验区设计的基本特征,以及作业轮次、云系移动速度、催化云系对试验区中雨量点的覆盖率等因素对效果评估的影响,主要结果为：1）云系移动速度应该作为目标云选取的一个重要指标,它直接影响试验区的长度和作业点的布局,对效果评估也有很大的影响,不同移动速度的目标云系将人工增加的降水分散到不同的区域,增加了效果评估的难度。2）存在一段最短时间的雨量资料可以用于效果评估,它由试验区长度、作业时间和目标云移动速度共同决定。3）分别给出了作业时间与用于效果统计的雨量时间之比、催化云系对试验区雨量点的覆盖率影响相对增雨率的计算公式,据此定量分析了以色列Ⅰ随机试验资料,结果表明要评估出一定的相对增雨率,需要人工催化云系具有较大的增雨量,即较为显著地改变自然降水。     

9208高炮人工增雨分析

利用1992年8月13日切变线影响过程，实施了高炮人工增雨作业。作业区大部分降雨30-80mm，局部120mm，增雨效果显著。这表明，此次催化的云体一积雨云是最佳的高炮作业云体。由于影响本区的云体0℃层高度在5km以上，作业采取70′度和80度的高射角发射，爆炸点高度在5km以上，碘化银炮弹可直接进入负温层。碘化银微粒随云中上升气流和湍流在云中继续上升和扩散．不仅延长了碘化银微粒在云中的滞留时间，而且也使人工冰核可捕获到更多的过冷水滴．增大降水。此外．还采用分次作业的方式，使云中保持一定的人工冰核浓度，让云中含水量更多地转化为降水。     

充分发挥雷达在人工增雨工作中的作用

人工增雨必须在有利于降水的天气形势下,通过气象雷达的探测,寻找有利于人工增雨的云系,把降水云体空间平面位置与垂直结构迅速而直观地显示出来,连续观测雷达降水回波特征(参数)的演变,来指导高炮的作业,由于在人工增雨作业中,气象雷达起着监测天气系统、选择催化云和观测催化效果的作用,所以气象雷达的配合就成为     

定西地区人工增雨云水资源的分析研究

定西地区降水少气候干燥,夏秋雨水集中,与东部地区相比,有利人工增雨的云水资源相对不够丰富。但在某些特定环流条件下,定西地区具有形成自然降水的水汽,且降水云系的过冷水区相对较好,存在播云增雨的潜力。     

黄河上游河曲地区人工增雨作业雷达资料的应用分析

本文利用2004年黄河上游人工增雨基地(青海省河南县)的711数字化天气雷达资料,结合地面常规观测资料,经过大量的统计和计算,根据人工增雨作业前后降水云系雷达参量的变化,对人工增雨的催化效应进行初步分析。     

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.     

一次积层混合云降水过程增雨条件分析

基于中尺度数值模式MM5,新一代天气雷达、静止气象卫星和雨量等观测资料,对安徽省秋季旱期一次降水过程的增雨条件进行了分析。首先,模式预报的云降水结构与实况在总降水量及分布、云系回波特征、移动趋势方面基本一致,模式产品具有一定可信度,对云降水结构的分析表明,云中含有一定过冷云水且配合有上升气流的存在,这是有利的增雨条件。在此基础上,基于MM5模式结果计算了冰面过饱和度,散度差,K指数和850 hPa水汽含量,并由此得到综合增雨潜力指标,将指标与云结构、降水和卫星雷达资料进行对比,结果表明这些指标揭示了云系中有利于增雨作业的动力、热力、微物理条件,对云系发展和降水过程有良好指示意义,与雷达卫星的观测结果较一致。最后,卫星反演产品、雷达回波以及雷达反演产品如垂直积分液态水含量、回波顶高等特征与模式描述的云系结构特征一致,可判断作业的具体位置和时间,数值模式产品与观测资料结合为人工增雨作业提供了及时精确的指导。     

黄南地区降水分布特征及人工增雨的最佳气象条件分析

本文利用黄南地区四个县站1997--2006年降水资料和2004--2006年人工增雨资料,分析了黄南地区降水分布特征和适宜黄南地区人工增雨的天气形势及气象要素,总结出黄南地区人工增雨的最佳气象条件,对不同云系如何进行实时监测、识别和把握有利的作业时机、部位以及对人工增雨体系建设提出了一些新的建议和思路,对作业点的布设提出了新办法,以供参考。     

东北冷涡云系人工增雨作业效果的检验和分析

根据辽宁地区的东北冷涡降水天气过程的规律和特点,利用气象台站网的常规观测资料,用事后划分影响区和对比区的移动分区区域回归方法,对东北冷涡降水云系的人工增雨作业效果进行了综合分析。结果表明:(1)辽宁省1992—2004年6~8月对东北冷涡云系人工增雨作业的平均增雨效果为22.44%。(2)有95%以上的可信度证明辽宁省的人工增雨有正效果。(3)物理检验分析证明,作业方法及催化部位基本是合理的,催化作业是有效的。     

包头中部地区一次人工增雨作业的效果分析

通过2004年6月5日人工增雨作业实况和711数字雷达回波以及地面雨量自记资料的对比分析,发现在深厚的层状云系中,适时进行人工增雨作业,可以加快混态云的冰—水转化效率,增强降水能力。分析结果为指导火箭人工增雨作业提供了科学的方法和可靠的数据。     

广东春季飞机人工增雨作业概念模型

根据广东省多年来开展飞机人工增雨作业的经验和历史资料,结合全省气候特征、天气特征背景知识,总结适合飞机人工增雨作业的天气特征。将典型降水个例的GRAPES_CAMS数值模式输出的云宏观场与实测降水云宏观物理特征对比,检验模式的可信度。利用模式产品综合分析云系宏、微观物理特征,建立广东飞机人工增雨作业概念模型。