关于积云增雨和实施方案的探讨

在综合雷雨云式的积云降水特点和归纳观测及理论结果的基础上,用数值模拟研究了阵雨形成机制,发现雷雨云式的积云结构类似于雹云,也存在着水平风“零域”和成雨“穴道”,大粒子群向这里集中并累积,然后再下泻成阵雨。据此提出了积云人工增雨的动力学根据和设计实施方案的要领,并给出了积云人工增雨作业部位、时机的概念模型。     

太行山东麓焚风天气的统计特征和机理分析Ⅱ:背风波对焚风产生和传播影响的个例分析

利用中尺度模式WRF3.3对太行山东麓焚风典型个例进行了数值模拟。结果表明,太行山东麓焚风的发生和移动与山脉背风波密切相关。由此建立了太行山东麓焚风的概念模型:西北或偏西气流途经山西盆地、山西境内的山脉或高原,再越过太行山,在其东麓形成背风波。背风波的下沉气流气温按干绝热方式上升,同时下沉气流也会对低层大气产生压缩增温效应,使得太行山东麓产生焚风。背风波即为重力波,可以伴随着下沉气流向下游移动,正变温区同时也向东移动。变温区移动的速度和重力波的传播速度相同。背风波的产生,需要Scorer数向上足够的减小,而且不连续,即要求大气是稳定的且存在明显的风速切变。     

副高外围对流雨带中的对流—对称不稳定及锋生的诊断分析

对2009年8月25日西太平洋副热带高压(简称副高)西北外围对流雨带的云图特征进行了分析,利用WRF3.3中尺度模式对对流雨带的发生发展进行了数值模拟,在模拟较成功的基础上,利用模式输出结果分析了对流雨带发生时的对称不稳定、对流不稳定、惯性不稳定以及锋生等。结果表明:副高外围对流雨带由若干具有一定间隔的对流单体构成,单体在随对流层中层气流的移动中逐渐发展直至消亡。对流雨带的西北侧为宽广的带状斜压云系,东南侧为副高控制的晴空区。对流雨带发生于对流层低层(700 hPa以下)的对称不稳定区,700~500 hPa存在对流不稳定和弱的惯性不稳定。随着对流的发展,700~500 hPa的对流不稳定度明显减弱,而惯性不稳定明显加强。对流层低层为倾斜上升区,中高层为垂直上升区,左侧对应下沉气流,呈现明显的倾斜对流和垂直对流的混和特征,体现了对流—对称不稳定的作用。对流层低层(750 hPa以下)锋生的存在提供了对流—对称不稳定能量释放的有利条件。对流雨带与500~800 hPa等厚度线基本平行,而与500 hPa等高线存在明显的交角,雨带中的对流单体随环境气流移动,雨带符合与对称不稳定相联系的带状降水特征。上述结论对实际预报副高外围对流雨带的位置和走向具有指示意义。     

河北省一次回流暴雪的数值模拟

应用WRFV3.2.1中尺度数值模式,利用每日4次1°×1°的NCEP-FNL全球分析场资料,对2009年11月9-12日河北省回流暴雪过程进行数值模拟,并利用模式输出的时空分辨率较高的资料,对冷流暴雪特征及其物理机制进行分析。结果表明：暴雪区近地层为干冷气团形成的冷垫,暖湿气流沿锋面上界自低层向高层输送,暴雪的出现与高温高湿能量的输送密切相关,水汽主要来自南方|近地层以辐散和反气旋性涡度为主,上升运动的加强与中尺度对流云团的活动相对应,太行山的地形影响使降水强度加大。     

副高外围对流雨带中的对流—对称不稳定及锋生的诊断分析

对2009年8月25日西太平洋副热带高压（简称副高）西北外围对流雨带的云图特征进行了分析,利用WRF3.3中尺度模式对对流雨带的发生发展进行了数值模拟,在模拟较成功的基础上,利用模式输出结果分析了对流雨带发生时的对称不稳定、对流不稳定、惯性不稳定以及锋生等。结果表明：副高外围对流雨带由若干具有一定间隔的对流单体构成,单体在随对流层中层气流的移动中逐渐发展直至消亡。对流雨带的西北侧为宽广的带状斜压云系,东南侧为副高控制的晴空区。对流雨带发生于对流层低层（700 hPa以下）的对称不稳定区,700～500 hPa存在对流不稳定和弱的惯性不稳定。随着对流的发展,700～500 hPa的对流不稳定度明显减弱,而惯性不稳定明显加强。对流层低层为倾斜上升区,中高层为垂直上升区,左侧对应下沉气流,呈现明显的倾斜对流和垂直对流的混和特征,体现了对流—对称不稳定的作用。对流层低层（750 hPa以下）锋生的存在提供了对流—对称不稳定能量释放的有利条件。对流雨带与500～800 hPa等厚度线基本平行,而与500 hPa等高线存在明显的交角,雨带中的对流单体随环境气流移动,雨带符合与对称不稳定相联系的带状降水特征。上述结论对实际预报副高外围对流雨带的位置和走向具有指示意义。     

西太平洋副热带高压的边界特征及其附近暖区对流雨带成因

利用NCEP FNLs分析资料,针对2012年7月23日、2013年7月2日下午至夜间发生在西太平洋副热带高压(副高)边缘附近暖区的对流雨带,从动力、水汽、热力和不稳定度等方面分析其产生原因,发现副高存在明显的动力、热力和对流不稳定度边界,对流雨带发生在副高的边界附近。研究结果表明,副高动力边界内部为大范围下沉运动,动力边界外侧存在弱的垂直上升运动;水汽和热力边界内部为高温、高湿,外部则相对干冷;在对流不稳定边界内部,对流不稳定层较深厚,而外部则较浅薄。在副高动力边界的外侧,水汽、热力及对流不稳定边界的内侧附近,有利的水汽条件、对流不稳定条件和动力抬升条件,使得这里容易产生对流活动,形成对流雨带。副高的动力、水汽、热力及对流不稳定度边界,对应了边界附近对流雨带的发展,相比传统的副高标志线,其物理意义更加明确,对暖区对流的预报更具指示意义。     

一个质量通量积云参数化方案的对流触发函数

提出了建立一个旨在提高国家环境预报中心区域谱模式降水预报技巧的降水物理过程库。库中包括一个网格尺度的降水预报方案和一个具有显式耦合于边界层和对流性降水过程的对流触发函数的对流参数化方案。针对１９９５年５月１５～１７日期间一次全美国花园内的暴雨个例，在格距约２５ｋｍ的网格上进行了综合的敏感性试验。该文讨论了在对流参数化方案中建立的对流触发函数及其对预报降水的影响，重点阐述了对流参数化方案中的云属性与     

五台山及邻近地区强对流天气分析

讨论了五台山和邻近平原地区雷暴和冰雹的时空分布。指出五台山是强对流天气的多发区。提出了对流风暴越过山脉的４种情况：（１）在太行山脉的西侧停滞,减弱或消失。（２）对流云 的中上部越过山脉演变为中高云。（３）原有的对流云图越山后冲击出新对流云图。（４）对流云图正面越过山脉,形成下坡风暴 。     

雹云机理新见解的观测验证和复现

近期的研究结果认为：雹云中存在着冰雹“穴道”，它是由流场和水凝物粒子场相互作用决定的。“穴道”把雹胚形成区和大雹生长区联结成通道，它对冰雹粒子具有明显的动力吸引作用，可使大粒子向这里集中，在宏观上呈现出冰雹粒子的动态累积效果；涵盖冰雹“穴道”的区域即为播撒人工防雹的“作用区”，它一般位于主上升气流边侧的主人流区和相对水平速度接近于零的零域(线)附近的下侧等。这些理论结果尚需观测验证和重复再现，本文利用Doppler雷达观测事例来作验证，并引用前人的工作在此稍作物理加工后复现这些理论结果。     

强对流云中“穴道”的物理含义和应用

自提出在冰雹云中存在“穴道”-“零域”结构以来, 已有一批相关模拟和观测研究论文发表, 进一步深化了对这一现象的理解, 同时在探讨和应用中也显现出一些问题或疑问:如“穴道”-“零域”结构存在的条件, 阵雨性对流云中是否也有类似结构, 前人的研究中为何未明确指出这种结构, 在应用中如何判识“穴道”-“零域”等。该文以观测实例和数值模拟作了回答, 并系统地探讨了“穴道”-“零域”的物理意义和应用要领, 明确了以下几点:从本质上来看“穴道”-“零域”具有的功能是云中宏、微观运动量场之间相互作用的表现; 强对流云中一些特殊的雷达回波结构, 如有界弱回波区 (BWER)、无界弱回波区 (WER) 或悬挂回波 (OE), 则是这种相互作用的产物; 只有在云中的气流速度与粒子的末速大小相当时, 这种相互作用才起重要作用, 粒子的末速比气流的速度过大或过小, 其作用反映弱; 对“穴道”-“零域”物理含义的探讨可深化对雷达产品的动力及物理意义的认识, 这对于在灾害性———高影响天气的临近预报中去寻找特征指标和判定防雹增雨作业的部位、时机等提供了科学依据。