国外中尺度人工影响天气设想

过去1/4世纪以来,人工影响天气几乎都在冰和水的饱和水汽压不同的问题上做文章。不久前美国科罗拉多州大学大气科学系提出中尺度(100—300公里)人工影响天气的新设想。通过人工吸收太阳辐射能的方法来影响天气,这方法是用喷气引擎的二次燃烧器,燃烧碳氢化合物(如石油)来产生比0,1μ还小的碳黑气溶胶质点组成的“云”,以拦截太阳辐射能和抑制长     

碘化银播撒对云和降水影响的中尺度数值模拟研究

通过在WRF (Weather Research and Forecasting) 中尺度天气数值模式中引入碘化银与云相互作用过程, 建立了中尺度播撒碘化银数值模式。研究了碘化银播撒对于中尺度对流天气过程中云和降水的影响, 研究了不同播撒部位、 播撒时间和播撒剂量情况下碘化银的扩散、 传输及其对云中水成物和降水量的影响。研究结果表明, 碘化银在云中的扩散传输过程与播撒的位置有很大关系, 在最大上升气流区播撒的碘化银能随着气流更快地扩散到云体上部过冷水含量丰富的区域, 播撒在云上层入流区和云下层入流区的碘化银扩散到云中过冷水区需要时间更长, 同时有大部分停留在云体边缘。碘化银能与云中过冷水相互作用, 消耗过冷水使云中冰晶数浓度明显增加, 从而使霰粒子转化减少, 过冷水更多地转化为雪粒子, 过冷水凝结释放出潜热使上升气流增强, 促进了对流发展。由于雨水含量的增加, 地面降水也出现增加。碘化银播撒率对地面降水量影响很大, 当播撒率为0.6 g/s时, 播撒对降水的影响时间超过4小时, 增雨的效果更好。播撒率为0.1 g/s时增雨效果不明显, 当播撒率为1.2 g/s 时, 对总降水可能出现抑止作用。对比碘化银播撒率为0.6 g/s时12小时地面增雨量, 在云上层入流区播撒碘化银试验中, 地面增雨量比对最大过冷水含量区的催化试验提高了48.7%, 最大上升气流区播撒试验增雨效果最好, 地面增雨量比在最大过冷水区域播撒提高了72.1%。     

大同市大降水的不同尺度天气系统分析

本文通过分析研究影响大同市2004年7月10日的强对流性局地强降水和2004年7月29日区域性大降水的大、中尺度系统演变及产生的天气特点,总结出影响大同市局地强降水、区域性大降水的主要大、中尺度系统,为预报提供依据。文中用“尺度分离法”将中尺度天气系统分离出来,分析这2次过程的大、中尺度天气系统。结果表明:7月10日的局地强降水是在满足强对流发生的不稳定条件和水汽条件的有利环流背景下,中尺度辐合线产生的;而7月29日的区域性大降水是在有利于形成大范围降水的大尺度环流背景下,中低层有中尺度辐合区(辐合中心)产生的。     

国外新书刊

美国气象学会于1974年3月编印了美国《天气分析与预报第五次会议》(FIFTH CON-FERENCE ON WEATHER FORECASTING AND ANALYSIS)文集的预印本,内容共11部分:1.未来的天气系统,2.天气预报的公式化、表达方式、传送和使用,3.卫星气象学和接收装置,4.降水和云,5.中尺度预报和分析,6.天气尺度预报和分析,7.大气污染和城市影响,8.天气学资料的应用与缺陷,9.云幕和能见度,10.边界层现象,11.对流活动。     

用改良的面积重叠法自动跟踪中尺度对流系统的试验研究

中尺度对流系统(Mesoscale Convective Systems, MCSs)的活动和演变,是造成致洪暴雨灾害性天气的主要因素之一.多年来,许多学者加大了对中尺度对流系统研究的力度.但是,中尺度对流系统的活动及其移动和传播的研究进展一直受到计算机自动识别和跟踪问题的制约.首先介绍了一种基于面积重叠法的MCSs自动跟踪技术,然后针对它存在的问题进行了改良,并应用改良后的面积重叠法对1998年6月至8月的青藏高原上空MCSs进行了识别与跟踪实验.实验结果表明,改良后的面积重叠法的跟踪准确率可达80%,比改良前提高了10%以上.     

南海暖季天气系统与中尺度对流过程研究进展

本文总结了近几十年来暖季(5～10月)南海热带天气系统及中尺度对流过程的相关研究进展.聚焦暖季南海中尺度对流过程,概述性回顾了与南海中尺度对流过程相关的热带大气环流和夏季风的基本特征,影响南海中尺度对流发生、发展的重要天气系统,并着重归纳了南海中尺度对流系统的活动规律、结构特征与形成机理.在此基础上,探讨了当前及未来南...     

城市精细天气预报的理论与技术研究进展

对最近二十多年,城市中尺度天气学和精细预报技术研究进展进行了回顾,包括以下几个方面:(1)城市环流对中尺度降水系统的影响研究;(2)城市环流与地形相互作用的物理过程及其对中尺度系统的影响过程研究;(3)城市环流与海(湖)风环流的相互作用对中尺度天气系统的影响过程研究;(4)城市或城市群对大雾形成与分布的影响研究。最后,对未来城市精细天气预报技术的发展方向进行了展望,认为针对特大城市典型的中尺度天气系统开展精细化观测研究,并将研究成果应用于中尺度模式物理过程的改进之中,进一步完善城市冠层模式,可能是提高城市精细化预报能力的主要有效手段。     

一次强沙尘暴过程中尺度平均动能变率诊断

利用MM5中尺度气象模式嵌套数值模拟的输出结果,计算并分析了一次强沙尘暴天气过程的中尺度动能收支,揭示了沙尘暴过程中的起沙、扬沙和输送的能量来源以及随高度的分布和演变过程。结果表明：(1)沙尘暴天气期间中尺度能量过程活跃;(2)沙尘暴过程因消耗局地动能而启动和发展,能量来源在于高空的动能转化;(3)沙尘暴天气过程中,非地转运动造成的气流穿越等压线运动是沙尘暴能量平衡过程中次重要的能汇项;(4)水平通量散度项为沙尘暴天气过程中主要的中尺度能汇;(5)垂直通量散度项为沙尘暴天气过程中的能源项。随着系统的演变,能源中心从高层向中层转移,直至后期的高层出现能汇;(6)摩擦消耗和次网格尺度效应以及计算误差R在沙尘暴天气过程中总体表现为能源项。     

中尺度客观分析方法的对比分析

本文应用两种滤波方法对常规高空资料进行滤波,以分离出中尺度或次天气尺度系统。第一种方法取Shapiro和夏大庆等人设计的算子;第二种方法取Barne设计的滤波算子,用不同权重常数进行试验。 分析表明,两种方法都可以进行尺度分离。就分离效果来看,以权重常数较大的(14)式中尺度分离功能最佳;其次是(1)式和权重常数较小的(14)式。同时还表明,低层中尺度系统与强对流天气(大暴雨)有较好的对应关系,大暴雨出现在中尺度气旋与中尺度反气旋之间,偏于中尺度反气旋一方。      

国家级中尺度天气分析业务技术进展Ⅱ：对流天气中尺度过程分析规范和支撑技术

中尺度天气分析技术在对流性天气的短期预报业务中发挥了重要作用。文章介绍了国家气象中心正在发展和试运行的对流天气中尺度过程分析规范和支撑技术,旨在为中尺度对流天气的短时临近分析和预报提供技术方法,其客观技术支撑为中国气象局强对流短临预报系统SWAN、强对流天气综合监测技术和自动站资料快速客观分析技术等。文章以2011年4月17日强对流过程为例,介绍了如何利用多源观测资料(常规和非常规资料)快速识别和掌握强对流天气(短时强降水、雷暴大风、冰雹、龙卷等)实况,分析当前对流系统类型及其结构特征,判断未来影响对流系统发生、发展的中尺度环境条件,并综合考虑客观自动外推算法产品,最终指导预报员对未来0～6 h内的强对流天气影响区域进行短临预报预警。业务试验表明,对流天气中尺度过程分析技术可为强对流天气短临预报业务提供重要参考和依据。     

中尺度对流复合体的若干特征

本文根据美国俄克拉荷马州6年共30次春季主要降水事件的卫星云图资料,探讨了中尺度对流复合体(MCC)与一般的中尺度对流系统(MCS)的区别、MCC在MCS中所占的比例和MCC的天气型、生命史、内部结构以及天气形势背景。     

2012-08-13关中西部致灾大暴雨中尺度分析

利用实时资料、自动站加密资料、FY-2C卫星、宝鸡多普勒雷达等资料,对发生于关中西部宝鸡2012-08-13大暴雨天气成因进行分析,重点揭示其中尺度系统特征。结果表明生命史10 h的中尺度对流系统(MCS)是大暴雨的直接原因。而MCS是天气尺度和中尺度系统共同影响造成的:天气尺度东北急流提供大尺度辐合上升运动动力、水汽输送、辐合,从而使关中水汽、稳定度演变为利于对流性降水天气发生,且携带冷空气触发形成MCS,地面中尺度切变线提供带状辐合使对流组织加强。雷达图上,带状、块状强回波对应强降水,当组合反射率因子40 dBz、垂直液态含水量5 kg.m-2、回波顶高9 km时,雨强≥16 mm/h(出现短时暴雨)。     

副高边缘一次局地突发性大暴雨过程的中尺度分析

利用常规气象资料以及FY-2C气象卫星云图、多普勒天气雷达同波、加密自动雨量站资料等非常规气象观测资料,采取天气学诊断分析方法,对2007年8月9日出现存十堰市郧西县境内的一次局地突发性大暴雨过程进行了分析.结果表明:(1)副热带高压及其向南摆动是此次局地大暴雨过程的天气尺度系统和大尺度环流背景;(2)暴雨发生地在暴雨发生前持续数日的高温高湿状态,造成大气不稳定能量不断积累,为中尺度系统形成创造了有利的环境条件;(3)地面冷锋和中小尺度地形的抬升为γ-中尺度系统的发展提供了很好的触发条件;(4)卫星云图和多普勒天气雷达回波资料能较好地监测γ-中尺度系统的生成及发展,同时中尺度系统的发展及移向与雨团的移动和自动雨量站的雨量有较好的对应关系.     

强对流天气发生前期地面风场特征

根据对华东地区9次强对流天气的地面风场分析发现,强对流的发生发展与锋前暖区的中尺度辐合线有密切关系,与地面中尺度辐合线相伴的扰动辐合值为-0.8×10~(-4)·s~(-1)左右.当有移动的天气系统与其相遇时,交点附近扰动辐合值迅速增大,促使对流迅猛发展且移速加快.辐合线的形成与大尺度背景和特定地形有关.移动的中尺度辐合线与变压风有关而静正辐合线常与露点锋相伴.     

中尺度数值预报模式初边值作用的试验研究

通过一次影响华南地区的锋面降水过程实例，进行了静力与非静力中尺度模式、不同驱动模式、不同初边值组合、不同边值更新周期、不同起报时次等27组对比试验。较全面细致地从不同侧面分析讨论了初、边值对中尺度模式的影响规律及特点，得出了一些有学术和应用价值的结论。如中尺度模式预报的总体趋势决定于其驱动模式，初值仅显著影响中尺度模式大约前10小时的预报，以后的预报趋势则主要决定于边值的信息；边值对模式内区的影响主要通过各种时间尺度天气信息(天气波动)的传播和移动来实现；土壤含水量等模式外参量初值可影响较长时效的预报；模式通过边界只能引入大于等于边值更新周期4倍的时间尺度的信息，更快的信息则被过滤掉；等等。其中一些结论对今后发展中尺度数值预报及其资料同化具有参考价值。     

雷达拼图资料上中尺度对流系统的跟踪与预报

在中尺度对流系统(Mesoscale Convective Systems,MCSs)自动识别基础上,利用相关法跟踪雷达回波(Tracking Radar Echoes by Cross-correlation,TREC)和面积重叠法完成新的跟踪预报方法.新方法利用TREC得到MCSs移动矢量,利用该矢量外推对应MCSs雷达回波.根据外推回波与相应回波实况,采用面积重叠法完成跟踪,同时利用移动矢量完成预报.采用4次强天气过程对算法进行检验,分析结果表明:(1)新方法能够有效实现MCSs跟踪与预报;(2)新方法得到MCSs移动速度相对稳定,不因为系统合并、分裂和生消出现速度大幅度波动现象,有效减小预报误差,6～60 min预报误差相对于原方法减小20％以上;(3)新方法虽然能提取得到较为稳定的系统移动速度,但不能得到系统的传播速度.原方法能得到系统的移动速度和传播速度合成,但提取速度不稳定,容易受到质心偏移的影响,预报误差较大.新方法在系统消亡期提取移动速度不稳定,导致跟踪丢失现象的发生,而原方法在系统合并与分裂时易出现跟踪丢失现象.     

一次云南强对流暴雨的中尺度特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料及常规观测资料与雷达、卫星等非常规观测资料,综合分析了2014年6月6日云南暴雨过程的天气成因及中尺度对流系统特征。结果表明:500hPa前倾槽、700hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的天气尺度影响系统;高能高湿的对流不稳定层结、明显的垂直风向切变是强对流天气形成的有利条件;在Q矢量散度辐合区内多个β中尺度对流系统(MCS)发生发展,短时强降水主要出现在MCS移动方前沿对流活跃的云顶亮温(TBB)等值线密集区,雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关;多普勒雷达及地闪资料显示多个γ中尺度对流系统是强对流暴雨产生的直接影响系统,雷暴易发生于回波强度在35~45dBz、回波顶高超过10km的区域,中尺度辐合线、第二类γ中尺度辐合区附近负地闪密集区与短时强降水、雷暴天气有很好的对应关系。     

中尺度气象学与局地气象灾害研究

一、引言日常的短期天气预报是以对天气尺度系统的物理认识为基础,而作出的24-48小时大范围天气趋势预报.据美国农业研究所1979年所作调查,在主要农作物(如玉米、小麦、大豆、棉花及水果)的生产费用方面,短期天气预报至少使农民每年节省5000万至7亿美元.但是,强烈灾害性天气(暴雨、冰雹、大风、龙卷等)基本上是由一些中尺度天气系统造成的,常规的短期天气预     

用简单的等熵面预报模式作短时预报和临近预报

1.引言在近十年中,数值预报模式已发展到能够准确地预报24小时以上的小尺度天气现象的水平和垂直结构.一个高分辨率的研究模式的试验结果表明预报对流事件甚至是中尺度α系统的技巧有了改进.在业务上,由区域性分析和预报系统(RAFS)得到关于垂直运动和降水分布的预报差不多有3年了.不过,尽管观测资料中的小尺度现象对于预报重要的天气过程来说是重要的,但在分析和初值化的过程中经常被去掉或平滑掉.当     

一种新的用于中尺度气象研究的综合探测系统

一、前言大气研究和业务部门非常需要高分辨率的对流层大气廓线测定,用来进行中尺度研究、预报及气候分析等等。美国国家天气局(NWS)和联邦航空管理局(FAA)实施了一系列的观测系统研制试验(如 NEXRAD 和示范廓线仪站网)以满足业务的需要。此外,中尺度研究中非常需要可移动式观测系统。