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％。     

山东济宁地区人工增雨效果检验

利用国内外普遍应用的区域雨量对比和历史区域回归试验2种增雨效果统计检验方法,分析适用于山东济宁地区人工增雨效果检验的评估方法。运用区域雨量对比试验计算出2次稳定性降水过程增加的降水量,运用历史区域回归试验法计算了2006~2009年济宁地区人工增雨作业的平均增雨量,对2月和4月的增雨效果进行了对比分析。结果表明:效果检验方法的不同导致人工增雨的降水量增加效果差别较大,利用区域雨量对比方法对济宁地区人工增雨效果评估非常实用。     

人工增雨效果检验绝对增雨量效果评估方案

依据《飞机人工增雨作业技术规范》及内蒙古自治区人工增雨作业的实际情况，给出了人工增雨影响区面积的计算方案及影响区面雨量的计算方法，进而给出人工增雨效果检验绝对增雨量效果评估的方案，为人工增雨效果评估和效益评估提供依据。     

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。     

人工增雨效果评估中的面雨量计算分析

选取北京地区两次不同性质降水过程,分别对仅用气候站和并入自动气象站/雨量站的雨量资料,应用算术平均法和泰森多边形法对固定目标区进行面雨量计算分析.结果表明,泰森多边形法在不同性质降水过程面雨量计算中都表现出了一定优越性;并入自动气象站/雨量站的面雨量结果较仅用气候站资料所得结果更具代表性.在人工增雨效果评估中,可以尝试对由气候站计算的面雨量统计订正的办法,较精确地获得历史期目标区(包括控制区)面雨量实际值,这对提高人工增雨效果的评估精度具有重要实用价值.     

飞机人工增雨的农业效益评估

利用催化剂线源扩散模式确定人工增雨作业后的目标区,并采用非随机活动对比区和目标区分层历史回归的方法估算作业效果。这评估增雨对农业的影响,利用自然降水对农作物产量贡献的积分回归,获得降水对农作物贡献系数。建立了每次人工增雨对主要农作物的经济效益模型。从而可根据增雨量对农作物产生的直接经济效益进行实时、动态、定量评估。     

2009年飞机人工增雨作业抗春旱效益评估

本文介绍了人工增雨作业效益的一种评估方法——区域雨量对比法,以及该方法在实际业务工作中的应用：统计了2009年春季四川省飞机人工增雨的作业情况,采用区域雨量对比法对每次作业进行效益计算,得出每次作业的影响面积、影响区降水、对比区降水、增雨量、增加的降水量等,根据春旱期间的降水情况与旱情缓解情况,对人工增雨抗春旱的效益进行了分析评估,并尝试计算出缩短春旱的持续时间,给出了评估结论,并对该方法的应用进行了讨论。该评估方法对于人工影响天气业务工作,具有一定的实用性和可操作性。     

2009年飞机人工增雨作业抗春旱效益评估

本文介绍了人工增雨作业效益的一种评估方法——区域雨量对比法,以及该方法在实际业务工作中的应用:统计了2009年春季四川省飞机人工增雨的作业情况,采用区域雨量对比法对每次作业进行效益计算,得出每次作业的影响面积、影响区降水、对比区降水、增雨量、增加的降水量等,根据春旱期间的降水情况与旱情缓解情况,对人工增雨抗春旱的效益进行了分析评估,并尝试计算出缩短春旱的持续时间,给出了评估结论,并对该方法的应用进行了讨论。该评估方法对于人工影响天气业务工作,具有一定的实用性和可操作性。      

人工增雨效果检验统计方案设计

选取陕西关中地区历史上未进行人工增雨作业的 1 0次层状云降水过程的小时雨量 ,针对陕西省人工增雨作业现状 ,把关中地区划分成 8个区域 ,采用区域回归评估方法 ,设计出一种适用于关中地区实际作业效果检验的新统计方案 ,结果得出了相关较好的区域间的回归方程 ,根据实际作业情况和高空风确定目标区或对比区 ,即可得出整个区域内作业后雨量的增加值。     

一次飞机冷云增雨作业效果检验

最近60多年,全球范围内广泛开展了人工增雨作业,但人工增雨效果检验一直是个难题。传统上,利用雨量计和目标/对比区统计数据评估人工增雨效果,结果大多不确定。对一次人工增雨作业而言,从科学上给出令人信服的效果检验更是没有好的解决方案。2017年3月19日,陕西省实施业务飞机冷云增雨作业播撒含有750 g碘化银（AgI）的催化剂,播撒线长125 km。作业后卫星、雷达观测到一条与播云线对应的清晰的云迹线,地面雨滴谱仪观测到相应的雨强、雨滴数浓度、雨滴直径增大,表明播云使云体产生了增雨响应。针对这次增雨过程,从连片雷达回波中分离增雨作用造成的回波增强带（增雨影响回波）和确定了自然降水回波强度,建立增雨影响回波强度（Z）与地面雨强（I）的拟合关系（Z-I关系）,定量研究人工增雨的时、空演变。结果表明:（1）增雨影响时间约4 h,增雨影响回波区域（增雨影响区）面积为5448 km2。该区累计降雨总量和增雨总量分别为1.518×106 m3和8.04×105 m3,增雨影响区内增雨率达53%。（2）总降雨量、增雨量、自然降雨量随时间先增后减,总降雨量与增雨量的峰值同步,两者峰值都早于自然降雨峰值;催化后146 min （04时47分,世界时,下同）,每6 min增雨量达到最大,为4.9×104 m3;催化后174 min （05时15分）,增雨雷达回波面积达到最大（1711 km2）,面积峰值滞后增雨量峰值出现。（3）增雨影响区位于播撒线下游,呈条带状;区域内总降雨量空间分布为中间大边缘小,与增雨量空间分布一致。（4）此次增雨作业改变了降雨时、空分布,促进降雨形成,增加了地面降雨量。      

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。     

基于梯度观测小时数据的南岳山降水日变化特征

利用南岳山南坡不同海拔高度上的3个气象观测站2015年9月1日-2018年8月31日逐时降水资料,分析了南岳山降水日演变特征。结果表明:从山底到山顶总降水量逐渐增加,存在3个降水峰值时段,分别在清晨、午后和傍晚,清晨雨量峰值主要由该时段降水频次较高所致,午后与傍晚雨量峰值主要与该时段降水强度较大有关,山顶高山站与山底站降水量差异主要体现在午后与傍晚时段;小时最大降水量主要出现在午后至傍晚,山底站短时强降水出现时段较分散,山腰和山顶高山站短时强降水主要集中在午后至傍晚时段;持续时间小于等于6 h的短持续降水频次多于持续时间大于6 h长持续降水频次,其主要出现在午后至傍晚,长持续降水过程多出现在凌晨至中午,其对总降水量的贡献大于短持续降水。     

华东地区主要地形因子对极端小时降水峰型的影响研究

在全球持续增温的背景下,极端降水事件频发,给人民的生产生活和社会的经济发展造成了严重威胁。本文利用华东315个气象台站2011—2018年的小时观测数据,按照降水日峰值特征将华东地区极端小时降水分为单峰型和多峰型,基于多尺度地理加权回归模型,探讨了两种峰型极端小时降水空间分布与地形因子的关系。研究表明两种峰型极端降水分别对应常规年份和厄尔尼诺年,地形起伏度在两类峰型的降水中都为最重要的地形因子,主导区域主要为浙江北部及浙闽山脉北部;其他地形因子在两类峰型的降水中作用存在显著差异。单峰型降水中,第二重要的地形因子为地形坡度,主导区域位于浙闽山脉东南侧;而在多峰型降水中,第二重要的地形因子为离海岸线距离,且主导区域位于沿海地区。对二者差异的机理分析发现,单峰型降水以午后对流为主,浙闽山脉东南侧地形坡度较大处的对流有效位能值较大,容易促发对流;而在多峰型降水中清晨降水以平流为主,水汽输送明显较单峰型降水大,因此,离海岸线距离对该类型降水有重要影响。     

层状云催化宏微观物理响应的数值模拟研究

层状云系是进行人工增雨开发利用空中云水资源的重要对象,增雨作业需要有科学可行的技术指标来指导实际作业的科学实施,而合理准确评估人工增雨作业的效果也是需要解决的重要课题,通过数值模式合理地仿真模拟实际催化作业的过程,进而研究增雨作业后云和降水的一系列宏微观特征的变化及其机理,是建立和改进催化作业技术的必要途径,也是评估实际人工增雨作业效果的有效手段。本文使用三维中尺度冷云催化模式对2014年4月15日河北省一次层状云降水的飞机催化作业过程进行了仿真模拟,力图对实际作业过程进行合理再现,通过对模拟结果的分析,研究飞机播撒的AgI（Silver iodide）催化剂在空中的扩散传输特征,分析催化对云和降水宏微观特性的影响,并对此次飞机催化作业的增雨效果进行评估。研究结果表明,播撒的AgI催化剂烟羽扩展的水平尺度可达数十公里以上,垂直方向上,大部分AgI粒子则主要集中在作业层上下约1 km的厚度范围内,AgI粒子的向上输送明显强于向下的输送;催化后云中的冰晶和雪粒子明显增加,导致催化模拟前期的霰增长受到抑制,之后随着霰碰并雪过程及零度层附近冰相粒子淞附过程的增强,云中霰的总量逐渐增加;催化作业后,催化云的雷达回波强度有明显增强,且随时间变化表现出不同的结构特征;催化导致地面降水出现先减少后增加的时间变化特征,催化后3小时,作业影响区向作业区下游扩展100 km以上,总体呈现减雨—增雨的区域分布特征;数值模拟评估表明,整个评估区内的净增雨量达到3.6×107 kg,平均增雨率为1.1%,暖层霰粒浓度和尺度的增加是降水增加的主要原因。由于作业目标云系的催化条件一般,而播撒的AgI剂量偏大,造成增雨作业效果偏低。     

河南省飞机增雨空地信息传输系统建设及应用

基于飞机增雨作业过程中空地信息实时传输需求,河南省建设了飞机增雨空地信息传输系统。该系统将北斗卫星系统的通讯功能和GPS卫星系统的定位功能相结合,将作业飞机上采集到的GPS定位信息、温湿度数据及作业信息等通过北斗卫星通讯系统进行传输,并经过计算机处理在GIS电子地图上显示,从而实现了地面作业指挥人员对飞机作业情况及空中水汽情况的实时监控;通过飞行航迹、雷达及MICAPS数据等在系统平台上的叠加显示,使得地面指挥人员能够根据实际情况判断最佳催化高度和区域,并将作业指令实时发送给机上作业人员,实现了作业实时指挥,对减少飞机增雨作业盲目性、提高作业效果具有重要意义。整个系统稳定可靠、使用方便,并且不受时间、距离、地形地域影响,能够实现大范围、多架作业飞机的实时调度指挥,是飞机增雨中一种理想的信息传输系统。     

火箭人工增雨作业中应注意的一些技术问题

根据火箭增雨作业的原理对催化剂播撒量、成核率与火箭飞行速度和高度的关系进行分析;确定作业目标、时机和部位、作业火箭用量;对增雨效果、火箭播云对环境的影响进行评估。     

新疆夏季降水日变化特征

利用1991-2014年新疆16个国家基准气象站逐时降水资料,分析了新疆夏季不同区域降水日变化基本特征,揭示出新疆夏季降水日变化呈现显著的南、北疆区域差异,有别于我国中东部的一些新事实。结果显示:北疆降水量日变化呈现准单峰型特征,峰值主要发生在傍晚前后（16:00-20:00,地方时,下同）;南疆降水量日变化呈现三峰特征,峰值分别出现在傍晚（17:00-18:00）、午夜后（00:00-01:00）和上午（10:00）。新疆夏季降水事件以6 h以内的短历时性质为主（平均为85%,比例明显高于我国中东部）,而持续12 h以上的较长历时降水事件偶有发生;在天山东麓以外的新疆绝大部分地区,6 h以内短历时降水事件对总降水量的贡献率达54%,高于我国中东部地区。新疆西部和北疆北部降水量日变化主峰的贡献者是2~3 h短持续性降水为主的事件;而天山中-东部降水量日变化峰值则是来自于12 h内各不同持续时间降水事件的大致均等贡献。     

石家庄的云、降水和水汽特征

应用1972~2003年石家庄17个站的云、降水资料分析了各类云的发生频率及其降水特征,结果表明:全年而言,积层混合云出现频率高,且降水概率、降水率较大;夏季积状云出现频率高,降水概率、降水率大,对两者增雨机会多。应用2000~2004年常规天气图,对造成石家庄降水的天气系统、云、降水、水汽进行分析,结果显示:西来槽、冷切变、东蒙冷涡和华北低涡出现频率较高,造成的降水次数多,实施增雨的机会多;气旋类、西南涡出现频率低,但过程雨量大,降水持续时间长,是人工增雨不可忽视的天气系统;冷涡类降水时间最短,降水强度大,对其实施人工增雨,作业时机的把握很重要。石家庄上空的水汽含量呈单峰型季节变化,空中水汽资源量明显地受到大气环流和天气系统影响。对水汽通量场分析表明,对流层中高层水汽多来自于孟加拉湾和南海,低层水汽主要来自于东海、黄海,地面近地层水汽源多为黄渤海。     

The role of ocean thermodynamics and dynamics in Asian summer monsoon changes during the mid-Holocene

Studies of climate change 6,000 years before present using atmospheric general circulation models (AGCMs) suggest the enhancement and northward shift of the summer Asian and African monsoons in the Northern Hemisphere. Although enhancement of the African monsoonal precipitation by ocean coupling is a common and robust feature, contradictions exist between analyses of the role of the ocean in the strength of the Asian monsoon. We investigated the role of the ocean in the Asian monsoon and sought to clarify which oceanic mechanisms played an important role using three ocean coupling schemes: MIROC, an atmosphere–ocean coupled general circulation model [C]; an AGCM extracted from MIROC coupled with a mixed-layer ocean model [M]; and the same AGCM, but with prescribed sea surface temperatures [A]. The effect of “ocean dynamics” is quantified through differences between experiments [C] and [M]. The effect of “ocean thermodynamics” is quantified through differences between experiments [M] and [A]. The precipitation change for the African and Asian monsoon area suggested that the ocean thermodynamics played an important role. In particular, the enhancement of the Asian monsoonal precipitation was most vigorous in the AGCM simulations, but mitigated in early summer in ocean coupled cases, which were not significantly different from each other. The ocean feedbacks were not significant for the precipitation change in late summer. On the other hand, in Africa, ocean thermodynamics contributed to the further enhancement of the precipitation from spring to autumn, and the ocean dynamics had a modest impact in enhancing precipitation in late summer.