基于火箭和高炮真实催化轨迹的一次对流云消减雨的数值模拟

效果评估仍是人工影响天气研究面临的困难问题，数值模式在催化效果的评估方面有望发挥更大作用，建立能够模拟真实催化过程的数值模式是一条可行的途径。本文对一套三维中尺度催化模式进行了改进，采用了新的碘化银核化计算方案，在模式中增加了人工冰晶预报量及相关微物理过程，并实现了对地面火箭和高炮作业方式的仿真模拟。使用改进后的模式，采用500 m的水平分辨率，模拟了2019年9月1日华北地区一次对流云系的人工消减雨作业过程，对催化作业的消减雨效果进行了数值评估，并对碘化银在对流云中的核化特征及其催化作用机制进行了分析。结果表明：（1）催化作业对目标云系的雷达回波强度产生了一些影响，催化导致较多降水粒子滞留在高空，使得云体上部的回波强度略有增加，云体中下部的回波强度减弱，但催化作业并未改变目标云系雷达回波的自然演变趋势。（2）催化作业达到了一定的消减雨效果，作业区下游出现大面积减雨区，降水总量减少，降水强度减弱，局地最大减雨量为0.27 mm，主要影响区的平均减雨率为5.1%。（3）碘化银催化剂主要的核化方式为凝结冻结核化，其次为接触冻结核化。（4）催化作业造成了过量播撒，人工冰晶的成长占据竞争优势，...     

北京奥运会开幕式火箭作业延迟降水时间浅析

对2008年8月8日下午北京进行的大范围的火箭消减雨作业情况进行分析,尝试从雷达回波的强中心强度的增减、降雨地点的改变等方面估算过量催化可以延迟降水的时间,从而为以后作业提供依据。     

2008年奥运会开幕式日人工消减雨作业中尺度数值模拟的初步结果

2008年8月8日,在2008年北京奥运会开幕式举行之际,北京及周边地区出现了较强对流云团,给国家体育场内开幕式活动的顺利进行带来了极大威胁。根据云系的发展状况,北京市人工影响天气办公室有针对性地组织实施了大规模地面火箭人工消减雨作业,对抑制云、降水的形成和发展起到了一定作用。在中尺度数值模式MM5的Reisner2方案中引入了AgI粒子与云相互作用的过程,在MM5中实现了催化功能。参照2008年8月8日20:05至20:12进行的消减雨作业情况,利用加入催化方案的中尺度数值模式对该作业进行了数值模拟试验,就不同的播撒量对催化效果的影响进行了研究,并对其中的微物理机制进行了分析。研究结果表明:AgI播撒率对降水量改变影响很明显,当以5g·s-1的速率持续播撒AgI7min,在播撒作业后2h,催化区域内均表现为减雨,2h后为增雨。对于减雨的微物理机制主要是由于大量播撒AgI后导致空中云水大量减少,进一步导致霰减少,霰的减少导致雨水的减少;而2h后的增雨机制则是由于在雨水、云水、霰以及温度之间形成了正反馈,最终导致地面降水的增加。需要指出的是由于单参数方案的局限性,模拟的最大减雨率仅为8%～12%,离消雨的要求尚有差距,应利用双参数云方案作进一步模拟研究。     

车载X波段雷达对人工消云减雨作业效果初步分析

人工消云减雨是人工影响天气技术的延伸和发展。主要手段是在影响本地保护区的降水云系的上风方,对其进行大规模、连续的催化作业以改变其降水分布,使保护区无雨或小雨。在介绍车载X波段双通道双线偏振全相参多普勒天气雷达的系统组成、主要参数、观测原理的基础上,简要概述了人工消云减雨原理,阐述了2008年8月8日天气过程和奥运会开幕式人工消云减雨作业,并利用车载X波段雷达产品对开幕式人工消云减雨作业进行了实例分析和效果检验。     

北京2008年奥运会开幕式人工消减雨作业

自2002年6月起北京市人工影响天气办公室依托北京市科委重点课题"奥运期间人工防雹、消雨作业试验研究"进行了人工消(减)雨的研究,在此研究基础上提出了北京2008年奥运会开闭幕式人工消减雨作业技术方案和实施流程,针对北京8、9月份天气的特点和云系影响北京的来向,设计奥运会开闭幕式消减雨18个作业区,并分析了前期试验结果.重点分析了8月8日天气特点,及相应的飞机、地面火箭作业情况,并对作业效果进行分析.地面火箭大规模消云减雨作业后,雷达回波强度明显减弱,雷达回波趋于消散,尤其是在21:48-22:00作业阶段,雷达回波出现一个明显的缺口.对雷达回波按强度分档,从各档强度的雷达回波面积变化可以看出,回波变化的明显的特征是强回波面积逐渐减少,而弱回波面积则在逐渐增加.卫星资料反演的云顶高度和云粒子有效半径也能比较清楚地显示出大规模作业后的效果.     

十一运会开幕式人工影响天气服务作业决策与实施流程设计

介绍了"十一运会"开幕式期间天气背景和人工消(减)雨作业防线设计,分析了实施区域人工消(减)雨火箭、高炮过量催化作业对监测预报、空域保障、指令下达、发射操作、弹药供给等技术保障要求及对策,明确了人工影响天气应急服务关键时间节点的主要工作内容,介绍了作业决策、作业实施、跨区作业等流程的技术要点和任务要求。经过全运会开幕式前期作业试验和应急服务检验,各项技术流程设计符合人工消(减)雨作业技术要求。     

人工消减雨作业雷达回波特征综合分析

主要利用S波段多普勒雷达相关产品对2008年8月8日奥运会开幕式时段北京市人工影响天气办公室进行的几轮消减雨作业效果进行了分析评估。分析表明,针对降雨云系进行过量AgI播撒作业后,作业云的雷达回波强度减弱,强回波顶高度降低,强回波面积减小。消雨效果显著。     

利用激光雨滴谱仪检验消（减）雨作业效果

为了有效地检验人工影响效果,设计了地面火箭和飞机催化作业方案,分析了2009年秋季的雨滴谱观测资料。计算了火箭作业点相对于激光雨滴谱仪的距离和方位,为了便于实际作业指挥中的灵活应用,将结果标注在多普勒雷达的地图上。分析了10次降水过程共5338min的雨滴浓度资料。结果显示,秋季积层混合云的雨滴浓度小于500个的占87.6%,而大于3000个的浓度出现几率很低,不同过程雨滴浓度分布有明显差别;2009年10月16日降水过程出现最大雨滴浓度6003个,部分原因可能与火箭消减雨催化作业有关。     

一次对流云人工消减雨作业云条件预报和作业预案合理性分析

为做好固定目标时段和区域的人工消减雨作业,利用云降水显式预报系统(CPEFS_v1.0)对云系性质和结构、移速移向及演变、降水机制等云条件进行预报.预报结果显示,2017年8月8日影响呼和浩特的云系性质为分散性对流云,具有冷暖混合云结构,云中上升气流强,对流单体水平尺度约为几十千米,生命史约为1.5～3 h,云顶高度约...     

广州亚运开幕日人工消(减)雨作业的物理响应分析

2010年11月12日广州亚运会开幕日当天对广州西部降水云系实施了飞机人工消(减)雨作业。对实施人工消(减)雨作业前后FY-2C/D静止卫星资料反演的云顶高度、云顶温度、云粒子有效半径、液水路径等4个云参量的时间序列变化特征进行分析,初步明确了此次飞机人工消(减)雨作业的物理响应,结果显示:作业后,云顶高度高的云系面积减小,整个目标云系迅速收缩;针对冷暖云层分别采用冷暖云催化剂进行催化,作业后冷云层很快消散;作业目标云系的云粒子有效半径在母云系的云粒子有效半径增加时出现不断减小的情况,这与催化后降水提前产生,大粒子从云体落至地面,使得目标云中大粒子越来越少有关;云中垂直液水含量在作业后迅速减小。     

一次抗旱增雨效果个例分析

针对2004年5月29日较稳定性降雨天气过程的人工催化个例,选择人工催化前、后30～40分钟内的共120份雷达资料和当时布设于兰州市的所有10个通用气象业务固定自动雨量点,自动发报的降水资料进行比较分析。结果发现：人工催化作业约22分钟后,同范围可探测到的雷达回波顶高由催化前的2km发展到5km以上,雷达回波在稳定天气条件下,22分钟跃升了近3km,且跃升海拔高度与飞机人工催化作业的范围和海拔高度大体一致。自动雨量点降水记录也证实,在实施作业后半小时左右,催化作业的航线附近86％自动站降水量记录先后有明显突增。     

2014年南京青奥会开幕式日降水过程数值模拟研究

为评估2014年南京青奥会开幕式日的人工催化消减雨作业效果,利用中尺度数值模式WRF对当日的云降水过程和催化作业开展数值模拟。本文系第一部分工作。首先对常用的八种云微物理方案的降水模拟效果进行评估,进一步选取Thompson和Milbrandt-Yau两个微物理方案对此次降水过程的云系结构和降水形成机制进行对比分析。模拟结果表明,采用Thompson和Milbrandt-Yau两个方案模拟的云系结构和降水形成的微物理机制是一致的。开幕式当天影响奥体场馆的降水由弱的积层混合云系产生,降水过程以冰相微物理过程为主。雪的融化是雨水的主要源项,Thompson方案中雪的融化对雨水的贡献率为72%,Milbrandt-Yau方案为60%,蒸发则是雨水的主要汇项,Thompson方案中蒸发对雨水的消耗率达94%,Milbrandt-Yau方案为95.6%。     

北京2008年奥运会开幕日云、降水特征及人工影响天气作业分析

2008年奥运会开幕日当天北京及周边地区出现了较强对流云团,尤其是西南和东北两个方向云体发展旺盛,并且向北京城区形成“合围”之势,给国家体育场内开幕式活动的顺利进行带来了极大威胁。根据天气实况,北京市有针对性地组织实施了大规模地面火箭人工消减雨作业。利用自动气象站雨量监测、雷达云和降水探测以及卫星资料反演的云特征参量,通过对奥运会开幕式活动期间云、降水主要特征及人工消减雨作业的物理响应分析,结果显示：2008年8月8日傍晚至夜间北京西南和东北部郊区(县)对流发展较强,19时（北京时间,下同）至23时降水集中分布于北京房山区与怀柔区、密云县一带。北部—东北部对流云团和雨带在向东北方向缓慢移出过程中曾出现西伸、南压现象,西南部对流云团在进入房山区后其主体移动缓慢,雨区向东偏北移动并威胁到城区和国家体育场,最后云团沿东南方向逐渐移出北京市。结合地面火箭作业的时间、空间分布,通过对目标区内自动气象站雨量、雷达回波探测和卫星资料反演的云、降水宏微观特征参量变化分析均表明,大规模和高强度的火箭引晶作业对抑制云、降水的形成和发展起到了一定作用。     

人工影响天气用碘化银催化剂对区域环境影响的研究进展

中国自1958年以来开展人工影响天气作业。碘化银作为主要的催化剂,是否会对环境造成影响备受关注。分析了国内外使用碘化银开展人工增雨雪和人工防雹外场试验作业后降水、土壤和湖泊等的Ag+含量,尽管催化后Ag+含量会有不同程度的增加,尤其是地面燃烧炉催化和人工防雹作业,但降水和水库中的Ag+含量远低于饮用水标准。统计了我国外场人工影响天气作业的碘化银用量,结合降水和水库中Ag+浓度观测,认为我国人工影响天气使用的碘化银不会对水资源和环境造成影响。     

层状云催化宏微观物理响应的数值模拟研究

层状云系是进行人工增雨开发利用空中云水资源的重要对象,增雨作业需要有科学可行的技术指标来指导实际作业的科学实施,而合理准确评估人工增雨作业的效果也是需要解决的重要课题,通过数值模式合理地仿真模拟实际催化作业的过程,进而研究增雨作业后云和降水的一系列宏微观特征的变化及其机理,是建立和改进催化作业技术的必要途径,也是评估实际人工增雨作业效果的有效手段。本文使用三维中尺度冷云催化模式对2014年4月15日河北省一次层状云降水的飞机催化作业过程进行了仿真模拟,力图对实际作业过程进行合理再现,通过对模拟结果的分析,研究飞机播撒的AgI（Silver iodide）催化剂在空中的扩散传输特征,分析催化对云和降水宏微观特性的影响,并对此次飞机催化作业的增雨效果进行评估。研究结果表明,播撒的AgI催化剂烟羽扩展的水平尺度可达数十公里以上,垂直方向上,大部分AgI粒子则主要集中在作业层上下约1 km的厚度范围内,AgI粒子的向上输送明显强于向下的输送;催化后云中的冰晶和雪粒子明显增加,导致催化模拟前期的霰增长受到抑制,之后随着霰碰并雪过程及零度层附近冰相粒子淞附过程的增强,云中霰的总量逐渐增加;催化作业后,催化云的雷达回波强度有明显增强,且随时间变化表现出不同的结构特征;催化导致地面降水出现先减少后增加的时间变化特征,催化后3小时,作业影响区向作业区下游扩展100 km以上,总体呈现减雨—增雨的区域分布特征;数值模拟评估表明,整个评估区内的净增雨量达到3.6×107 kg,平均增雨率为1.1%,暖层霰粒浓度和尺度的增加是降水增加的主要原因。由于作业目标云系的催化条件一般,而播撒的AgI剂量偏大,造成增雨作业效果偏低。     

利用数字化雷达回波参数分析人工增雨播云条件

利用数字化测雨雷达观测的层状云雷达立体扫描资料和探空资料，分析得出层状云降水部分特征，并利用多元逐步回归获得催化作业效果指标y=2.0mm.h^-1，在使用雷达立体扫描资料进行人工增雨作业时指导方面做了探讨。     

赫章县高炮人工增雨作业指挥初探

通过对降水系统的生成、发展、移向移速的分析和高炮实施人工催化增雨作业时的技术研究，探索高炮(火箭)人工催化增雨的经验，对人工影响天气指挥和作业有一定的指导意义。     

威宁县813人工增雨外场作业效果分析

1994年，威于伏旱严重，7～8月城关降雨量201mm，较常年同期偏少138mm。特别是7月第6候至8月第2候的16天内仅降雨16．8mm，牛栏江流域地段更是滴雨来降，群众盼雨心情非常迫切。县人工增雨防雹办于8月13日在滴雨未降的牛棚镇炮点进行了一次人工增雨外场作业，降雨35．1mm，收到了明显的社会和经济效益。1分析天气背景预测发展趋势天空无云，人工是降不下雨来的；天空云层含水量很少，也是降不下雨来的。只有在一定的天气条件下，对含水量较多的云，在云体的适当部位，进行针对性的人工催化作业，才能使本来不一定降雨的云产生降水或使已经降…     

不同降水天气系统自然降水特征及火箭人工增雨潜力分析

统计分析了1981~2000年20年中15种降水天气系统影响下河北地区自然降水特征,并对火箭人工增雨的潜力进行了初步分析。统计分析表明:西来槽类、高空低涡类、冷锋、切变线和副高后部等天气系统是影响河北地区的主要降水系统,其降雨量和降雨日数占到了90%以上;不同的天气系统在不同季节对降水的贡献有所不同,其中西来槽类的降雨量和降雨日数均居首位,开展人工增雨催化作业机会最多;夏季降水系统最强,云水资源最为丰富,人工增雨潜力很大,是开展火箭人工增雨催化作业的最佳季节,春秋两季增雨潜力明显比夏季小,冬季最小;倒槽、副高后部、台风低压、高空低涡类和气旋类等系统最强,日降雨量和单位面积降雨量明显比其它系统大,尤其对蓄水型火箭增雨作业十分有利。     

基于飞机真实轨迹的一次层状云催化的增雨效果及其作用机制的模拟研究

层状云降水效率通常较低,但却具有较高的云水资源开发潜力,是人工增雨作业的重要对象.随着中国南方地区生态改善、水库增蓄、抗旱等社会需求的增加,针对这些地区降水云系的人工增雨研究显得愈发重要.使用三维中尺度冷云催化模式,对2018年10月21日湖北省一次层状云飞机人工增雨作业过程进行了数值模拟研究,并将模拟结果与卫星、降水...