圆锥形冰雹下落末速度的实验研究

冰雹下落末速度是冰雹物理学的一个重要的运动学参数。我国新疆地区降雹中以圆锥形雹块最多,但对圆锥形冰雹自由下落末速度的研究却不多见。本文用实验方法测量了圆锥形雹块模型的下落末速度,并推导了用几何特征量表示的圆锥形冰雹下落末速度公式。实验和理论研究结果表明,圆锥形冰雹下落末速度与圆球形冰雹不同,它不是冰雹质量或大小的单一函数,而是其质量和形状参量(如锥角、底面曲率等)的函数。     

圆锥形雹块微结构的分析研究

冰雹微结构的研究是冰雹微物理研究的基础,它对成雹机制的研究、冰雹数值模拟以及人工抑制冰雹等都具有一定的价值。利斯特(List)、麦克林(Macklin)、雷伊(Rye)、列维(Levi)等对冰雹的晶体和气泡结构进行了许多实验研究。徐家骝、施文全、李子华等对我国雹块的微结构也作过许多分析。但以上工作多研究球形雹块,对圆锥形雹块的系统分析工作尚不多见。     

圆锥形雹块生长方程和热平衡方程的初步研究

1982年6—7月,新疆昭苏地区取得的10586个雹块样品和1013个冰雹切片中,圆锥形雹块占59％.本文分析了圆锥形雹块的结构特征,提出了它在云中的生长方式.由此推导了圆锥形雹块的生长方程和热平衡方程,并从中得出云中临界有效含水量公式和垂直气流速度的表达式.这些工作为研究圆锥形雹块的生长过程提供了理论依据.     

昭苏雹块的微结构研究

冰雹云的微结构,对于研究冰雹增长的机制是十分重要的.但是由于直接进入雹云内部进行观测非常困难,所以目前主要通过遥感技术和冰雹样品的切片分析,推断雹云内部的微观结构和成雹机制. 众所周知,冰雹是从冰雹云中降落下来的固态降水物.不同的冰雹云类型,不同的增长过程,具有不同的微观结构.因此研究冰雹样品,有助于我们认识冰雹在云中的形成和增长过程,这对于人工防雹研究和作业设计具有实际意义.     

冰雹和防雹研究述评

冰雹是一种严重灾害性天气,我国冰雹灾害的危害很大,二十多个省市,八百多个县都遭受不同程度的雹灾,它影响了农业的丰收,因此防雹研究已成为我国气象科研中的重要课题之一。就科学意义来说,冰雹与暴雨、雷暴和龙卷等中小尺度天气具有不少共性,它涉及云物理学、中小尺度天气学、雷达气象和大气探测等方面内容。近十年来有关冰雹研究和人工防雹研究的进展也推动了上述学科的发展。本文就有关冰雹研究和防雹研究中的几个问题作一评述。     

青藏高原东北边缘冰雹形成机理

"穴道"理论认为,冰雹云中存在冰雹形成和增长的"穴道"。本文以在青藏高原东北边缘及毗邻地区常诱发冰雹灾害的东移短小切变线天气过程为研究背景,采用三维冰雹云分档模式,用MM5V3中尺度气象模式提供冰雹云模拟研究所需的环境大气状况,模拟研究了各类冰雹形成和增长的过程。结果表明,温度、云中上升气流、水平风速零线和云中各类水成物、各类冰雹质粒的空间分布满足"穴道"理论描述的配置区域是冰雹颗粒含水量的大值范围。同时显示出了小冰粒子(D<1mm)、霰和雹胚(1mm相似文献   

复州湾盐场冰雹预报方法的研究

利用高空、地面历史资料,分析研究冰雹成因,选择因子,建立系统条件因子库,已建成不同类型的冰雹预报模型,研制出集资料采集、数据处理、天气分析、预报结果输出的冰雹预报系统。可做出适用于复州湾盐业发展需要的、为盐业服务的未来14h有无冰雹预报。     

青藏高原东北侧冰雹微物理过程模拟研究

以青藏高原东北侧及毗邻地区诱发冰雹灾害的东移短小切变线天气过程为研究背景,采用中国科学院大气物理研究所三维冰雹云分档模式,用MM5V3中尺度气象模式提供冰雹云模拟研究所需的环境大气状况,模拟研究了冰雹形成和增长的微物理过程。结果表明：模式再现了当时冰雹、大风及暴雨的实况;中尺度水分和动力条件是冰雹形成和增长的重要因素,它们决定了冰雹云的强度和冰雹的大小;冰雹形成和增长过程中的微物理过程决定了冰雹云的消亡,冰雹在空中形成的潜热释放延长了降雹的时间;云中冰雹发生、增长的主要区域和云内上升气流配合良好,是防雹消雹的主要范围。     

冰雹生长物理过程参数化研究

对冰雹生长物理过程的理论与实验研究都表明 ,冰雹生长过程中表面热量与质量传输决定了冰雹生长率及其结构特征。然而 ,许多模式研究者在冰雹的热量平衡方程中 ,关键的热传输系数一直引用Ranz和Marshall在小雷诺数下对水滴蒸发的测定结果进行外推 ,与实际的冰雹状况差距较大。本文利用郑国光在与实际冰雹尺度相对应的雷诺数范围内 ,对热传输系数的测定结果 ,进行参数化处理 ,应用于胡志晋等的一维及三维冰雹生长模式 ,结果发现冰雹的融化、蒸发、干湿增长都有很大不同。其中冰雹的融化率比原模式大 12 %～ 5 0 % ;冰雹的蒸发率比原模式大 10 %～ 2 0 0 % ;冰雹的干湿增长率增大 10 %～ 40 %。     

息烽县冰雹规律及防治对策分析

冰雹是息烽县春夏季的主要灾害性天气之一,每年都有不同程度的冰雹灾害发生,利用息烽县40 a历史气象资料,从冰雹的结构、成因、形势特征、气候特征、移动路径、短期预报等方面进行分析和研究,总结出息烽县冰雹天气发生发展规律,并根据这些规律进行防治对策分析,为防治息烽县冰雹灾害提供理论依据,最大限度地减轻冰雹灾害带来的损失,切实为"三农"服务,为息烽县经济建设作出贡献。     

一次累积带降雹的雷达观测

在冰雹云中存在水份累积带的理论的提出,不仅对于研究强对流云的结构、机制和冰雹形成条件具有理论上的意义,而且对于探讨人工影响冰雹云的方法具有实际的意义。因此这个理论提出以来,颇受各国云物理工作者和人工影响天气工作者的重视。冰雹是一种发展极为旺盛的对流云,它的结构和生命过程不仅同大、中尺度的天气背景有关,而且与地区、地形有密切的关系。对于具有不同结构特点的冰雹云使用不同的抑制方法,看来是应当的。     

冰雹热传输问题的实验研究——湿生长过程中的热传输问题

本文以冰雹的热量平衡问题研究为基础,利用多伦多大学垂直可控压结冰风洞,模拟冰雹的生长与融化,研究了冰雹的热传输特性,建立了冰雹热传输系数与其自身特征和环境条件之间的关系,为冰雹的深入研究提供了可靠的物理依据。     

双线偏振多普勒雷达估算降水方法的比较研究

用美国KOUN双线偏振多普勒雷达2003年5～6月观测的两次强对流降水的天气过程资料，研究了从冰雹云降水回波中剔除冰雹回波得到液态降水区域的方法，冰雹回波剔除的结果保证了估测降水量不受冰雹的影响；分析了S波段双线偏振多普勒雷达几种估测降水强度方法的差异，并与地面雨量站资料进行对比，研究了KDP计算方法本身对降水估测的影响。结果表明：在实际的估测降水中，不同降水估测方法得到的结果有较大的差异，利用KDP估测降水的方法不适合小雨阶段的测量。     

北京地区一次降雹过程和冰雹微物理特征

对2000年5月17日降雹现场进行了实地考查，同时收集了部分冰雹样品，进行了冰雹切片实验，分析研究了雹谱、雹击带和冰雹的微物理结构特征。应用天气图、雷达探测冰雹云回波和探空资料，分析了冰雹云形成的天气条件、大气层结和冰雹云回波结构。     

国外冰雹地面观测仪器

近年来,国外根据不同的野外试验设计方案建立了冰雹的地面观测网。地面网为网格式的观测点,放置了一定数量的冰雹仪器,以提供有关地面冰雹特性的一些基本情况。这些仪器大致可分成两类:一类是记录冰雹累积总量的仪器;另一类是自记冰雹仪。现分别将一些主要的仪器介绍如下:     

不同尺寸冰雹S波段双偏振雷达偏振量特征统计

冰雹大小影响天气灾害的程度,为发展基于双偏振参量识别冰雹大小的算法,筛选了2019年、2020年山东省发生的33例冰雹事件,依据我国冰雹等级划分标准将其划分为小冰雹、大冰雹、特大冰雹,基于湿球0 ℃及冰雹融化特性确定了7个高度层,探讨了3类冰雹在不同高度层的双偏振参量分布特征,并获得了冰雹的偏振参量阈值。研究表明:在相同高度,冰雹越大雷达水平反射率因子Z_h中位数越大、差分反射率因子Z_dr中位数越小且基本为正值,但在-10~-20 ℃层,大冰雹的Z_dr中位数易呈现负值;相关系数CC中位数随冰雹增大或高度降低而减小,但特大冰雹在0 ℃层到H_{0 ℃}-1 km (0 ℃层下1 km) 之间由于融化比例较小CC反而会稍大;冰雹差分相移率K_DP中位数在0 ℃层以上为0 °/km左右,在0 ℃层以下随高度降低冰雹融化而增加;大冰雹或特大冰雹基本特征是Z_h大、CC小、Z_dr小,CC可低至0.7以下,所有冰雹的Z_dr、K_DP可出现负值,小冰雹Z_dr大于0 dB的情况较多,特大冰雹Z_dr接近0 dB;-20 ℃层以上的Z_h、0~-20 ℃层的CC和Z_h、0 ℃层以下的CC、Z_h、Z_dr对冰雹大小比较敏感。      

冰雹指数产品剖析及在灾害性强降水预报中的应用

深入研究了新一代天气雷达产品——冰雹指数的算法HDA，并分析讨论了算法的早期版本（7．0）和改进版本（10．0）的设计思路和优缺点，指出冰雹探测算法的思路与预报局地暴雨的思路相似，都是建立在对风暴单体中高反射率因子探测的基础上。据此，首次提出根据不同季节，利用冰雹指数预报灾害性强降水（冰雹和局地暴雨）的设想。通过对大量强降水个例中冰雹指数HI、垂直液态水含量VIL等雷达产品的统计分析和研究，总结了利用冰雹指数预报上海地区灾害性强降水的一些基本方法和算法阈值设置，以期为预报业务部门更好地使用新一代天气雷达导出产品提供一些参考信息。     

西藏冰雹的观测

1981年6—7月间,我们在西藏高原地区考察云物理特征时,对西藏地区降雹实况,应用了摄影的方法,拍摄了冰雹云降落的雹块,分析了冰雹谱分布和冰雹结构,同时也收集了几个台站历年观测冰雹的资料。经分析研究,对西藏高原冰雹云和冰雹结构等特征得到了初步的结果。     

弱冰雹云雷达回波结构特征分析

综合多种观测资料,对黑龙江省2005年初春产生的历史上少见的大范围冰雹天气进行了分析.讨论了雷达反射率因子与径向速度场的特征,着重分析回波演变过程中结构的变化.初春较低的温度,使得对流发展高度较低、强度较弱,不能使用通常的标准进行强天气判断.由于回波强度较弱,冰雹天气未出现典型特征回波,但径向速度特征表现的较为明显,在春季中尺度辐合辐散特征仍是较明显.对初春与其他季节产生冰雹的不同变化特征进行了分析和研究,对深入认识不同季节产生冰雹的雷达回波特征具有重要意义.     

江苏省冰雹天气气候分析

本文用1953—1979年江苏省各县冰雹资料,分析了冰雹的年、季、月、日、变化规律。通过概率论广义二项式分布计算,揭示了冰雹的地区性差异,进而用模糊聚类方法将本省分成四个冰雹区,分别阐述了各区特点,从而指出我省在不同时期的重点防雹区。