EC-thin资料在低槽冷锋类降水过程人工增雨潜力区识别中的应用

选取8次冀中南地区低槽冷锋类降水过程,基于实况资料、微波辐射计资料、毫米波测云仪资料,利用EC-thin模式资料,分析研究EC-thin资料在人工增雨潜力区识别中的应用。结果表明：低槽冷锋类降水过程的共同特征为中高层30°—50°N、100°—120°E低槽东移,地面冷锋以西北路径或偏西路径南下影响冀中南地区;无论平原还是山区,低云量、气柱总含水量、大气可降水量、850 hPa比湿总体上呈现随降雨量增大而增大的趋势;当冀中南地区受低槽冷锋类天气系统影响时,在平原地区,当低云量、气柱总含水量、大气可降水量、850 hPa比湿预报平均值分别为6成、31 kg·m^-2、37 kg·m^-2、6 g·kg^-1以上时可进行人工增雨作业;在山区,当低云量、气柱总含水量、大气可降水量、850 hPa比湿预报平均值分别为5成、21 kg·m^-2、29 kg·m^-2、4 g·kg^-1以上时可进行人工增雨作业;此外最佳人工增雨阶段为各物理量值达到最大并开始减小阶段。     

华北地区一次低槽冷锋云系结构和增雨条件研究

地处华北地区的河北、山西等地2017年春季发生较严重干旱,对农作物播种及生长造成一定影响,开展人工增雨作业有利于缓解旱情、减轻旱灾影响。为科学、精准地开展人工增雨作业,利用云降水显式预报系统(Cloud and Precipitation Explicit Forecast System, CPEFS＿v1.0)结合实况资料,对2017年5月22—23日发生在华北地区的一次典型低槽冷锋云系降水过程进行研究,选择河北邢台站为代表研究不同降水阶段云系结构和增雨条件。结果表明,当邢台处于地面冷锋之后、700 hPa槽前时,因锋面抬升出现较强降雨,10 min雨量最大超过2.0 mm,此阶段850 hPa以下水汽通量大于21 g·hPa^-1·cm^-1·s^-1,随着云砧移过邢台,云系由冰雪晶组成的高层冷云转变为冷暖混合云,低层云水、中层过冷水和霰的混合比均明显较高,霰的融化、雨滴碰并云滴是降雨形成的主要过程;当邢台处于700 hPa槽后、500 hPa槽前时,降水转变为由深厚层云形成的小雨,此阶段中低层水汽、云水含量明显减小,上升...     

一次积层混合云降水过程增雨条件分析

基于中尺度数值模式MM5,新一代天气雷达、静止气象卫星和雨量等观测资料,对安徽省秋季旱期一次降水过程的增雨条件进行了分析。首先,模式预报的云降水结构与实况在总降水量及分布、云系回波特征、移动趋势方面基本一致,模式产品具有一定可信度,对云降水结构的分析表明,云中含有一定过冷云水且配合有上升气流的存在,这是有利的增雨条件。在此基础上,基于MM5模式结果计算了冰面过饱和度,散度差,K指数和850 hPa水汽含量,并由此得到综合增雨潜力指标,将指标与云结构、降水和卫星雷达资料进行对比,结果表明这些指标揭示了云系中有利于增雨作业的动力、热力、微物理条件,对云系发展和降水过程有良好指示意义,与雷达卫星的观测结果较一致。最后,卫星反演产品、雷达回波以及雷达反演产品如垂直积分液态水含量、回波顶高等特征与模式描述的云系结构特征一致,可判断作业的具体位置和时间,数值模式产品与观测资料结合为人工增雨作业提供了及时精确的指导。     

层状云系人工增雨潜力评估研究

层状云系是中国人工增雨催化作业的主要对象.云系人工增雨潜力的大小是判断是否作业的最为重要的科学依据.但是,目前中国还没有一套比较完整的综合判断云系人工增雨潜力的评估方法.自然降水形成过程是个复杂的科学问题,因此判断人工增雨潜力也是一个非常复杂的科学问题.作者利用中尺度MM5数值模式模拟的层状云系研究与人工增雨潜力有关的要素,从理论上研究了不同要素与降水的关系.在分析云体的垂直结构、降水机制、水汽厚度、冰面过饱和水汽量、云水厚度、过冷水含量、冰晶浓度、降水效率(凝结水降水效率和凝华水降水效率)等潜力要素基础上,获得了新的潜力要素,例如 "催化-供给" 云结构、降水机制、冰面过饱和水汽量,并提出了定性综合判断云系人工增雨潜力思路.     

切变线型降水的增雨潜力与数值模式分析

针对人工增雨作业前缺少微物理资料确定人工增雨潜力区的问题,文章利用欧洲细网格资料、地基微波辐射计资料和飞机探测资料,根据人工增雨前所需具备的动力条件、水汽条件、可播区条件,分析了层状云切变线型降水人工增雨潜力区的宏观判据。结果表明:欧洲细网格模式预报大气可降水量、低云量、比湿最大值、气柱总含水量和850 hPa比湿与降水的演变趋势一致,大气可降水量预报平均值为43.0 mm,气柱总含水量预报平均值为33.0 kg·m-2,850 hPa比湿预报平均值在6.4 g·kg~(-1)时,有利于人工增雨作业的实施;模式探空资料反映的湿层(相对湿度≥80%)高度与厚度、e-Ei反映的冰水转化区与T-T_d反映的准饱和湿层的垂直分布,可确定人工增雨作业的合适时间与最佳播撒高度;欧洲模式预报对判定人工增雨潜力区和降水过程有良好的指示意义,与地基微波辐射计和飞机的探测结果较为一致,模式预报产品与观测资料结合为判定人工增雨作业潜力区提供了指导。     

一次增雨作业的FY-4A卫星反演分析

本文利用FY-4A卫星对2019年5月四川盆地实施的一次人工增雨减轻空气污染作业条件进行分析,综合分析增雨可播性,判别增雨潜力区和作业高度,为开展人工增雨作业提供可靠的依据,然后利用多普勒天气雷达、地面气象台站、空气质量指数、颗粒物污染物浓度等多种数据资料分析人工增雨作业前后作业云体宏观情况和空气质量、雨量的变化,对其作业效果进行分析。结果表明：(1)5月12日四川盆地西部有云系发展,作业前6小时作业区附近主要为积层混合云,存在大量过冷水,红色对流泡云顶温度约为-30℃,粒子有效半径为15～40μm,作业前0～3小时作业区位于深厚对流降水云边缘,云顶温度约为-40℃,粒子有效半径为7～40μm,作业区南部有大片积层混合云,提供大量过冷水;(2)作业区内,高低空配合的环流场形成了较有利的降水形势,作业云体过冷水丰沛,增雨潜力较好,符合人工播撒催化剂条件,适宜开展人工增雨作业;(3)经过人工增雨作业后,作业区雨量峰值降雨时间延长,总体雨量增加,作业区的AQI从82降到29,PM₁₀从94μg/m³下降到28μg/m³,PM_2.5从49μg/m³降到17μg/m³,而3个对比区没有实施人工增雨作业,空气质量指数持续超标数小时。     

吉林省人工增雨潜势天气概念模型的建立

1引言 吉林省是开展人工影响天气工作较早的省份,在人影工作中取得过较好的社会和经济效益。本文通过统计确定可以进行人影作业的降水日,对500hPa、700hPa、850hPa和地面气压场进行分析归类,并建立有利于人工增雨作业的天气概念模型,根据不同的天气概念模型可以更合理、更科学地指挥增雨作业。     

闽西北地区降水回波特征和人工增雨作业条件分析

利用新一代天气雷达回波资料、850 hPa天气图和地面降水资料对闽西北地区的云雨资源、有利人工增雨作业的天气系统、降水回波特征及人工增雨作业指标进行分析.结果表明:福建闽西北地区有利于开展人工增雨作业的主要天气系统可分为9类:大陆高压、副高外围、暖区辐合、热带辐合带、低槽、台风(低压)、低涡、低涡切变和其他类.积层混合...     

河南省春季一次人工增雨作业效果分析

利用河南省自动雨量站逐时降水资料、天气图资料及郑州新一代天气雷达产品,分析了2007年3月23日河南省飞机、高炮、火箭人工增雨作业效果,结果表明:飞机和高炮、火箭影响区1 h雨量增加0～4 mm,且作业时段内影响区维持较大降水.春季低槽、切变线天气过程,K指数在24 ℃左右、850 hPa θse在40 ℃左右时,850 hPa水汽通量散度在0～-16 g·s-1·cm-2·hPa-1之间的区域为最佳作业区;雷达反射率因子在30 dBz左右的降水发展阶段,作业效果明显.     

层状云人工增雨宏观判据在MICAPS平台上的演示与应用

针对地市级普遍缺乏可业务应用的人工增雨潜力实时分析及预测系统的情况,以常规探空资料和T213数值预报产品为基础资料,开发了几种人工增雨宏观诊断场,并实现了这些诊断场的定时自动处理和在MICAPS平台上的实时分析显示.其中,冰面过饱和度可诊断“冰水转化区”的垂直分布,进而为确定合适的播撒高度提供判据.T-Td垂直分布可反映准饱和湿层伸展的高度和厚度,其顶部为合适的播撒高度;特征温度层高度可提供＂播云温度窗区＂的高度和厚度,也可为进一步确定播撒高度提供判据.几种方法综合应用可确定最佳播撒高度.增雨潜力系数与降水的演变趋势很一致,可为选择合适的作业时机提供参考.以一次典型过程为例,对上述方法做了试用.为了定量确定人工增雨潜力的大小,综合考虑了各种物理量（要素）场对降水的贡献以及降水预报对宏观增雨潜力的指示意义,应用多因子权重集成法,制作人工增雨潜力等级预报,并用2004年2～5月7次层状云降水过程进行实例应用检验,证明具有一定效果.     

基于CA-FCM方法的飞机增雨效果检验及分析

采用河南省2013—2017年飞机增雨作业资料,利用CA-FCM方法进行增雨效果检验,以探究CA-FCM方法在河南区域飞机增雨效果检验中的合理性及适用性,并分析相对增雨率与季节、检验物理量、垂直积分液态含水量之间的关系。结果表明：CA-FCM方法应用于河南省飞机增雨效果检验,能够获得定量而合理的增雨效果。多数作业相对增雨率0%—40%,少数作业存在减雨效果。研究中春季、夏季、秋季相对增雨率分别为20.8%、22.4%、-22.6%。春季、夏季飞机增雨效果明显优于秋季,一半的秋季增雨作业呈减雨效果,这可能与作业云层可播性条件有较大关系,春季、夏季云层可播性条件优于秋季。显著性检验表明,65%的作业增雨效果显著。增雨作业区域的垂直积分液态含水量越大,相对增雨率显著增加。具有“作业前回波30—50 dBz”、“作业云层尺度较大”条件的作业,易产生一定增雨效果;作业云层回波20—30 dBz,易产生减雨效果;回波强度及面积的维持或增强对增雨效果有明显贡献。     

我国中部区域人工增雨天气系统分型及典型天气系统特点

利用常规气象观测资料、自动站观测资料和探空资料等,对所选取的2004—2013年共78例降水过程进行分析,将中部区域春秋季降水过程分为3个类型:低槽/切变线冷锋型、低涡(西南涡/西北涡)气旋型、低槽/切变线冷高压型。统计结果表明,中部区域春秋季降水出现概率最多的类型依次为切变线冷锋型、低槽冷锋型和西南涡类型,各天气类型的雨区移动方向均以自西向东为主,低层700 h Pa和850 h Pa多存在西南或偏南急流,水汽主要来自于孟加拉湾。分析中部区域3种主要降水类型特征及其增雨潜力区位置发现:1)低槽冷锋类型降水一般出现在500 h Pa和700 h Pa低槽前部、地面冷锋后部,多为连续性降水;其增雨潜力区主要位于500 h Pa低槽前部、700h Pa槽前和西南急流出口区的左侧,以及地面冷锋后部或锋线附近区域。2)切变线冷锋类型降水多出现在地面冷锋后部、低层切变线两侧附近;其增雨潜力区主要位于700 h Pa和850 h Pa两切变线之间且较靠近700 h Pa切变线一侧、急流出口左侧的带状区域。3)西南涡波动类型降水一般出现在低涡中心及700 h Pa暖式切变线两侧附近,降水持续时间较长;其增雨潜力区主要位于700 h Pa和850 h Pa低涡中心附近及暖式切变线北侧区域。     

粤西北对流性大风的物理参数及雷达回波特征

为了解粤西北对流天气的特点,对2015—2020年粤西北发生的60个大风和冰雹天气个例的物理参数、雷达产品的特征进行分析,结果表明:粤西北对流性大风的物理参数有明显的季节性和地域性,其中在春季K指数为27~40℃,出现冰雹时普遍≥32℃,TT为30~55℃,t₇₀₀-t₅₀₀>14℃、t₈₅₀-t₅₀₀>22℃,IQ为2800~5000 g·hPa·kg^-1;夏季K指数为35~42℃,TT为42~46℃,IQ为4200~6600 g·hPa·kg^-1。沙氏指数、垂直风切变、特殊高度层等物理参数在对流性大风、冰雹的潜势预报指示意义有一定的局限性。对流性大风的雷达回波春季多为带状和块状,夏季以点状、块状发展为主,径向速度>12 m/s、ET为10~13 km、VIL值30 kg/㎡以上并有急增或急降现象;出现冰雹时多为超级单体,有三体散射现象、V形缺口等特征,回波强度>60 dBz、径向速度>18 m/s、Z_DR>2.4、K_DP>2.8 dBz。     

湖南秋季积层混合云系飞机人工增雨作业方法

统计分析2007—2016年秋季湖南省长沙市地面气象观测资料、湖南省飞机人工增雨作业资料, 得到湖南省秋季积层混合云系的降水分布情况、一般结构特征和相应的飞机增雨作业方法。使用多普勒天气雷达、GRAPES_CAMS数值模式和中小尺度气象站网等资料对典型作业天气过程进行云降水物理和数值模拟分析, 采用成对对流云和基于TREC算法的回波跟踪等方法进行作业效果评估。归纳得到湖南省秋季积层混合云系人工增雨作业条件判别的12个宏微观指标, 探讨在使用运7飞机、碘化银烟条作业装备条件下, 开展飞机增雨作业的最佳催化时机、部位和剂量。针对积层混合云系中的降水性层状云系、积云对流泡, 飞机增雨适宜作业的区域、播撒高度和催化剂量:在过冷高层云的-15~-5℃层, 播撒达到30 L-1的人工冰晶浓度; 在过冷积云的-15~-7℃层, 静力催化使冰晶浓度达到30 L-1或动力催化达到100 L-1。这些方法在实践中取得了较好的人工增雨作业效果。     

四川盆地暖区暴雨特征分析

给出四川盆地暖区暴雨的定义,并根据天气形势和影响系统将其分为西南涡型、副热带高压边缘型、西南急流型和东南风型四类.然后利用2008-2018年5-9月常规和自动站逐时降水资料统计分析四类暖区暴雨的时空分布特征和降水性质,并选取典型个例,对暴雨中尺度特征和成因进行了分析.主要结论包括:四类暖区暴雨易发于山脉迎风坡、喇叭口...     

2020年成都双流机场系统性雷暴天气特征

利用2020年成都双流机场雷暴实况与航班运行数据,分析大面积航班延误响应机制（Massive Delay Response System,MDRS）下的系统性雷暴特征。结果表明：2020年成都双流机场启动MDRS响应共21次,黄色和橙色响应分别为17次和4次。MDRS响应下的大气环境具有显著的高湿高能特征,黄色和橙色雷暴天气过程中850 hPa比湿分别为16.23 g·kg⁻¹和17.59 g·kg⁻¹,K指数分别为35.8℃和36.9℃。MDRS黄色响应下,成都双流机场常发生3 h以下的间断性雷暴,高空槽从四川盆地北部延伸至中部,副高位置偏东南,雷暴云团呈现带状或块状分布,35 dBZ以上的雷达强回波区小于终端区面积的1/2,移动方向多为偏东和偏北向。MDRS橙色响应下,双流机场雷暴通常在3 h以上,大气环流具有更显著的涡旋结构,高空槽从四川盆地中部延伸至南部,偏南气流较强,副高位置偏东,雷暴云团具有明显的连续长带状分布特征,强回波区覆盖面积大于终端区的1/2,系统持续时间长,移动速度慢。     

TRMM多卫星降水分析资料揭示的青藏高原及其周边地区夏季降水日变化

针对青藏高原东南坡降水云内大气温湿结构缺乏认知的情况,利用TRMM PR资料、ERA5再分析资料和IGRA等资料,分析了青藏高原东南坡三个降水个例水平分布特征、垂直结构特征及天气背景特征。结果表明：(1) 高原东南坡以冰云及混合云降水为主,近地表降水率及回波顶高度分布不均;地表雨强越大,回波顶高度越高,云顶温度越低。虽然对流降水样本数较少,但其降水强度集中在10~50 mm·h^-1,对总降水量的贡献较大。(2) 从降水垂直结构来看,降水率自高空至6 km高度较为均匀的增大,体现了粒子的碰并增长过程,在4—6 km高度,降水释放潜热最大,粒子尺寸也更大,大于40 dBz的反射率因子多分布在此高度范围内。(3) 雷达反射率因子的垂直变率在5 km附近有一狭长大值区,反映了融化层的存在,融化层会随着回波顶高度的变化表现出轻微的抬升或下降。(4) 三个降水个例均发生在低层辐合高层辐散的流场中,降水落区水汽充沛,且云体对流有效位能较大,有利于降水系统的产生和发展。

     

山东沿海降雨云系宏观特征及人工增雨潜力的估算

针对山东省飞机人工增雨作业的实际情况，分析了山东沿海地区的降雨特征，统计了沿海云层的宏观物理量，分析了莱州湾、黄海北部和东南沿海３个地区云与降水的关系，对主要降雨天气系统计算了降雨效率及增潜力，增雨潜力在４２．５５％－６８．７９％。通过对天气系统中水汽垂直分布的分析，为飞机在山东沿海地区增雨作业最佳催化层次的选择提供了信。