从自然控制论看黄河上游人工增雨

用自然控制论原理和方法,从理论上探讨了用人工增雨来解决黄河断流所遇到的一些问题及解决方案.结果表明,只有在黄河上游地区增加降水才可以缓解黄河断流问题,河曲地区是最佳人工增雨区.针对河曲有限区域人工调控天气问题,首次提出了解决人工增雨的正问题与反问题的概念.在此基础上,给出了河曲地区人工增雨的概念模型.     

云降水物理与人工影响天气研究进展(2008～2012年)

本文回顾和总结了近5年(2008～2012年)云降水物理与人工影响天气主要研究进展,并讨论了目前存在的主要问题和亟待解决的关键科学问题.内容涉及可分辨云数值模式及模拟研究、云降水的观测与遥感反演研究、气溶胶对云降水的影响及人工影响天气相关的数值模式、观测试验研究等.提高对云降水形成过程、时空结构与演变机理的深入认识,对揭示大气水循环、气候变化过程,提高天气精细化预报、大气云水资源开发利用及气象防灾减灾的能力,具有十分重要的作用.     

云降水物理和人工影响天气研究进展和思考

云降水物理和人工影响天气密不可分,云降水物理为人工影响天气提供理论基础,人工影响天气是云降水物理一个重要应用领域.目前我国人工影响天气规模、经费投入已达世界之最,人工影响天气工程正在建设之中.论文简要回顾了我国云物理研究和人工影响天气的发展过程,评述研究工作取得的进展,思考我国人工影响天气在新形势下进一步的发展的问题,显得尤为重要.几十年来,我国开展了一系列云雾降水的外场观测研究和人工影响天气的外场试验研究,云和降水物理以及人工影响天气的理论和技术研究不断取得进展,数值云模式和中尺度模式的模拟研究水平有了长足的进步,在云和降水物理过程和降水机制研究、云的微物理结构、云水资源和人工增雨潜力评估、催化条件预测、催化剂和催化技术等方面取得了显著进展.论文最后指出,目前的人工影响天气需要加强人工影响天气核心技术研究,并提出了需要进一步研究的云和降水物理中的有关科学问题.     

控制论与人工影响天气 III: 自然控制论在人工增雨作业中的应用框架

应用自然控制论的理论方法,提出人工增雨作业和效果检验的框架.它将事前和作业进行过程中的观测和预报、调控方案(滚动式的和有反馈回路的)、作业和效果检验紧密联系成一个整体系统,将调控方案提为最优化问题,并把不断的观测资料同化到滚动式预报模式和求优化之中.所提出的一种效果检验方法是比较客观和定量的.     

人工影响天气用碘化银催化剂对区域环境影响的研究进展

中国自1958年以来开展人工影响天气作业。碘化银作为主要的催化剂,是否会对环境造成影响备受关注。分析了国内外使用碘化银开展人工增雨雪和人工防雹外场试验作业后降水、土壤和湖泊等的Ag+含量,尽管催化后Ag+含量会有不同程度的增加,尤其是地面燃烧炉催化和人工防雹作业,但降水和水库中的Ag+含量远低于饮用水标准。统计了我国外场人工影响天气作业的碘化银用量,结合降水和水库中Ag+浓度观测,认为我国人工影响天气使用的碘化银不会对水资源和环境造成影响。     

人工影响天气展望

引　言人们一直试图对天气有所影响以满足某种需要。早期由于人们对云和降水现象的规律性认识不多 ,良好的愿望最终不能实现。直到 2 0世纪 40年代 ,通过对自然云和降水形成过程的深入研究 ,以及实验发现干冰和碘化银在冷雾中可产生大量冰晶 ,才真正开创了人工影响天气的新纪元[1] 。 1 95 7年 ,在美国总统的参议会上就明确认识到了控制天气的军事潜力 ,并警言它将是比原子弹更有力的武器。人工影响天气在经济、军事活动中逐渐显现出越来越重要的作用。要实现高精度、合理、准确的人工影响天气 ,从技术上讲 ,必须理解致使天气变化的量 ,且能…     

关于发展人工影响天气数值模式的一些问题

人工影响天气的学科基础是中小尺度天气动力学与云降水物理学,需要将天气-动力-云降水物理耦合为一体。考虑到目前将天气动力学性质的基础数值模式用于人工影响天气中的问题,从数值模式动力方程、模式分辨率、云物理过程、数值求解方案、初边值条件等方面系统地探索了发展人工影响天气数值模式中一些需要重点解决、且不可忽视的特色问题,并举例对相关问题提出了解决思路和方法。期望提出的问题有助于构思更适合于人工影响天气数值模式,使数值模式功能真正向满足人工影响天气的要求靠近一步。     

2004年江苏火箭人工增雨降温分析

为缓解夏季高温,减轻用电负荷,2004年江苏省实施了火箭人工增雨降温作业.本文利用多普勒天气雷达和地面各项观测资料,对2004年11 d 27次火箭增雨降温作业前后降水与降温情况进行统计分析,在此基础上重点分析了8月5日常州市的火箭人工增雨降温作业过程,分析了这次作业的效果,讨论了强对流云催化降温的机理和火箭增雨降温作业的着眼点,为以后此项工作的开展提供依据.     

近年来云降水物理和人工影响天气研究进展

回顾和总结了中国科学院大气物理研究所近5年(2003～2007年)的云降水物理和人工影响天气研究,内容涉及云和降水物理研究、云和降水数值模拟研究、人工影响天气研究和云化学研究等诸多领域。随着国家和社会对人工影响天气需求的日益增加,云降水物理仍是重要的研究方向,会随着观测和理论研究的发展而取得突破性进展。     

气候与环境预测和调控中的数学问题

数学无所不在,现代科学与数学的发展是相互促进的,未能用严谨的数学方式表达的科学问题难于说是属于现代科学范畴的,现代的数学方法与现代提出的科学问题密切地结合是解决问题的关键.作者论述了现代的气候与环境预测和调控中的一些重要的数学问题,其中第一个问题即预测问题,也包括数值天气预测等在内.在这方面论述的问题有预测问题提法的适定性;非线性系统的分叉、混沌、突变等和可预测时效的关系;不完整的观测资料四维同化问题;不同分辨率模式的嵌套问题;和数值求解的算法问题.第二个问题是自然环境的调控或即自然控制论,举例分析了人工影响天气、改良局部气候、泥沙冲淤调控和最优航道工程、以及生态建设规划等问题.       

人工增雨研究和作业的进展以及提高科学化的可行途径——“人工增雨研究专辑”前言

我国人工增雨研究有很好的成果,有大规模作业的丰富经验,近年来又有很大进步。"人工增雨研究专辑"选登其中一些具有普遍意义的成果和经验,以及未来近期内可以再进一步提高的一些思考和建议。作者试图先对这些经验和问题进行归纳概述和分析讨论。大体上说,这些成功的研究成果和作业经验有:选择有利于增雨的历史天气—气候背景条件、临近作业时对作业云的判断、机理的数值模拟、凝结核和雨滴及它们的谱分布规律和新催化剂的研制等。未来近期内应该做、而且可以有结果的使作业进一步科学化的工作,除结合经验介绍而指出的一些外,关键是:1)尽量做到观测—预报—作业—效果检验一体化;直接面对增雨作业效果本身进行检验,这样才能使作业和效果检验科学化。为此应用控制论的观点和方法(尤其是工程控制论和自然控制论)是可行的。2)要开展暖性对流云催化作业的研究。3)一定要对已有的工作经验进行系统总结,并一定要将研究工作和作业实践密切结合起来。4)一定要气象和水利部门协调起来,才能充分有效地解决四度空间的水资源利用问题。此外,还涉及其他一些人工影响天气的问题,如防雹、消雾等。     

2008—2018年我国人工影响天气技术及应用进展

在抗旱、防雹、生态环境保护和重大活动气象保障等国家和地方重大需求的推动下,2008—2018年我国人工影响天气技术和应用得到快速发展。在气溶胶粒子、云（雾）物理垂直结构和降水形成机理等方面,开展了大量科学试验研究,取得了重要成果,建立了国家级人工影响天气实时业务数值预报模式,提高了对作业云特征和演变过程的预报能力,对作业方案的科学设计具有重要作用。在机载云粒子谱仪与成像仪、多通道微波辐射计、X波段偏振雷达、雨（雾）滴谱仪、先进火箭作业系统等核心关键技术装备的国产化研发方面也取得重要进展,研制成功国产机载云粒子测量系统、地基多通道微波辐射计和立体播撒火箭作业系统,并应用于业务,提高了作业条件监测识别和地基作业能力。建立了空中国王、新舟60等型号的先进飞机探测和作业平台,大幅度提高了作业飞行高度、续航时间和空中作业能力。在电离、飞秒激光、声波等人工增雨新技术领域开展了理论和实验探索研究,在飞秒激光诱导降雪机理实验和数值模拟等方面取得了重要进展。     

Key issues in developing numerical models for artificial weather modification

The scientific foundation of artificial weather modification is meso- and small-scale dynamics and cloud–precipitation microphysics. Artificial weather modification requires the realistic coupling of weather patterns, dynamical processes, and microphysical processes. Now that numerical models with weather dynamical characteristics have been widely applied to artificial weather modification, several key points that should not be neglected when developing numerical models for artificial weather modification are proposed in this paper, including the dynamical equations, model resolution, cloud–precipitation microphysical processes, numerical computation method, and initial and boundary conditions. Based on several examples, approaches are offered to deal with the problems that exist in these areas.     

对人工影响天气若干问题的探讨

自然降水过程一般分为成云和降水形成两个阶段, 人工影响虽然可能在降水形成阶段起某些作用, 但最终决定降水的因子还是使云产生的抬升运动和被抬升气块中的水汽含量。人工增雨作业部位和时机的选择主要取决于是否有利于云产生抬升运动。因此, 在加强云宏、微观条件观测的同时, 要特别加强对抬升运动和被抬升气块中水汽含量的观测, 而且相应的云降水数值模拟工作也要考虑能反映降水系统的动力场和水汽场模拟能力。     

偏振雷达在人工影响天气工作中的应用潜力

在人工影响天气作业时，实时了解被作业云中的水成物粒子大小、相态、密谋、运动等参数及其微物理变化过程是非常重要的。这些微观参量和微物理过程揭示了云降水发展的不同阶段，对于及时正确地评估云增水及消雹潜力，确定是否适合人工影响作业以及如何正确选择作业时机、作业部位和作业量，与了解云的宏观特征一样是至关重要的，它是提高作业效率的基础。本文借助国内外偏振雷达应用研究中成功的范例，探讨了偏振雷达在人工影响天气方面的应用问题。特别是介绍了不同偏振雷达在识别云内水成物粒子的相态、密度，观测云内水成物粒子微物理变化过程，以及被作业云的作业效果评估等方面的方法。这些方法对于发展我国偏振雷达技术，促进偏振雷达在人工影响天气方面的应用和提高我国人工影响天气工作水平方面有很好的参考与借鉴作用。     

液态CO2人工引晶后云微物理和降水变化的观测分析

根据飞机探测仪器观测到的云中粒子微观结构，结合卫星、雷达和常规天气资料，分析了人工增雨作业前后云的宏、微观物理结构和降水变化。结果表明，作业后影响区云中的冰晶浓度、雨滴直径比对比区有明显增加，云中过冷水减少；对比区降水回波强度和强回波区面积变化不大，而影响区最大回波强度增大,强回波区的面积扩大，降水增加。这与影响区云中降水粒子增多、直径增大是一致的，这些结果说明了液态CO2催化层状云的物理响应。