层状云中飞机人工增雨作业间距的研究

利用数值试验方法, 设计了4 km, 8 km和20 km 三种飞机增雨播云间距方案, 研究了不同间距对有效区域的影响.从结果分析发现, 实际形成的播云线受水平风场输送作用, 与设计的航线产生了偏离; 不同播云间距形成的投影有效面积、有效作用时段不同, 其时空分布及投影有效面积所对应的地面位置也不尽相同.另外, 提出了增雨效益的数学表达式.效益分析表明, 在相同作业条件下, 8 km间距的增雨效益比20 km间距提高31%, 比4 km间距提高了23%, 4 km间距比20 km间距提高6%, 其物理原因主要是并合作用.最后, 针对交叉和平行播云方案, 提出了设计最佳播云间距的数学表达式.     

一次区域暖雾的特征分析及数值模拟

2004年12月17～19日在我国中东部的大部分地区出现了大雾天气,对这次大雾天气过程进行了综合探测,探测仪器包括粒子测量系统、能见度仪、雾滴谱取样仪以及常规气象观测等。作者分析了部分观测结果并结合区域尺度数值模式,揭示了区域雾的一些基本特征,研究了雾形成和发展机制。结果表明,这是一次典型的辐射雾过程,雾的覆盖范围大,水平分布很不均匀。雾先从地面生成,然后不断向高处扩展,没有出现雾的爆发性增长现象。近地面逆温层的存在、充沛的水汽供应和微风条件有利于雾的形成和维持,太阳短波辐射增温和地面长波辐射降温是雾形成和消散的主要因素。     

卫星遥感人工增雨作业条件 I: 对流云

利用卫星反演技术和云微物理分析方法,针对云微物理结构和降水形成过程探讨可播性、播撒方式,通过对不同类型对流云分析,归纳出4类可播云系,分析表明:1)重污染深厚对流云,当云底粒子有效半径小于7 μm、凝结增长带深厚、降水启动厚度大于20℃、碰并增长带薄、无雨胚带、晶化温度低于-30℃时,可播撒吸湿性核或播撒AgI.2)强上升冰雹云,若云外型强对流特征明显、各增长带增长缓慢、无雨胚带、晶化温度低于-30℃,且云顶附近存在明显的有效半径减小带,可播撒吸湿性核或播撒AgI.3)强上升强降水对流云,云底滴较大,通常大于10 μm,碰并增长较为充分,晶化温度低,一般低于-30℃,冰晶化延迟明显,冷云降水发展不充分,通过在0℃层附近播撒AgI促进冷云降水.4)污染性浅薄对流云,当云底有效半径小于10 μm、凝结增长带深厚、碰并增长带薄、无雨胚带、云顶有效半径小于14 μm、云厚3～6km,可播撒吸湿性核.     

强对流风暴中同质冻结增温的直接探空观测

通过两个强对流风暴个例,利用探空资料辅以卫星反演方法,揭示了强对流风暴中同质冻结增温这一事实。探空观测到在强风暴中同质冻结潜热释放造成该层内的空气增温达5℃以上,风暴中强上升气流使云滴没有足够的时间长大,云水向雨水转化和云的晶化会被推到更高的高度,在到达同质冻结高度之前,异质核化过程没有太多的时间消耗大量云水,多数云滴被带到同质冻结高度以上时迅速冻结,造成潜热的集中释放,使周围的空气增温。NOAA卫星观测到的云顶的大量由同质冻结形成的小冰粒子以及过顶现象,进一步证实了同质冻结潜热增温。当探空仪靠近风暴、对流层顶又距同质冻结高度层较近时,同质冻结增温作用有可能被探空仪观测到。     

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。     

层状云飞机增雨催化剂用量研究

催化用量和催化云的温度场、水汽场、动力场、背景水凝物粒子数浓度和谱分布密切相关。根据层状云中催化层过冷云水量、冰水面饱和水汽密度差、增长形成的冰晶群平均质量、催化剂有效扩散空间、催化剂成核率,给出了催化用量的计算公式。选用尺度为50、100和150μm等效水滴质量表示不同核化增长环境的冰晶群平均质量,对于同质核化,催化剂成核率取为1012(个.g-1),对于异质核化以-6℃-、8℃-、10℃为例,计算了催化用量。计算结果和广泛采用的经验用量吻合。比较后发现,国内飞机增雨的实际催化用量明显偏低,应当引起重视。     

一个检验太阳光度计Langley定标结果可靠性的方法

准确反演气溶胶光学厚度（AOD）在气溶胶气候效应和环境效应研究中至关重要，仪器定标是目前AOD反演过程中最大的不确定性来源。Langley法作为应用最广泛的光度计定标方法，其对天气条件和大气洁净度要求苛刻，这在大气污染较重的地区难以实现，并可能导致AOD反演误差偏大。为了降低由不恰当的Langley定标所引起的AOD反演误差，本文提出一个利用辐射传输模式结合地面太阳直接辐射观测数据检验Langley定标结果合理性的方法，并利用西安2013年6月至2015年12月多滤波旋转遮光带辐射计（MFRSR）和直接辐射表（NIP）观测资料，探讨了方法的可行性。结果表明，该方法能够将Langley定标结果限定在较小的波动范围内，有效降低由定标不确定性引起的AOD反演误差，有助于提高单站点AOD观测精度。     

2002年陕西秋季人工增雨效果统计分析

针对陕西省的飞机人工增雨作业特点,设计出适用于作业后即时分析的区域回归统计方案,对2002年秋季飞机增雨进行效果分析,结果表明:6架次08—20时平均增雨量3.4mm,作业后3h平均增雨量1.1mm,通过成对试验符号秩和检验,显著性水平均优于5%,表明作业效果显著。     

MM5中尺度模式及其微物理过程

非静力平衡模式MM5，除掉了静力平衡假定，可以将模式格距减小到10km以下。由于在物理过程参数化、网格嵌套、资料四维同化等方面也有许多改进，大大改善了模式性能，扩展了其应用范围。应用MM5对我国中尺度天气系统的大量个例模拟研究及业务预报试验表明，MM5可以较好地模拟预报我国的中小尺度天气系统，适合制作乡镇短期天气要素预报。     

云在气候模式中参数化的普适幂律

云滴有效半径是气候模式中辐射参数化的一个云微物理量．在讨论现有处理方法的基础上,从基本概念出发,导出联系有效半径、含水量、总云滴数及湍流强度的普适幂律．该定律：（1）表明常用参数化公式的多样性源于人们选择数学模型的主观判断;（2）启示我们应该寻找有效半径与平均单位云滴含水量（含水量与总云滴数之比）之间的关系;（3）揭示出湍流在云参数化中的重要作用．通过本文的分析,建议人们要彻底了解人类活动对成云致雨（有意识人工影响天气）和全球变化的作用需研究“大气气溶胶─云激物理─湍流（动力）─辐射”系统．