层状云催化后过冷水分布与演变规律的数值模拟

在郭学良等(1999年)发展的层状云雨滴分档模式中加入冰晶繁生过程,模拟了碘化银和液态二氧化碳的催化效率以及催化后云中过冷水的分布与演变过程.结果表明:碘化银和液态二氧化碳在5200～5600 m高度上的催化效率相当,最大达到11.1%;液态二氧化碳在2600～3000 m高度层的催化效率明显增大,达到14.2%;模式云被催化后,云中云水含量在200 min都较未催化时增长0.05 g/m3以上,表现出云中过冷水被消耗后的恢复趋势;碘化银和液态二氧化碳对云体催化后,云中水汽含量减少0.5～2 g/m3,对过冷水的恢复作出贡献;催化过程使得模式云中雨滴浓度在210 rin时较未催化时减少73%,在240 min时较未催化时增加309%.得出了两点结论:(1)模式云被催化后,云中过冷水在200 rin表现出恢复趋势,云中水汽对过冷水的恢复过程作出了贡献;(2)在过冷水较多的区域播撒液态二氧化碳可以取得较好的催化效率.     

层状云高炮人工增雨作业技术探讨

层状云回液高度在4500m以上且回液强度超过25dbZ时，把普雨炮弹射入0℃层以上部位，增雨效果明显。实验表明，催化剂不仅对层状云有静力催化效应，还有动力催化效益。     

播撒碘化银粒子进行人工防雹的数值试验

本文在二维完全弹性冰雹云数值模式中，引入冰晶浓度和播撒物质AgI粒子的守恒方程，建立了一个二维催化模式，考虑了人工冰核的三种成核机制，即凝华核化（包含凝结—冻结核化）及与云、雨滴的接触冻结核化，模拟了几种不同冰雹云、不同催化方案下的人工防雹催化效果，指出了防雹的最佳催化方案和适宜催化作业的冰雹云条件。     

一次冬季层状云的人工催化效果响应分析

2018年1月22日在邢台市区倒槽天气系统在低空形成的层状云中利用空中国王飞机搭载的粒子测量系统对水云进行催化作业探测资料,通过催化前后不同尺度的云粒子微物理变化和卫星监测结果,研究人工催化后效果响应,人工催化后目标云效果响应是降水量增加与催化作业之间证据链的重要一环,为增水效果分析提供坚实基础。结果表明,冬季冷云发展过程中,当云凝结核较为同一、且云被限制在某一层内,形成浅薄云层时,云粒子均质增长形成直径为4～6μm过冷水滴组成的水云,最大含水量为0.2 g·m~(-3);催化作业后,人工冰核消耗丰富的过冷水迅速增长形成冰晶及冰晶聚合体,催化使云粒子浓度200 cm~(-3)迅速降到15 cm~(-3),100～1000μm冰晶和雪晶浓度增长到150 L~(-1),1000μm以上降水粒子浓度增长到70 L~(-1),出现直径达6000μm雪花,表明催化促进降雪形成;催化影响区形成无云或少云云区,葵花8卫星云图上沿催化轨迹呈现为深色云带,表明此次催化作业效果显著。     

河北省冬季低槽冷锋层状云结构特征和可播性分析

2018年1月6日河北省出现一次低槽冷锋天气系统,利用两次云粒子垂直探测资料分析层状云结构特征和演化规律,探讨冬季低槽冷锋系统层状云催化条件和催化时机。结果表明：天气系统初期西南风风速中心发生在6500 m高空时,风速随高度呈不连续分布,层状云云顶温度为-29.2℃,中低云层稀薄;3000 m以上云层粒子基本被冰化,云内过冷水含量小于0.05 g·m^-3,固态含水量为0.1 g·m^-3左右,3000 m以下云层有大量自然冰晶,过冷水低于0.15 g·m^-3,不具备催化条件。700—3000 m高度层西南风加强,云内过冷水含量普遍大于0.1 g·m^-3;2200 m风速中心风速达16 m·s^-1,该高度最大液态水含量达0.38 g·m^-3,冰晶浓度为6 L^-1,温度为-9℃,适宜催化。低槽冷锋天气系统层状云结构特征和催化条件受槽前西南风强弱和风速中心高度影响,天气系统初期层状云云顶过高、温度过低时,层状云为不可播云。随槽线东移,风速中心高度降低,3000 m以下西南风加强,层状云转变为可播云。     

夏季催化对流云雷达回波特征对比分析

对"江淮地区对流云人工增雨外场试验"中3次催化作业过程,催化云和对比云新一代天气雷达回波特征的对比分析结果表明:催化云的平均维持时间比对比云长51.2%,平均回波面积比对比云多17%,催化云每个体扫的平均总液态含水量要高于对比云,整个维持时间的总液态含水量高出对比云46%.从而认为:催化作业可以达到增加回波面积,延长回波的持续时间,增加云中液态含水量的目的.并且,从其中一组对比中发现,对流云催化作业要掌握好催化时机,对于处在减弱期的对流云,催化作业达不到增加含水量、延长生命期的目的.     

高炮、火箭人影催化作业云层高度的确定

通过对碘化银的成核机理、高炮火箭撒播特点以及对不同类型云的特征分析,确定了使用高炮、火箭进行人影作业时云顶温度和人工增雨炮弹炸点及火箭播撒催化起点的温度:作业催化云层的云顶温度应处于-10～-24℃,最适宜为-15～-20℃;对层状云进行播撒催化,人工增雨炮弹炸点的高度应在-10～-15℃温度层,用火箭进行播撒作业时,起始播撒点的高度应确定在-10℃温度层;对积状云进行催化作业,人工增雨炮弹炸点的高度应选在-4～-10℃温度层,火箭起始播撒点的高度应确定在-4℃温度层.     

云降水和人工影响天气催化数值模式的发展及应用

对云降水和人工影响天气催化数值模式的发展和应用进行了概述。云降水模式包括总体水模式和分档模式。催化模式分为成冰剂、吸湿性催化剂和致冷剂催化模式。部分云模式和催化模式与中尺度天气模式实现了耦合。云降水模式在人工影响天气中得到了广泛应用,并在人工影响天气外场业务作业中发挥了重要作用。     

层状云结构和降水机制研究及人工增雨问题讨论

总结了层状云及其降水物理研究的部分成果。在此基础上, 讨论了层状云人工增雨的几个问题, 提出用常规观测资料判断人工增雨条件的方法。具体结果如下:层状云结构是不均匀的。层状云系在垂直方向上具有分层结构。“催化—供给”云是降水性层状云的典型结构, “催化—供给”云相互作用是导致降水的主要过程。按微观结构可以将降水性层状云分成3 层:冰相层、冰水混合层和液水层。冰相层是催化云, 冰水混合层和液水层是供给云。层状云降水过程研究表明, 对应于层状云或“催化—供给”云的3层宏观结构, 发生着不同的微物理过程, 粒子形成和增长过程也不同。冰相层的冰晶和雪, 凝华是其主要增长方式, 其次是雪与冰晶的聚合过程;雪(或聚合体)落入冰水混合层后, 继续通过凝华增长或贝吉龙过程增长, 同时撞冻过冷云水增长, 有部分冰雪晶通过撞冻增长而转化成霰。在液水层, 雪(或聚合体)霰开始融化, 同时收集云暖区云水增长。冰相粒子的撞冻增长过程和凝华增长过程相比同样重要。层状云各层对降水的贡献不同。一般而言, 对于“催化—供给”云, 催化云对降水的贡献低于30%, 供给云在70%以上。在以上研究的基础上, 讨论了层状云人工增雨的问题。(1)“催化—供给”云结构有利于云水转化成降水, 只有冰相层、冰水混合成和液水层相互“配合”, 才能形成有效降水。可以将“催化—供给”云作为层状云人工增雨催化的结构条件。(2)要选择降水形成以冷云过程为主的层状云催化, 冰面饱和水汽量和过冷水含量要大些。(3)层状云人工增雨原理应该补充。降水形成不但经历贝吉龙-芬德森过程, 冰水混合层的聚合和撞冻增长也是十分重要的过程。过冷水对于降水的形成非常重要, 但冰面饱和水汽量对降水的形成也同样重要。最后, 结合层状云的研究成果, 提出用常规探测资料判别层状云人工增雨催化条件的方法:利用卫星云图和雷达回波判别“催化—供给”云的结构, 用雷达RHI 回波(在距离高度显示器上的回波)判别降水机制和液水层。       

多种探测资料在人工增雨作业效果物理检验中的应用

针对2007年湖北省在鄂东地区组织的4次外场试验作业,应用对流云人工增雨雷达效果分析软件选择对比云的方法,对催化目标云和对比云的多普勒天气雷达参数的变化特征进行了对比分析,并应用X波段双偏振雷达资料、FY2C卫星资料、闪电定位仪、加密雨量站等资料,对催化效果进行了初步分析.结果显示,催化后,目标云发生了比较明显的变化,回波强度、强回波面积、回波顶高、液态含水量、强回波高度等催化后均增大,约半小时内都能达到最强;而对比云增大率比目标云小,或者没有增大,目标云生命期比对比云长.双偏振因子线性退极化比极小值变小,极小值区域面积变大;较大零延迟相关系数的面积也有所增大.FY2C卫星反演云参数不能有效地检验强对流云的催化效果,而对于层状云,云顶高度上升,云顶温度降低,过冷层厚度增大,有效粒子半径维持大粒子水平,云项黑体亮温下降.闪电频数在催化后也有所增多,主要发生在催化后约半小时内.强回波中心对应的分钟雨强在催化后半小时内达到最高,降雨主要集中在从约第10分钟开始的20分钟内,与对比云相比,目标云降水时间长,降水强度大.     

2002年秋季陕北地区一次锋面云系综合探测分析

使用载有粒子测量系统(PMS)、卫星全球定位系统(GPS)的飞机对2002年9月13日陕北地区一次降水性层状云系进行了有设计的催化、探测飞行。获取了云微物理背景值和影响值，分析发现：催化影响区内小冰晶数量产生了量级上的增加，雷达RHI融化层出现的局部凸起，可能是播撒液态二氧化碳催化后过冷云水消耗释放的溶解潜热导致融化层局部升温上抬形成。     

利用数字化雷达回波参数分析人工增雨播云条件

利用数字化测雨雷达观测的层状云雷达立体扫描资料和探空资料，分析得出层状云降水部分特征，并利用多元逐步回归获得催化作业效果指标y=2.0mm.h^-1，在使用雷达立体扫描资料进行人工增雨作业时指导方面做了探讨。     

火箭增雨作业中雷达和3S技术的应用

为了提高作业的科学性，采用新一代多普勒雷达和3S技术指挥火箭车适时科学流动作业，在分析当地天气特点、雷达回波特征以及充分运用现有人工影响天气技术的基础上，运用多普勒雷达指挥作业对不同类型云进行催化时目标云的选择、催化潜力判断、时机把握、催化部位的确定等关键问题进行了研究。提出了包括雷达监测、判别指标、作业参数生成和效果反馈分析等内容的新一代火箭增雨作业技术方法，并运用3S技术对作业车辆实时定位跟踪，适时调整，科学指挥火箭车流动作业的技术思路。     

两次华北冷涡过程雹云结构特征及AgI催化效果数值研究

用三维完全弹性非静力平衡雹云模式模拟了不同低涡雹云演变特征和人工引晶催化效果,结果表明:冷涡雹云中不存在大量的过冷雨滴,过冷水几乎是由云滴组成的,雹胚形成以云霰转化为主,由冰相过程形成降水粒子。近地面有薄逆温层云体,云底温度高,云中垂直运动强,云中过冷云水含量增长迅速且丰富。在雹云主要上升气流到达的过冷水含量大值区下方和过冷水大值区中心部位分别一次引进×107/kg碘化银粒子进行大剂量催化试验,碘化银主要以凝结-冻结方式核化成冰,雹胚浓度增加,雹胚过多争食抑制冰雹增长,使得冰雹直径明显减小。     

中国地区极端事件预估研究

简要介绍了极端气候事件预估的基本方法,概述了东亚和中国地区关于气候和极端气候事件预估研究的进展。针对极端事件变化预估研究中的重要问题,如高分辨率、长时间尺度的区域气候变化模拟和预估,高时空分辨率的网格化观测资料,除温室效应外的土地利用和气溶胶的作用,使用合理方法进行多模式结果的集合,以及统计降尺度方法的应用等,进行了讨论。     

高速公路气象服务技术及应用

气象条件对高速公路的安全出行有很大的影响,通过对高速公路交通气象服务所需的常规地理信息和相关气象数据进行分析和整理,利用插值算法将能见度、降水、温度、风速等气象要素进行了空间化处理,并整理了整个数据处理流程。基于GIS的空间分析对气象要素在高速路段上的投射技术进行了研究,并将成果数据用JSON格式在数据库进行统一存储。对交通气象服务技术的应用进行了探讨,形成了交通气象指导预报产品,在交通气象导航的应用也进行了尝试,改善了交通气象服务的效果。     

夏季对流云人工增雨效果评价方法初探

由于对流云尺度小、生消快,降水时空分布不均匀等特点,对其进行人工增雨效果评价是十分困难的事.本文利用2003年在"江淮地区对流云人工增雨外场试验"试验区获取的对流云人工增雨监测资料,采用成对对流云试验方案,开展对对流云人工增雨效果进行评估.通过对催化云催化前后雷达特征量和地面雨量变化分析,以及催化云与非催化云自身对比分析和双比分析,初步得出:人工催化后10～20 min增雨效果不明显,人工催化30 min后才能产生明显的增雨效果,其效果在100%以上.     

Multi-criterion model ensemble of CMIP5 surface air temperature over China

Theoretical and Applied Climatology - The global circulation models (GCMs) are useful tools for simulating climate change, projecting future temperature changes, and therefore, supporting the...     

Projections of daily mean temperature variability in the future: cross-validation tests with ENSEMBLES regional climate simulations

Because of model biases, projections of future climate need to combine model simulations of recent and future climate with information on observed climate. Here, 10 methods for projecting the distribution of daily mean temperatures are compared, using six regional climate change simulations for Europe. Cross validation between the models is used to assess the potential performance of the methods in projecting future climate. Delta change and bias correction type methods show similar cross-validation performance, with methods based on the quantile mapping approach doing best in both groups due to their apparent ability to reduce the errors in the projected time mean temperature change. However, as no single method performs best under all circumstances, the optimal approach might be to use several well-behaving methods in parallel. When applying the various methods to real-world temperature projection for the late 21st century, the largest intermethod differences are found in the tails of the temperature distribution. Although the intermethod variation of the projections is generally smaller than their intermodel variation, it is not negligible. Therefore, it should be preferably included in uncertainty analysis of temperature projections, particularly in applications where the extremes of the distribution are important.     

中尺度和云模式嵌套试验

利用嵌套Mesoscale Analysisand Process System（MAPS）模式提供离作业时间最近的湖北省77个县站大气层结状况，以弥补积云模式对于探空层结信息的需求；根据天气类型分析，获取湖北全省县站级一维积云模式初始扰动参数。20次嵌套试验统计表明：中尺度MAPS模式和积云模式的嵌套实现了多站点积云群的模拟，县站级降水预报和实际雨量偏差小于20％的站点数占到总数的58．2％；以2003年7月9日湖北省降水为例，利用嵌套模式对全省77个县站进行嵌套试验，结果表明：模式嵌套尤其有利于午后积云降水模拟，通过自然模拟计算和多站点积云群催化对比分析，能够较好地提供县站级增雨潜势量化预测。