降水自然变异对人工降水效果检验的影响

本文通过对1975—1983年福建省古田水库流域人工降雨区域随机回归试验资料的分析,探讨降水自然变异对人工降水效果统计检验的影响。 分析表明:人工降水效果统计受降水自然变异的影响,这种影响随着试验样本的增大而减小,只有在样本容量无限大时,才可把这种影响视作“偶然误差”。在人工降雨试验中,检出催化效果的概率都是随着样本容量和增雨效果增大而增大,在本试验中,如增雨效果要达到20—30％,在检出率为90％条件下,估计要250个样本。     

人工增雨效果非随机化方法检验及降水气候变化影响的分析

以灵敏度、准确度作为选择、评价试验方法的依据 ,结合自然降水的气候变化对全省常用的非随机化试验方法进行讨论。分析结果表明 ,在甘肃省开展人工增雨试验中不同试验方法对降水自然变化的反应是不一样的 ,其效果检验历史回归试验较好 ,区域对比试验次之 ,序列试验最差     

气象参量在人工降水效果统计检验中的应用

选择同雨量确实具有内在物理联系而与催化作业无关的某些气象参量(包括观测值、计算值和数值模拟输出值等)作为协变量,用分组筛选、再逐级回归,统计得出多元回归方程能够反映内在的物理规律,而且还可对自然降水条件等效的假设加以检验,以此评定人工降水效果,称之为“气象参量对比法”。以福建古田25次人工降水随机试验为例,叙述“气象参量对比法”。这种方法只要求设置目标区。     

人工降水方案统计设计的统计数值模拟方法研究

利用统计数值模拟方法,通过对各种试验统计方案的功效、准确度和 灵敏度的分析,选择适宜的统计方案、确定试验周期和选择影响效果评价各种因子的最 佳值。为人工降水方案统计设计提供可靠的科学依据。分析表明:在各种随机化试验中, 区域随机交叉试验的功效、准确度和灵敏度高于其他随机化试验;多因子分层回归分析 方案是一种功效、准确度和灵敏度均较高的非随机化试验方案。     

人工增雨统计检验结果准确度分析

采用自然复随机化方法对人工增雨作业效果检验中常用的4种统计检验方案进行评估结果准确度分析,以“假效果”来反应评估结果准确度,指出影响评估结果准确度的各个因子并对不同统计方案的评估结果准确度进行比较。结果表明：评估结果准确度与作业样本数和历史样本数都有关系,准确度随样本数增多而提高,但随着样本数的增多,准确度的提高将趋于平缓;在相同条件下,区域历史回归试验较其它3种方案评估结果准确度更高,在规定显著度水平下要达到基本相同的评估结果准确度,区域历史回归试验所需样本数最少,其次为双比分析,但序列试验所需样本数最多,对比试验“假效果”区间分布成偏态,不宜用来做效果检验。还介绍了一种较少使用的统计分析方案——回归比率分析法,通过“假效果”分析表明,回归比率法比区域历史回归方案评估结果准确度更高。     

方差不相等的双样本回归分析

在人工降水试验效果的区域雨量回归分析中,当余方差不相等时,通常的多个事件检验法就不适用。本文在Welch检验法的基础上,提出了余方差不相等时适用的双样本回归分析方法,并且指出,我们根据双样本回归分析提出的统计量(19),当余方差相等时要比多个事件检验法的统计量(6)有效。 利用双样本回归分析,对福建古田地区人工降水随机试验的效果进行评价。结果表明,人工降水引起的目标区平均相对增雨量随着对比区自然雨量的增大而减小。当对比区为小雨(x′<2毫米/小时)时,催化效果显著(α=0.05),相对增雨量达20—81％,但绝对增雨量不大。只有0.44—1.15(毫米/3小时),而当对比区雨量x′>2.8(毫米/小时)时,催化效果就不显著。     

随机试验功效的数值分析

根据自然复随机化法对福建古田地区人工降水试验的统计功效进行数值试验,结果表明,随机交叉设计试验2—3年能以80％的检出概率检验出20—30％的增雨效果(α=0.05),区域控制设计则要试验4—5年才能检验出相应的增雨效果;区域回归随机试验中,不同的统计检验方法:双比分析、多个事件检验和双样本回归分析,其检验功效差别不大,一般不超过5％;分层统计在一定条件下能提高统计功效,如层状云降水,由于其自然变差小,区域相关性高,分层统计其功效显著提高,积状云降水的统计功效则没有改善。区域相关性是影响统计功效的重要因素。     

WRF模式不同地形平滑方案对降水预报的影响

基于重庆市气象局中尺度数值预报业务系统,开展不同地形平滑方案对模式降水预报的影响研究,详细对比WRF模式中不使用地形平滑方案以及使用s-d-s和1-2-1两种平滑方案生成的静态地形高度场的差异,开展不同地形平滑方案批量平行试验并选取典型强降水个例进行对比分析,结果表明:不同地形平滑方案生成的静态地形高度场之间有明显的差异,特别是在地形较为陡峭的高原和山脉等地区,最大绝对偏差可达462.56m;s-d-s和1-2-1两种地形平滑方案主要平滑掉了模式地形中较小尺度的地形特征,且总体而言1-2-1方案的平滑效果比s-d-s方案明显。连续一个月批量平行试验降水预报检验结果表明,进行模式地形平滑对大雨及以上量级降水预报有正面影响,且使用1-2-1平滑方案的预报结果优于使用s-d-s平滑方案的预报结果;降水个例对比分析结果表明:采用不同的地形平滑方案会造成垂直速度和水汽通量散度预报的明显差异,这样的明显差异会进而影响强降水预报的落区和强度。     

山西省夏季三类典型强降水的集合预报试验

利用我国自主研发的多尺度通用的新一代同化与数值预报系统--GRAPES模式,通过对4种积云参数化方案的比较,确定集合预报成员,对山西省夏季3类典型强降水过程进行了集合预报试验.试验结果表明:(1)对所模拟的个例,Betts-Miler-Janjic对流调整方案和Kain-Fritsch对流参数化方案优于对流调整方案和郭氏参数化方案;(2)积云参数化方案对降水的影响比边界层参数化方案对降水的影响大,不同个例对2种不同积云参数化方案和3种不同边界层参数化方案的6种组合的反应敏感程度也各不相同;(3)不同集合成员对降水的预报结果各不相同,其预报偏差也各不相同;(4)对于不同的天气系统,不同的方案其预报效果是不同的;(5)通过集合平均,降水预报偏差明显减小,降水预报偏大的情况得到改善,且其24～36 h预报效果最好.     

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。     

抗旱型火箭人工增雨效果检验方法初步研究

为了在人工增雨作业中及时进行效果评估，利用2005年江淮地区人工增雨试验基地的资料，采用区域雨量对比分析、地面增雨效果的回归分析和增雨效果的物理检验方法，对2005年6月9日、8月3日两次人工增雨的效果进行了分析。结果表明：两次增雨作业都取得了较好的正效果；相对增雨在120％～140％。     

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。     

人工增雨效果的数值统计评估方法

利用1995～2001年河南省春季降水资料，采用数值预报与统计相结合的方法，对飞机人工增雨的效果进行检验。该方法的基本思路是根据降水的气候特征设定增雨效果的评估区，在同一评估区内应用数值模式MM5V3对历史降水过程的降水量进行数值预报，从而获得一组预报雨量，对非增雨过程的数值预报雨量与降水实况进行统计分析，建立预报雨量与实况雨量的数理统计关系。对增雨作业过程的降水同样采用相同的数值模式进行预测，并与增雨后的实况雨量比较，从而得到飞机人工增雨效果。评估结果表明：1995～2001年春季飞机人工增雨效果比较明显，豫北区(Ⅰ区)平均为16．7％，豫东区(Ⅱ区)平均为19．3％。     

蓄水型人工增雨效果检验

利用1960～2007年古田水库的雨量资料和入库流量资料,采用非随机化试验方案,根据水库流域面雨量、入库流量和径流系数的变化开展蓄水型人工增雨效果检验。结果表明,在水库流域开展科学的蓄水型人工增雨,使1350km2水库流域面雨量增加18.87%,绝对增加22.4mm,总降水量增加3024万m3,径流系数提高9.31%,入库流量增加29.95%,绝对增加5.17m3/s,总入库流量增加1359.395万m3。改善了水库流域生态环境,提高了地表土壤的湿润度,使径流系数增大,使得入库流量相对增值比水库流域面雨量相对增值大。蓄水型人工增雨的经济效益大于"抗旱型"人工增雨。     

青海省近40年雨日、雨强气候变化特征

利用青海省1961-2002年26个代表站逐日雨量资料和青海省东部地区10个站1981～2001年降水自记资料,分析近40年来青海省雨日、雨强气候变化。结果表明：青海近年来虽然夏半年降水量和雨日在减少,但降水强度在增大。夏半年降水量的减少主要是降水日数的减少造成的;而冬半年降水量的明显增加是由于雨日增多和每个降水日平均雨量的增大造成的。近20年来10分钟、1小时最大降水的强度在明显增加。同时,20世纪90年代夜间出现强降水的几率多于80年代。     

2012年锡林郭勒盟人工增雨作业评估分析

文章通过对2012年锡林郭勒盟春夏季降水分布和主要天气过程分析,结合人工增雨作业条件和降水天气系统对人工增雨作业效率的影响分析,对飞机增雨作业和火箭增雨作业情况进行了评估。结果表明:由于2012年系统性稳定降水天气过程较多,增雨效果显著,为旱情解除发挥了重要作用;降雨天气系统影响范围大、持续时间长,便于地面火箭增雨作业把握时机,虽然因空域管制影响了作业次数,但作业时间长,火箭发射量大,同样取得了很好的增雨效益。2012年是近年来增雨效率最高的一年。     

近42年西藏高原雅鲁藏布江中游夏季气候趋势和突变分析

根据1957－1998年雅鲁藏布江中游拉萨、日喀则、泽当、江孜4个站6－8月的平均气温、降水资料，通过线性趋势估计和多项式函数拟合等方法分析了雅鲁藏布江中游地区夏季气候长期趋势变化和周期变化，并利用滑动T检验等方法讨论了突变的问题。结果表明：在过去42a里，该流域夏季气温有明显的上升趋势，1980年突变增暖非常明显；而夏季降水呈下降趋势，60年代中后期至80年代末降水普遍偏少，90年代降水出现回升势头。气温、降水的主要周期集中在高频波段，显著周期为2．8－3．5a。     

植被对云南气候要素影响的敏感性试验

利用MM5模式对云南两个具有代表性的强降水过程进行高分辨率模拟,通过下垫面植被的敏感性试验,考察云南气候要素(降水、温度、湿度、风等)对下垫面植被状况的敏感性,从而达到了解自然环境及人类活动在云南天气、气候及气候变化中的作用与影响,以期提高对未来天气、气候变化、环境变化及其对人类社会发展影响的预测和评估能力。试验结果表明,下垫面植被状况的改变对云南气候要素值的影响非常明显,这种影响一般在近地面至700 hPa之间;下垫面植被覆盖率的锐减,使云南降水范围、降水量、空气湿度急剧减小,温度、风力、蒸发能力、干旱指数迅速增大,加剧了云南的干旱化和沙漠化,最终将导致云南的天气气候和环境生态系统偏离本来的平衡状态和演变过程。但下垫面植被状况的改变对降水中心、冷(暖)中心、干(湿)中心位置影响不大。     

新疆博州地区降水量、降水日的时空变化

根据1961--2005年新疆博州4站逐日降水资料,用气候趋势系数及Monte Carlo检验、t检验研究了降水量与降水日的长期变化趋势与突变时间。结果表明：（1）博州地区年与冬季降水量均在1977年前后突变增加,夏季降水量均在1998年前后增加,大部分地区年与冬夏降水量的长期增加趋势达到0．05以上的显著性水平。（2）年降水量的增加主要是由日降水量≥0．1mm的降水日数增加造成的,其次是不同区域不同季节日降水量≥0．1mm的日平均降水量强度的增加。（3）年与冬季日降水量≥0．1mm的降水日数约在1975年前后突变增加,45a里增加了7～8d。（4）0．0mm的降水日除精河外,其余地区均在1975年前后突变减少,阿拉山口减少最多,约10．5d,其余减少3～5d。其中,秋、冬季大范围在1975年前后突变减少。（5）博河上游地区年与冬夏日平均降水强度均出现了显著的突增现象。（6）夏季日平均降水强度除精河外,其余也均在1998年前后有一次显著的突增。     

化州暴雨气候特征分析及极端事件重现期计算

利用化州1959年以来的降水资料,对化州暴雨气候变化特征进行分析,在此基础上,研究极端降水的重现期,以期为化州市洪涝灾害的防范和风险管理提供一定的参考数据。统计分析表明,化州年暴雨日数与年雨量之间相关性较好,连续性暴雨多发生在龙舟水以及台风影响期间;暴雨日数、年暴雨量变化趋势显著;暴雨日数1964年发生了突变;暴雨日数、暴雨量存在11年的主要准周期;计算重现期,化州50a一遇的最大日降水量为395.2mm,100a一遇的最大日降水量为451.2mm。