南方夏旱期积云含水量和降水效率的云模式估算

在胡志晋二维对流云模式的物理框架上增加了对整块积云的含水量、地面降水量、降水效率的估算部分.改进后的模式模拟了福建夏旱期37 个降水个例,并估算出南方夏旱期冷云、混合云和暖云的含水量、地面降水、降水效率,其结果与湖南积云的实测值较接近.分析了含水量在关键时段的主要分布情况,为研究南方夏旱期积云的人工影响方法提供物理依据.     

夏、秋积云的雷达回波和降水特征及其估算

利用湖南1979—1988年夏秋外场观测的资料，分析了积云雷达回波和降水的特征，建立了用雷达回波参数估算单站积云降水量、水层厚、总降水量和雨强的回归关系式，并用湖南积云降水资料和广东积云降水资料进行了检验。结果表明:这种估算积云降水的方法对我国南方的广大地区有一定实用性。     

一维积云模式初始参优化的研究

福建省人工增雨指挥系统在预报积云降水和评估坪雨效果中曾采用一维时变积云模式。关于该模式初始场的确定，考虑到不同天气类型对模式初始参数的影响，并采用了以确定敏感参数为主，综合考虑其他影响参数为辅的方法。经分类调试，证明了一维模式初始场确实与天气类型有关，并得到早期降水预报率大于75％和可预报积云云顶高度的结果。通过对模拟云和实测云高度的线性回归分析，以及经拟合敏感参数初始扰动温度与平均地面最高气温，均存在较好的相关。     

辽宁夏季积云降水发生频率及人工影响潜力分析

用辽宁14个台站的常规地面观测记录，统计分析了6～8月各类积云的发生频率及其降水特征，结合沈阳站的探空资料，分析了各类积云的降水能力和人工影响潜力。结果表明：①辽宁夏季积云出现概率很大，每站年均41．5d，占夏季总云日的50％以上；②平均每年每站有11d以上的积云降水，为夏季总降水日数的36．9％；③各地区平均积云降水量占总降水量的33．5％，其中积云暴雨量占总暴雨雨量的43．1％；④有层状云伴随出现的积云、积雨云出现的概率较大，但多数情况降水效率不很高，具有较多的人工增雨作业机会和潜力，可以作为人工催化的主要作业对象。     

广东省新丰江流域4—5月暖云的微物理特征

本文对新丰江流域初夏暧云的含水量与小云滴谱特征进行了分析。指出暖积云的含水量比暖性层积云大;广东初夏暧性层积云的含水量大于北方降水性As—Ns云系。被探测云的主要降水机制均为碰并增长过程,但浓积云中云滴碰并增长条件比层积云优越;与湖南等地积云相比,广东积云更具有海洋性积云的特征。      

福建古田积云降水及其人工催化的数值模拟

本文用一维半时变积云模式模拟了福建古田水库地区积云的自然降水及人工催化对积云降水和地面雨滴谱的影响。计算结果表明:通过播撤,云上部冰晶增加。120分钟后,地面总降水量比自然云增加了0.5毫米,相对增雨量7.1%。文中还讨论了增雨机制,对AgI的播撒剂量作了一些数值试验,并与本区实测的雨滴谱、雨强等进行了比较。     

低层环境风场对积云模拟的作用

采用二维和三维完全弹性参数化冷云数值模式模拟研究了低层单向切变风场中积云的发展演变过程和地面降水特征。结果表明:在低层切变风场中，用热泡扰动方式激发对流的启动条件提高，而冷出流方式激发对流则更加容易。适当强度的低层切变使对流峰值强度减小，但积云生命史延长，地面累计总降水量增大，雨区拓宽，峰值雨强则减小。采用二维模式来模拟单向切变风场的对流活动虽然存在严重歪曲，但积云最大升速以及地面总降水随时间的演变特征与三维模拟结果一致。     

利用二维积云模式对一次积云降水微物理过程的模拟

利用二维准弹性积云模式,对鄂西１９９７年９月１３日一次积云自然降水进行了多次模拟计算。结果表明,二维模式具有较好的稳定性。另外,通过模拟计算,研究了云雨的自动转化,云、雨、霰碰并凝结作用以及降水的主要来源,并对积云内部微物理转化过程有所揭示。     

三类降水云雨滴谱特征研究

利用GBPP-100型地面雨滴谱仪在沈阳夏季测得的积云、层状云和积层混合云的降水资料，分析了三类云降水雨滴谱的谱型、微结构参量及其短时变化特征。     

一次锋面暴雨的天气学和云物理特征分析

本文使用加密探空、雷达、飞机云物理探测及云系空中照片等资料分析了贵州西部山区一次冷锋系统的暴雨过程。发现锋前位势不稳定度并不大;低空急流有明显的日变化;对暴雨生成起着重要作用的是来自4500米以上的高空水汽供应和冰晶自然播种。暴雨云的上部有很高的云-雨转化效率,云中大粒子(包括冰晶)浓度和液水含量都在冷云部分达到最大,而普通降水性积云中大粒子和含水量都集中在暖云部分。暴雨云内总的大粒子浓度和含水量似乎并不重要,积云发展的高度也不如冷云部分的厚度那么有意义。文中对高原地形对暴雨形成的影响也作了一些讨论。     

用积云数值模式估算和分析梅雨锋降水

本文根据梅雨锋上中尺度或中间尺度积雨云团的某些基本特征,参照胡志晋积云模式和徐华英积云模式以及国内外有关文献,对积云的动力学微物理学联立方程组等作了选择、简化与调整,初步调试出一个一维半非常定简化暖积云数值模式。将南京1982年7月18—21日及徐州1982年7月21—24日的特性层探空资料输入本文云模式进行了数值试验,得到模式云内的垂直气流、温度、比湿、云水量、雨水量、雨滴数密度、雨滴半径、雨滴落速等特征量的高度分布及其随时间的变化。据此探讨了梅雨期降水性云的演变过程及其宏、微观结构的主要特征,初步探讨了用模式云的雨量、雨强来估算梅雨锋降水的雨量和雨强的可能性。     

积层混合云数值模拟研究(Ⅱ)──云相互作用及暴雨产生机制

用文（Ⅰ）积层混合云数值模式及暴雨云的平均大气层结模拟研究了暴雨积层混合云的演变过程、两种云的相互作用、云体结构及降水特征，并分析了暴雨产生的物理原因。结果表明，在积层混合云中，当对流发展时其周围层状云减弱甚至消散，层状云的降水强度随着离开对流云距离增大而增大。数值试验说明：层状云给积云提供良好的发展条件，饱和的环境及伴随层状云的辐合场使对流云具有长生命期、产生持续性的高强度降水和间歇性的特高强度降水；积层混合云是一非常有效的降水系统，这些及冰相微物理过程是暴雨产生的主要物理原因。     

新疆渭干河灌区冰雹云微物理过程的数值模拟

利用一个比较完整的积云参数化微物理模式，模拟了渭干河灌区一次冰雹云降雹过程。结果表明，该模式能够比较南实地反映灌区冰雹云发展演变的物理过程，得现冰雹云成雹降水主要是贝吉隆过程启动的。     

1960年以来东亚季风区云-降水微物理的直接观测研究

云-降水的直接观测结果是云微物理参数化的重要依据。自1960年以来,处于东亚季风影响下的中国实施了大量对云-降水微物理参数的观测和研究,旨在加深对云-降水微物理过程的认识,从而改进数值模式中云微物理参数化方案和指导人工影响天气作业。云-降水微物理参数包括气溶胶、冰核、云滴、雨滴、冰晶、雪晶、冰雹等粒子浓度和谱分布,以及云滴、雨滴含水量等。中国已有云-降水微物理参数的成果可归纳为:(1)通常云-降水微物理粒子浓度变化较大,但总体变化有一定的范围;(2)采用Γ函数拟合云滴谱更接近实际谱,但不同拟合谱参数差异较大;(3)可用指数函数和Γ函数来拟合层状云降水雨滴谱,Γ函数拟合积云和层积混合云降水雨滴谱精度更高;(4)中国冰核浓度较高,冰核浓度随温度的降低近似成指数变化;(5)冰晶谱、雪晶谱、冰雹谱通常采用指数函数来描述;(6)通常使用荣格(Junge)和Γ函数来分段描述气溶胶粒子谱拟合误差更小。由于云-降水过程及其反馈作用描述不准确是数值模式预报结果不确定性的最大因素,中国正在不断地推进云降水的微物理观测研究,以期进一步加深对东亚季风区云-降水微物理特征的认识,从而为模式中微物理参数化方案的改进提供观测依据和科学指导。基于数值预报模式中云微物理过程参数化发展的需要,总结了中国1960年以来云-降水微物理直接观测的研究成果,可为东亚地区云-降水微物理研究及其模式参数化方案的改进提供观测依据。此外,针对云微物理参化发展的需求,结合过去已有的大量观测提出了几点建议,为今后云-降水物理综合性观测方案的设计提供参考。     

一次山地积云并合扩展层化过程的数值模拟

因复杂地形下热力和动力抬升对近地面空气的扰动作用,贵州地区容易形成内部嵌有许多小对流单体的积层混合云.选取2005年5月29日发生在贵州省的一次积层混合云降水个例进行分析,并利用WRF模式模拟该云系的生成、发展过程.结果表明:积层混合云由积云并合扩展层化形成,其发展过程经历三个典型的并合阶段.云系的降水特点是降水范围很大,分布不均匀,雨区中存在多个强降水中心,降水量累计最大值可达60 mm,且强降水中心与云中小对流单体的位置对应;积层混合云形成过程中,地面产生强降水的最终原因是,云并合过程中释放的不稳定能量改变了云中的气流场和含水量场.     

积层混合云结构和云微物理的数值模拟

对三维非静力中尺度模式ARPS的云微物理方案进行了改进,利用改进后的模式模拟了华北地区的积层混合云降水个例,通过对模拟结果的分析并结合实况资料研究了积层混合云的降水特征、云物理结构特征和微物理过程。结果表明,积层混合云降水分布不均匀,雨区中存在多个强降水中心,云系中微物理量在水平和垂直方向上分布都不均匀,积云中的垂直液态水积分含量大大高于层云中含量,此次降水冰相过程占主导地位,霰的融化是最主要的雨生成项。     

积云形成暖雨的条件

本文用积云暖雨模式,计算了不同云底温度、升速和微结构特征条件下,积云通过暖雨过程形成降雨所需要的云厚。计算结果同我国江西九江及世界不同地区的积云降水云厚实测资料相比相当一致。世界上一些有资料地区积云降水云厚的差别很大,按本文计算结果,升速往往起着主要的作用,其次是微结构特征和云底温度。文中用在九江观测到的积云升速和降水资料,得出了云作升速和积云降水云厚的关系,同本文计算结果大致符合。     

成都地区雨滴谱特征

选取成都信息工程学院气象观测场LNM激光雨滴谱仪获得的2009—2011年175次降水过程的观测资料,依据产生降水云的性质进行统计分类,基于微物理特征参量讨论了成都地区积云、积层混合云以及层状云降水雨滴谱的总体特征,同时结合3个典型个例的微结构参量进行对比分析。结果表明:成都地区积云降水和积层混合云降水的雨滴谱比层状云宽且雨滴数密度比层状云多,特别是在大雨滴和甚小雨滴部分;4种反映雨滴谱特性的特征直径从大到小依次为积云降水、积层混合云降水、层状云降水;成都地区层状云降水的雨强主要来自于小雨滴,而积云降水和积层混合云降水的雨强主要来自于大雨滴;雨强取决于大雨滴的数量,小雨滴贡献率与雨强呈负相关,中数体积直径对雨强变化有一定指示作用。对成都地区雨滴谱特征的研究,有利于进一步了解该地区降水的微物理特性及成雨机制,为降水数值预报工作积累资料和经验。     

WRF模式物理参数化方案对一次局地大暴雨预报的影响研究

基于WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其3Dvar(3-Dimentional Variational)资料同化系统,采用36、12、4 km嵌套网格进行快速更新循环同化和不同的微物理及积云对流参数化方案对比试验,对2011年5月8日鲁中一次局地大暴雨过程进行了研究。结果表明,快速更新循环同化地面观测资料是影响模式降水落区预报准确性的关键因素,不同的微物理和积云对流参数化方案主要影响降水强度预报。采用不同的微物理参数化方案和积云对流参数化方案进行降水预报对比试验表明,LIN方案和WSM6(WRF Single-Moment 6-class)微物理参数化方案对降水预报均较好,LIN方案降水预报较WSM6方案略强。4 km网格预报使用K-F (Kain-Fritsch)积云对流参数化方案或不使用积云对流参数化方案,预报的降水均较好。4 km网格使用旧的K-F积云对流参数化方案,预报的近地层大气风场偏弱,导致大气动力抬升作用偏弱,从而造成模式降水预报偏弱。     

人工降雨作业初探

我们知道要产生降水必须有云,但有云并不一定能产生降水。云的存在只能说明大气中有了一定的凝结水,能否产生降水还得取决于云中含水量是否充分,提供给水汽凝结的核粒数是否充足,环境条件(上升气流、环境风、湿度场)是否有利。一般讲,云的自然降水率是很低的,特别是孤立云团,对流积云,只占含水量的20％左右,另外80％的凝结水经云顶及体外逸散和云下蒸发掉。人工降雨,其指导思想一是设法促使不能降水的云产生降水,二是设法提高云的降水效率。根据这一指导思想,我们在作业时就得把握好什么样的云能作业,怎样作业。