应用“0”域概念进行对流云防雹(增雨)作业

人工防雹(增雨)作业所依据的原理是成雹(增雨)机制和雹云(积云)结构特征,而作业的难题是判断作业的部位和时机。利用冰雹存在成长“穴道”的新概念,对所获取的雷达基本反射率、反射率剖面(RCS)、速度剖面(VCS)及风廓线(VWP)等资料进行分析,找到相对水平风速为0的区域,即可准确判定“0”域的位置,找到冰雹成长的“穴道”,解决人工防雹(增雨)作业中作业部位和时机的判断问题,以此指导人工防雹(增雨)作业。     

拉萨地区汛期积状云及其人工增雨作业研究

本文利用拉萨地区1981²010年汛期52010年汛期5⁹月4个台站的地面观测资料,统计分析了汛期59月4个台站的地面观测资料,统计分析了汛期5⁹月各类积云的发生频率及其降水过程,分析了各类积云的降水能力;从卫星云图、天气雷达图识别及目测三个方面对拉萨地区汛期适宜高炮(火箭)人工增雨作业云系做了初步探讨。结果表明:拉萨地区平均每年有40d以上的积云降水;其中伴随碎雨云的积雨云(Cb+Fn)降水概率最大。各县区平均积云降水过程占总降水过程的52.6%,平均积云降水量占总降水量的54.8%;汛期降水过程中由积云带来的降水占一半以上,一般产生小雨及小到中雨的雨量,产生大雨及暴雨的概率极小。降水性积云不仅人工增雨潜力很大,实施人工增雨催化作业的机会也较多。适合人工增雨作业影响的积云降水云系按其对降水量的贡献大小依次为伴随碎雨云出现的积雨云(Cb+Fn)、伴随碎积云出现的混合层积云(Sc+Fc)、积雨云(Cb)、层积云(Sc)。     

用一维积云模式预报积云的试验

本文将改进的一维积云模式用于积云人工增雨作业报告。在1993一1995年春季飞机增雨作业期间,对广西南宁地区的21个个例的计算中,进行人工增雨作业可能性预报,预报成功率可达67％以上。     

湖南一次重大森林火灾人工增雨作业条件与效果分析

人工增雨作业是森林灭火的一个重要科技手段,作业条件预报与作业时机的把握是作业成败的关键。本文以湖南省“20130810”大乘山重大森林火灾人工增雨作业情况为基础,利用多种气象资料对作业条件预报与作业方案设计进行分析,采用作业前后雷达回波参量变化、最大相关系数的雷达回波跟踪法（TREC）对作业效果进行评估。结果表明：大乘山重大森林火灾人工增雨作业通过捕捉台风外围边缘快速生消的积云云系,有效地让局地积云降水降落到了位置相对集中的火场,8月15日第7、第8次地面人工增雨作业15 min后雨势加大,有效压制火势,及时解救了火场被困人员;8月16日第11次作业为明火扑灭发挥了重要作用。针对局地积云开展森林灭火人工增雨作业,使用火箭、高炮等地面装备更容易抓住作业时机,针对大范围的积层混合云系更适合开展飞机增雨作业,飞机在火情侦察拍照和气象探测等方面能发挥重要作用。     

西安新一代天气雷达产品在一次人工增雨中的应用分析

在常规天气形势分析的基础上,应用西安新一代天气雷达(C INRAD/CB)产品,结合地面降水,对渭南今年初夏一次人工增雨作业,以及雷达回波图上目标云系作业前后反射率因子、垂直累计液水含量、回波顶高等进行对比分析,表明增雨效果明显。因此,用新一代天气雷达产品指挥人工增雨作业是有效的,回波要素变化为人工增雨效果评估提供了直接物理证据。     

衡邵盆地7—8月对流云特征与人工增雨作业效果分析

利用湖南邵阳新一代多普勒雷达站产品资料和区域自动站降水资料,分析了衡邵盆地2010—2016年的7—8月期间100个对流云个例雷达回波特征,对在邵阳区域范围50次地面火箭弹和37次高炮人工增雨作业效果进行检验。结果表明:(1)邵阳区域单块积云回波水平尺度在3-6km最多,占41.6%,单块积云回波面积50㎞2最多,占25.0%,回波顶高在5.5-6.0km最多;(2)不同天气形势下,单块积云回波面积、回波顶高也不相同;(3)积云降水回波的雷达识别指标在不同的季节存在一定的差异;(4)50次增雨作业平均相对于自然降水量的增幅估值为7.7mm,增雨效果明显;(5)作业面积在5至10km2范围内,增加作业炮弹的数量对增雨量的效果没有明显的影响。     

拉萨地区汛期积状云及其人工增雨作业研究

本文利用拉萨地区1981 ～2010年汛期5～9月4个台站的地面观测资料,统计分析了汛期5～9月各类积云的发生频率及其降水过程,分析了各类积云的降水能力;从卫星云图、天气雷达图识别及目测三个方面对拉萨地区汛期适宜高炮（火箭）人工增雨作业云系做了初步探讨.结果表明：拉萨地区平均每年有40d以上的积云降水;其中伴随碎雨云的积雨云（Cb＋Fn）降水概率最大.各县区平均积云降水过程占总降水过程的52.6％,平均积云降水量占总降水量的54.8％;汛期降水过程中由积云带来的降水占一半以上,一般产生小雨及小到中雨的雨量,产生大雨及暴雨的概率极小.降水性积云不仅人工增雨潜力很大,实施人工增雨催化作业的机会也较多.适合人工增雨作业影响的积云降水云系按其对降水量的贡献大小依次为伴随碎雨云出现的积雨云（Cb＋ Fn）、伴随碎积云出现的混合层积云（Sc＋Fc）、积雨云（Cb）、层积云（Sc）.     

多普勒雷达产品在祁连山区一次人工增雨作业中的应用分析

利用多普勒雷达资料,分析了2005年7月1日发生在河西中部及祁连山中段人工增雨降水过程的多普勒雷达回波及其产品的表现特征,认为这次降水过程是由于大尺度天气系统造成了大范围降水回波长时间维持,加之人工增雨作业共同影响的结果。其强度场、速度场具有混合性降水回波特征,并且在增雨催化阶段表现显著。速度图上的辐合流场、风廓线产品特征及雷达垂直积分液态水含量产品对进行强降水落区、降水系统移动、地面降水估计具有较明确的指示意义。反射率因子图上的零度层亮带和速度图上的汇合流场特征是把握人工增雨作业时机和部位的重要依据。祁连山中段沿山不同海拔高度地面降水的时间和空间分布特征,为检验增雨效果提供了研究依据。另外,从天气学和物理量诊断方面对此次降水过程进行了分析。     

江西人工增雨作业条件的雷达回波参数指标分析

根据江西省2007-2008年人工增雨作业记录和南昌多普勒天气雷达产品资料,选取了621个人工增雨作业样本,运用统计和对比的方法对样本进行分析,获得江西省人工增雨作业条件的低层反射率、组合反射率、回波顶高、垂直积分液态水含量等参数指标,并建立人工增雨作业条件判别方程。     

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。     

基于体扫模式的组合RHI自动实现算法

天气雷达的RHI扫描方式能够直观地提供云雨回波垂直结构的详细信息,因而该扫描方式在实际业务工作中,常常被用于人工影响天气的指挥作业。传统RHI方式需采用人工定位的手工操作方式,且只能获取指定方位空间的有限信息,这些都制约了新一代天气雷达全空域自动监测效能的有效发挥。在现有自动连续的体扫工作模式下,所开发的算法利用有限仰角层数据实现了自动组合"RHI"的功能,以增强基于现有新一代天气雷达业务扫描方式的业务产品功能。     

层状云人工增雨宏观判据在MICAPS平台上的演示与应用

针对地市级普遍缺乏可业务应用的人工增雨潜力实时分析及预测系统的情况,以常规探空资料和T213数值预报产品为基础资料,开发了几种人工增雨宏观诊断场,并实现了这些诊断场的定时自动处理和在MICAPS平台上的实时分析显示.其中,冰面过饱和度可诊断“冰水转化区”的垂直分布,进而为确定合适的播撒高度提供判据.T-Td垂直分布可反映准饱和湿层伸展的高度和厚度,其顶部为合适的播撒高度;特征温度层高度可提供＂播云温度窗区＂的高度和厚度,也可为进一步确定播撒高度提供判据.几种方法综合应用可确定最佳播撒高度.增雨潜力系数与降水的演变趋势很一致,可为选择合适的作业时机提供参考.以一次典型过程为例,对上述方法做了试用.为了定量确定人工增雨潜力的大小,综合考虑了各种物理量（要素）场对降水的贡献以及降水预报对宏观增雨潜力的指示意义,应用多因子权重集成法,制作人工增雨潜力等级预报,并用2004年2～5月7次层状云降水过程进行实例应用检验,证明具有一定效果.     

青海对流云数值模拟分析

利用中国气象科学研究院三维对流云模式和2002年青海省河南县秋季外场试验取得的资料，进行了数值模拟试验。该地区秋季对流云降水主要为冷云降水，暖雨过程不易启动。降雨主要是由于霰落入暖层融化，雨水的蒸发是雨水减少的主要机制。霰在降水的产生中发挥了重要作用。霰的生成又与冰晶密切相关。冰晶是霰的主要来源，而且也是霰生长的主要因素。初始的霰粒主要由冰霰自动转化生成，而较少由雨滴冻结生成。霰胚通过收集过冷云水和冰晶与霰的碰并又促进了霰的进一步生长。冰晶的生成主要是由于自然冰核的核化，因此，自然冰核的数浓度对整个降水过程都有影响。霰是云中过冷水消耗的主要因素。     

登陆台风后部局域强降水的个例分析

本文以2000年第10号台风“碧丽斯”为例,得出特殊流场条件下登陆台风后部局域性强降雨产生的原因.它是发生在低层流场中变形场的辐合渐近线的一端附近,由于较强的偏北气流对暖湿的西南气流起到触发抬升作用,使原本水汽充沛、层结不稳定的气层对流发展,形成中尺度强对流云团,从而产生强降水.由于满足这种流场条件的区域很小,暴雨落点附近气流本身不强,因此暴雨范围不大,降雨强度也不太强,但由于流场维持时间较长,降雨历时也较长.     

完全Q矢量的引入及其诊断分析

参照准地转Q矢量推导，考虑天气系统发展的主要热力强迫因子－非绝热加热作用，引出考虑非绝热效应的完全Q矢量的概念，并应用于实例分析。结果表明，完全Q矢量能较清楚地揭示暴雨天气系统的演变；考虑了湿过程的完全Q矢量在暴雨的诊断过程中显示了更大的优越性；定性而言，完全Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场有助于确定暴雨的落区，暴雨区正好落在低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心之间；定量而言，低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心大小对暴雨强度有显著的指示作用。因而在暴雨的诊断和预报过程中完全Q矢量散度和锋生函数是两个重要的参数。     

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。     

黄河上游玛曲地区雨滴谱特征的观测研究

为了解决近年来黄河流域水资源短缺的现象,2000年由青海省气象局组织及多个单位合作,在黄河上游进行了人工增雨试验。通过对玛曲地区雨滴谱的分析,推测玛曲当地的雨滴较大,这对在当地实施人工增雨提供了观测依据。另外,通过分析得到当地积云降水的雷达反射率因子和雨强的相关关系式,该公式可以作为利用雷达定量测量高原地区降水的参考。分析发现,虽然高原地区冷雨过程是主要的降水机制,但是暖雨过程仍然对降水有贡献。通过对雨滴谱资料的分析,可以促进对高原地区云物理特征的了解。     

北上台风暴雨过程涡散场的能量收支和转换特征

利用辐散风和旋转风的动能收支方程,对北方一次北上台风倒槽暴雨过程暴雨区内的涡散场能量收支和转换进行了计算.结果表明:暴雨区内动能的增加是暴雨增幅的一个主要原因.暴雨发展时,就旋转风动能(K_R)而言,旋转风动能通量(HFR)辐合是主要能源,而旋转风的动能产生项(GR)是主要能汇;就辐散风动能(K_D)而言,辐散风的动能产生项(GD)是主要能源,辐散风动能通量(HFD)辐散是主要能汇;总动能水平通量(HF)提供的辐合主要表现于对流层中、低层,这就使得低层辐合加强,上升运动加强,有利于暴雨的增幅.在暴雨过程中次网格尺度效应由能源转变为能汇,在暴雨发展之时能汇减小;能量的转换项C(K_D,K_R)总为正值,在转换项中,地转效应项的贡献很大.说明暴雨过程能量均由K_D向K_R转换,也就是说有效位能经K_D向K_R转换,充分说明了在整个暴雨过程中,尽管辐散风动能变化(∂K_D/∂t)很小,但是它在其中充当“桥梁”作用,C(K_D,K_R)在暴雨发展时达到最大,此时能量转换最为旺盛;对流层低层辐散风动能向旋转风动能的转换是暴雨产生和发展的重要条件.此次暴雨过程,在暴雨区内表现为斜压不稳定和正压稳定共存的特征,其发展过程是系统斜压不稳定增长,正压稳定性减弱的过程,暴雨增幅的另一个重要原因就是暴雨区内低层斜压的发展.     

两次飞机增雨作业过程数值模拟分析

利用国家气象中心GRAPES业务模式耦合混合相双参数云微物理方案,对2010年12月15日的两次飞机人工增雨作业过程进行了催化数值模拟分析。分析得出:GRAPES模式基本能给出正确的中低层天气形势场和降水的动力结构,较大降水的落区和范围基本可信,降水强度较实况偏小;按照作业实况进行催化模拟具有一定的可信度,与实况降水在较强降水区域有较好的对应性;两次播撒都取得了增加降雨量的效果,24 h平均增雨量在3~5 mm,最大增雨量达7 mm,两次播撒后增雨作业区的累计降水总量较未播撒时增加约一倍;播撒有效时段在4 h内,播撒后1~2 h雨量增加最大,增雨区域初期与播撒区域一致,随时间延长而在播撒区附近扩散;第一次播撒时,播撒冰晶消耗液态水,转化成固态水,水汽流入速度加快,向液态水转化加快,液态水迅速恢复,未出现减雨现象;第二次播撒时,云中固态水争食水汽增长,液态水得不到补充,云中上升运动减弱,自然降水阶段出现减雨现象。