数值模拟在青海人工影响天气中的应用

本文介绍了数值模拟在国内外云物理、人工增雨和人工防雹中的研究和应用，并对数值模拟对青海省人工影响天气的应用和前景进行了介绍和探讨。     

高原地区基于微波辐射计反演大气廓线的神经网络算法研究

以2007~2018年西宁二十里铺气象站探空资料为模拟样本,利用MonoRTM模式模拟中心频率21.985~58.759GHz的35通道亮温,应用BP神经网络对模拟数据进行反复训练,构建最优反演模型,并以2019年探空资料为测试样本,对比分析了不同季节和不同天气条件下BP神经网络与微波辐射计的反演效果。结果表明:晴空条件下,BP神经网络与微波辐射计在温度反演上效果最佳,水汽密度次之,相对湿度最差,其中冬春季BP神经网络反演效果优于微波辐射计,夏秋季反之;有云条件下,BP神经网络温度反演效果在冬、春和夏季均优于微波辐射计,其水汽密度反演效果在四季均较微波辐射计有明显提升,其相对湿度反演效果在冬、春和夏季均较微波辐射计更佳。晴空和有云条件下,BP神经网络在不同季节反演温度、水汽密度和相对湿度的平均绝对误差和标准偏差均小于微波辐射计,尤其是相对湿度的反演精度提升最为明显。晴空条件下,BP神经网络反演温度廓线在春、夏和秋季效果最佳,反演水汽密度廓线在中低层精度较高,反演相对湿度廓线的精度较差,但基本和探空资料趋势一致;有云条件下,BP神经网络反演温度廓线与晴空时基本一致,较微波辐射计精度更高,反演水汽密度和相对湿度廓线在8km以上效果较好。      

浅谈闪电与对流性降水之间的关系

闪电与对流性天气中的降水量存在着较好的相关性，本对1999年～2001年青海省海东及黄南地区12个站点(廿里铺、平安、乐都、互助、大通、民和、尖扎、湟中、湟源、同仁、化隆、循化)的雷暴资料进行了统计分析，进而分析闪电与之所对应的对流性天气中的降水量之间的关系，以及相对于闪电发生位置的对流性降水的空间分布，并利用闪电定位仪来估算对流性天气中的降水量。     

青海省人工增雨作业自动站资料应用系统的开发

利用青海省自动站实时资料,挑选出人工影响天气中需要运用的气象要素(风向、风速、降水量、云量、云状等),经过资料处理程序对自动站原始报文的加密格式进行翻译整理,保存为本地文件数据格式。为了运用自动站实时资料直观的显示天气实况,本系统开发了图形显示系统,将每小时一次的自动站资料直观的显示在青海省地图上,为人工增雨指挥工作提供了及时有效的人工增雨作业气象要素的作业区域依据,对人工增雨指挥决策和飞机人工增雨作业航线的设计提供了可靠的数据。     

VIL中心区自动识别、跟踪和临近预报

利用多普勒天气雷达体扫数据资料计算垂直累积液态含水量(VIL)，用逐步增大初始阈值法识别VIL中心区；利用动态预测面积比法、分类跟踪法以及中心区面积守恒原则相结合的方法对中心区进行跟踪；运用线性最小二乘法、线性集成法和线性外推法对中心区的重心位置进行临近预报。实例结果表明：所使用的方法能很好地识别、跟踪和预报VIL中心区。     

利用卫星云图对层状云进行降水估算指导增雨决策

本利用Micaps系统提供的FY-2及GEOS-9两种卫星云图资料，通过降水与云图多通道纹理的统计方法建立相关方程，进行降水的估算试验。试验结果表明，可以对增雨作业的决策起到一定指导作用。     

三江源及其周边地区多源水汽资料对比检验

采用三江源人工增雨工程建设的35通道微波辐射仪、全球导航卫星系统气象观测(GNSS/Met)、L波段探空系统以及美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,经多源连续监测和计算大气水汽含量,对比检验多源数据的差异性和影响因素,了解多源大气水汽含量在三江源及其周边地区的适用性。文中以L波段探空计算的大气水汽含量为基准值进行检验,结果表明GNSS/Met反演的大气水汽含量与基准值保持一致,总偏差为1. 45 mm,不受温度、降水、季节、地区的明显影响,可代表三江源及其周边地区的大气水汽特征; NCEP大气可降水量总趋势与基准值比较一致,其值明显偏小,仅为基准值的69%,且随降水越大偏差增大,温度、地区、季节对其有明显影响;微波辐射仪能代表无降水或弱降水条件下的大气水汽特征,其值明显偏大,且受温度、液态水含量等多种因素影响。对三江源及其周边地区的旬大气水汽分析表明,三江源核心区大气水汽含量差异较小,从东到西呈波谷型分布;周边地区分布差异巨大,东边最高,西边最低,此分布特征与地理位置、地形和年内天气过程等密切相关。这些监测数据的对比检验和分析为三江源及其周边地区的云水资源精确定量评估起到基础性作用,也为改善人工增雨(雪)技术和保护当地生态环境起到关键性作用。     

青海省东部农业区冰雹分布特征

利用2004年～2006年青海东部农业区各县冰雹灾害资料,分析雹灾分布特征;并利用1999年～2001年该地区雷暴资料,对比分析了雷暴与冰雹出现频次,以及冰雹的发生和雷暴的关系。得出近几年青海省东部农业区雹灾面积变化特征;冰雹的发生与雷暴正相关,相关系数为0.77,通过观测雷暴,可以得到冰雹的信息,为青海省东部农业区人工防雹工作提供一定的参考。     

人工影响天气空中作业条件预分析系统

本文介绍了利用T-Lnp图进行人工影响天气空中作业条件预分析系统的思路;探讨了作业层气象要素的计算方法,飞机积冰预报方程及积冰分析;重点利用探空资料对人工影响天气空中作业条件进行分析。     

高烟囱爆破拆除倾倒折断力学分析

针对150 m以上高烟囱在爆破拆除过程中频繁发生空中折断的现象,按照国内烟囱设计规范[1],选定相应烟囱结构设计参数,通过建立高耸钢筋混凝土烟囱在爆破拆除定向倾倒过程中的力学模型,推导了任一时刻烟囱任一截面的内力分布表达式和极限承载能力表达式,分析了其破坏机制。根据所受的荷载和承载能力对烟囱倾倒过程中是否会发生空中断裂进行了判断,结果表明,高度超过150 m的钢筋混凝土烟囱在倾倒角度超过40°～60°后,均可能在离顶部约1/3烟囱高度处发生断裂。