层状云中非垂直多条撒播线源催化剂扩散的数值模拟

首先建立了一个模拟层状云中催化剂扩散的三维时变烟团轨迹模式。该模式能够模拟层状云中多条（与风向）非垂直撒播线源的催化剂扩散特征。在模式中,详细考虑了地形、垂直风切变对催化剂扩散的影响以及催化剂播散参数的时空变化和催化剂的湿清除效应以更接近于实际过程。其次建立了一个细网格三维非静力中－β尺度动力学预报模式,用于模拟大气流场和湍流场,以其作为烟团轨迹模式的背景场。最后根据１９９６年３月３１日０８时实测常规气象资料和１４时飞机实际播撒参数,对陕西省关中地区飞机人工增雨作业中的催化剂扩散进行了数值模拟,对不同的大气层结和扩散参数做了敏感性试验分析。模拟结果表明：（１）在非均匀、非定常及非垂直直线源情况下,层状云中催化剂扩散的浓度等值线空间分布较复杂,不满足高斯分布。（２）催化剂的扩散与湍流扩散系数、风场分布相对应,水平扩散范围大于垂直扩散范围。（３）不稳定层结有利于催化剂扩散和多条线源的合并,扩散系数越大,扩散范围越大,线源间合并越早,撒播的线源间距可以大些。（４）陡峭地形对低层风场和湍流场影响较大。     

层状云中垂直线源的扩散问题

下投式飞机和火箭焰弹分散的催化剂一般都形成若干条垂直线源。该文利用湍流扩散的梯度输送理论,提出了层状云中垂直线源催化剂扩散的理论模式,并给出了顺风向和垂直于风向发射的多条线源催化剂浓度叠加效应的计算公式。     

层状云中垂直线源的扩散问题

下投式飞机和火箭焰弹分散的催化剂一般都形成若干条垂直线源。该文利用湍流扩散的梯度输送理论，提出了层状云中垂直线源催化剂扩散的理论模式，并给出了顺风向和垂直于风向发射的多条线源催化剂深度叠加效应的计算公式。     

层状云播云线源非均匀、非定常输送扩散数值模拟

大多数层状云播云线源输送扩散模式常采用一些不合理的假设，使得输送扩散过程中起重要作用的一些物理过程被忽略。烟团轨迹模式能够处理源参数和气象要素的时空变化，适用于各种尺度和各类源的输送扩散模拟。因此，本文建立了一个模拟层状云播云线源输送扩散的三维时变烟团轨迹模式，并考虑了地形，垂直风切变作用，播云参数的时空变化和线源的湿清除效应。增雨作业实例我的数值模拟研究结果表明：模拟的播云线源输送扩散特征与输送扩散的基本理论和一般规律相吻合，并且再现了非垂直（与风向上）多条播云线源非均匀非定常的输送扩散特点。浓度等值线水平，垂直分布均不规则，比均匀定常点源更为复杂，整体不满足高斯浓度分布，表明在这种情况下均匀定常模式已不适用。另外，模式能够精确地模拟出播云线间的精细结构。     

高炮、火箭和飞机催化扩散规律和作业设计的研究

文章基于扩散计算的解析解,提出了针对高炮、火箭和飞机等不同催化方式的点源、多线源和移动点源的数值计算方案,分别研究了不同催化方式催化剂扩散规律和有效范围,并利用卫星捕获的一次飞机播云实例检验了计算方案,同时研究了实现目标区充分催化的作业设计等问题。主要结论有:高炮做为点源催化,单个高炮作业,达到有效催化浓度的范围半径约只有0.5 km,应当采用多炮弹密集作业,比较有利于浓度和催化范围的维持,提高炮弹成核率能够很大程度地提高高炮作业效果;火箭和飞机作为线源催化,1 h内达到有效催化浓度的宽度分别为7和6.6 km,此宽度可作为多线播撒作业飞行间距设计的参考依据;飞机单线播撒达不到充分催化的要求,而耕作式播撒,在风速作用下,扩散区域会分散或重叠。根据风速大小设计的"8"字形来回播撒飞行路线,可使目标区得到充分播撒。在扩散计算方案研究基础上研发的各类催化扩散计算和作业设计软件系统,可方便准确地计算飞机、高炮和火箭实际作业时催化剂在云中扩散的范围、浓度及其随时间的演变,并可针对不同目标区进行充分播撒催化的作业设计,结果直观简明,为催化扩散计算的实际业务应用和作业设计提供了帮助。     

层状云人工增雨撒播方法的有效性初探

利用已建立的模拟层状云中催化剂扩散的三维时变烟团轨迹模式, 研究人工增雨撒播方法的有效性。根据１９９６－０３－３１－０８ 时实测常规气象资料和１４ 时飞机实际播撒参数, 对陕西省关中地区飞机人工增雨作业中的催化剂输送扩散进行了数值模拟, 对不同的大气层结和扩散参数做了敏感性试验分析, 根据达到有效催化的浓度（１０ 个／Ｌ）标准, 初步分析撒播方法的有效性。结果表明： （１） 非均匀、非定常、非垂直撒播线源的催化剂输送扩散特征是, 浓度等值线空间分布图形类似于撒播线, 但更为复杂, 已不满足高斯分布; （２） 催化剂的扩散与湍流扩散系数、风场分布相对应, 水平扩散范围大于垂直扩散范围; （３） 大范围的撒播并不象人们期望的那么有效, 因为云中存在许多无催化剂影响的区域, 建议飞机人工增雨作业中设计撒播方案时, 应该科学慎重;（４） 催化剂的扩散对湍流扩散系数非常敏感, 建议模式中最好含有湍流预报项。     

增雨防雹火箭弹催化剂播撒技术的对比研究

介绍了HY-1A型增雨防雹火箭弹较传统型增雨防雹火箭弹在催化剂播撒技术方面所做的技术创新,增雨防雹火箭弹催化剂由原来的线性播撒方式改进为体播撒。将线性播撒和体播撒的催化剂扩散分别近似为线源扩散和瞬时点源扩散,基于解析解计算公式近似估算两种播撒方式的催化剂扩散有效区域半径,进而估算有效区域体积。对比发现,给定浓度阈值时,体播撒的催化剂扩散有效区域体积为线性播撒的3.6～7.2倍,且体播撒的催化剂扩散有效区域持续时间较线性播撒持续时间更长。线性播撒和体播撒方式的火箭弹有不同适用对象,后续可进一步改进优化催化剂播撒技术。     

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。     

非轴对称对流云中点源爆炸（前倾梯度）催化剂的叠加浓度的计算方法

对流云，特别是强对流云就其生成条件和类型的不同，有的是输对称结构，有的是非轴对称结构。但无论对哪种结构的对流云进行人工影响作业时，每次都以不同射击组合形式发射几十发至上百发炮弹．这些炮弹在空中爆炸后就会形成众多的点源，而且每个点源在环境风场和湍流场的影响下互不干涉地扩散，这样在它们扩散的空间范围内必然会形成叠加的催化剂浓度场，但是高炮发射炮弹的射击组合有多种形式，本文仅在作轴对称对流云中点源爆炸催化剂扩散的基础上来探讨高炮以前倾梯度射击组合形式发射时多点源产生的催化剂叠加浓度场的计算方法，初步得到了对流云中点源的扩散规律和特点。     

气象卫星资料在飞机人工增雨效果评估中的应用

在2000年3月14日飞机人工影响天气作业过程中，极轨气象卫星实时遥感探测提供了人工增雨情况的一些证据。分析了作业后催化剂扩散情况，并且就风对催化剂的输送，地面增雨效果进行了探讨。初步结果：（1）本次过程在作业1小时23分钟后，最大自由运动扩散宽度11km，催化剂自由运动扩散区约为2508km^2，在云顶形成约1505km^3的塌陷区。（2）卫星资料分析，风的输送作用区约为7500km^2，为自由运动扩散区的3倍，是催化剂扩散的主要因素。     

陕西关中人工增雨作业中催化剂扩散的数值计算

１９９６年６月１日陕西省人影中心在关中地区实施了飞机人工增雨作业．本文利用湍流扩散方程对催化剂的浓度分布和扩散范围进行了计算。初步得到了人工影响云和降雨作业的影响区与最大降雨中心区基本一致。     

对流云中点源爆炸催化剂的扩散问题

本文探讨了对流云中点源的扩散问题。在考虑了云中上升速度随高度变化的情况下求得了扩散方程的解。利用我国南方对流云探测的平均数据和点源所在的一般高度,计算了不同时间催化剂的扩散范围和浓度分布,并作了分析讨论,初步得到了对流云中点源的扩散规律和特点。     

城市热岛效应对污染物扩散规律影响的数值模拟

用一个二维非定常扩散方程模拟了夜间城市边界层中三种不同有效高度(20m,72m和110m)连续线源所产生的污染物浓度分布特征。数值试验结果表明:不管是否出现热岛环流,城市热岛效应使高架源产生的地面浓度增大,而使近地面源所产生的地面浓度减小。这是因为城市下垫面的热力和动力作用改变了一般的边界层低层的温度结构和湍流结构所致。     

无界大气中催化剂扩散模拟试验

利用无界大气瞬时点源扩散的高斯模式 ,对飞机线性播撒的催化剂进行了扩散模拟试验 ,为飞机人工增雨作业提供了 1种简单、易于使用的催化剂扩散模拟方法。     

无界大气中催化剂扩散模拟试验

利用无界大气瞬时点源扩散的高斯模式。对飞机线性播撒的催化剂进行了扩散模拟试验，为飞机人工增雨作业提供了1种简单、易于使用的催化剂扩散模拟方法。     

飞机增雨催化剂水平输送与扩散速率的研究

研究了飞机增雨中催化剂的水平输送与扩散速率，为设计播云间距，估算影响区大小，位置，影响时间提供科学的定量依据。根据飞机人工增雨作业个例，利用层状云中催化剂输送扩散的三维时空变模式，对播云催化剂水平输送和扩散速率进行了模拟研究。结果表明，云中催化剂水平输送仅与风场有关，1h的平均值达到65km，催化剂扩散速率与风、温、湍流有关，1h平均为0.82m/s。     

对流云点源催化剂扩散模拟系统及应用

基于对流云云中催化剂扩散理论建立了一个适用对流云的云中点源催化剂扩散模拟系统,介绍了该系统的设计思想和应用情况.讨论了催化剂扩散与扩散时间、风速、湍流系数、垂直速度等因素的关系,得到以下结论:对流云中催化剂的扩散速度较快,几分钟后就能扩散到一个相对稳定的范围;风速和湍流系数越大水平扩散范围越大;在垂直方向上催化剂扩散主要集中在爆炸层高度之上附近的地方.这些研究结果可为对流云的增雨作业方案的确定提供科学依据,同时对增雨效果的评估也有意义.     

基于掌上电脑(PDA)的人工影响天气扩散模拟系统

简要介绍了一种基于掌上型计算机的人工影响天气中催化剂扩散模拟系统及开发方法,其系统设计思想和技术要点。系统着眼于把催化剂扩散的理论研究成果转化为计算机应用技术,能够通过快速可视化计算处理,模拟人工影响天气催化剂的扩散过程,提供作业方案辅助设计等功能,并且使用操作比较简便。系统开发中针对人工影响天气作业需求,进行系统分析和设计,具有合理的数据结构、软件结构及可视化和方便的人机交互界面。     

二阶闭合模式在污染气象学中的某些应用

本文采用二阶闭合的湍流边界层模式,进行一系列数值试验以模拟边界层中连续线源的扩散状况。试验表明:无论在稳定的或不稳定的边界层中,高源的扩散能力都低于低源;在稳定层中,粗糙地表上的大气扩散能力高于光滑表面;在相同风速和地表净辐射情况下,粗糙表面上的大气扩散能力反而低于光滑表面;对流边界层中存在反梯度输送,因而K理论的应用受到限制。试验还表明,修正的Kazanski-Monin参数可能比Monin-Obukhov长度更能反映大气的扩散能力。     

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.