几种粉末型吸湿性催化剂的试验研究

在云雾中播撒吸湿性催化剂是进行暖云催化降水或消暖雾的重要手段之一,而寻找高效、适宜的吸湿性催化剂仍然是当前人工影响天气领域的重要研究目标。本研究对6种具有吸湿性的粉末型稀土盐催化剂在云室中的消暖雾性能进行了对比试验。试验采用一个43m3的暖云室,在云室中分别进行无催化的空白试验和6种催化剂的消暖雾催化试验,并使用FM-100雾滴谱仪、透光度仪以及温湿度仪等仪器对云室中雾的整个发展过程进行全程观测。通过对比空白试验与催化试验的观测数据,分析了5种吸湿性催化剂在播撒后对暖雾的影响,对它们的消雾效果和催化剂作用机理进行了分析。研究结果表明:6种催化剂中有5种起到了消雾作用,其中氯化铈、硝酸镧、碳酸镧的消雾效果较好,氯化镧、碳酸铈次之,硝酸铈则没有达到消雾目的;催化剂的引入使雾的含水量、雾滴有效直径、雾滴谱等微物理特征发生明显变化,并最终对雾的发展进程造成很大影响,使雾的消散速度加快或延缓。     

人工影响暖云过程吸湿性催化研究

介绍了近年来吸湿性催化的一些最新理论、新催化剂研制和播撒方法的研究,并分析了近期4个不同地区吸湿性作业试验结果：南非和墨西哥试验试图引入吸湿性凝结核,增宽云滴谱,加速凝结过程;泰国和印度试验试图引入活跃的凝结核,跳跃性地开启碰并过程。两类试验均促进云滴早期发展,产生比自然状态下更多的降水。此外通过暖云借化试剂在云室中催化湿空气的试验,来初步评估吸湿性催化的效率。     

人工影响暖云过程吸湿性催化研究

介绍了近年来吸湿性催化的一些最新理论、新催化剂研制和播撒方法的研究,并分析了近期4个不同地区吸湿性作业试验结果:南非和墨西哥试验试图引入吸湿性凝结核,增宽云滴谱,加速凝结过程;泰国和印度试验试图引入活跃的凝结核,跳跃性地开启碰并过程.两类试验均促进云滴早期发展,产生比自然状态下更多的降水.此外通过暖云催化试剂在云室中催化湿空气的试验,来初步评估吸湿性催化的效率.     

吸湿性催化剂人工消暖雾大型雾室试验及机理研究

雾给现代交通和人类身体健康造成严重影响,人工消雾对于防灾减灾具有重要价值。但目前关于消雾机理仍存在一定争议,关于催化剂粒径的选择也具有较大不确定性。本研究基于15 000 m³大型雾室,开展了不同粒径催化剂颗粒对暖雾清除效果的研究。结果表明:A催化剂(粒径为75 μm)具有良好的消雾能力,消雾时间约为自然沉降的20％;B催化剂(粒径为100 μm)消雾时间约为自然沉降的40％,消雾效果相比A催化剂偏差。为验证和计算最优催化剂粒径,本研究利用重力连续碰并增长模型,从理论上分析了消雾催化剂的最优粒径。结果表明:催化剂颗粒过小,捕获的雾滴少,碰并耗水少,消雾时间长;催化剂颗粒过大,下降速度快,消雾时间短,但捕获的雾滴少,碰并耗水少。综合来看,最优的催化剂颗粒直径为40～80 μm。本研究结果可为外场消雾试验提供科学参考。     

新型暖云催化剂吸湿性能试验研究

针对我国暖云催化剂的实际需求优选出一种硅铝酸盐化合物,并对这种暖云催化剂的吸湿能力、吸湿速度和放热能力进行对比性试验分析。结果表明,该暖云催化剂在吸湿能力和吸水速度上优于以往使用的水泥、食盐、硅藻土、尿素等材料,平均吸水量达到217. 2 mg·g~(-1),吸湿速度比其他催化剂高出1～2个数量级,吸湿性能优于以往催化剂,并且具有较好的放热能力,有望成为性能良好的暖云催化剂。该暖云催化剂成分接近土壤成分,不含重金属和有机物,对环境没有任何危害。     

基于天气雷达的人工消雨催化剂量估算技术

准确获取人工消雨所需催化剂量极其困难,本文试着从另一种角度估算人工消雨催化剂量,即利用天气雷达探测的低于-5℃以下的回波,将其等价为等量的液态水,并将液态水分解为若干个小直径雨滴(如直径为100μm雨滴)视为起到消雨作用,进而计算出消雨所需AgI催化剂量最大和最小值。利用该方法,将北京南郊CINRAD/SA多普勒天气雷达以半径230km探测范围内划分为不同网格大小的若干个网格,并给出每个网格消雨所需催化剂量的最大和最小值,供消雨作业指挥参考。     

机载粉剂催化剂播撒设备的研制及其在奥运和残奥消云中的应用

人为引发的下沉气流可以抑制对流云的发展,这一现象已在试验中得到验证。用“人工下沉气流法”实施人工消云试验时,需在云顶大剂量的播撒粉剂催化剂。北京市人工影响天气办公室研制了能完成此类大剂量播撤任务的设备,并通过外场飞行试验对设备进行检验和改进。这是国内人工影响天气领域首个采用空投播撒法的粉剂催化剂播撤设备;可减少催化剂对飞机和播撤设备的污染。分析发现,新设备能够满足人工消云作业中播撒大剂量粉剂催化剂的需要。该设备在北京奥运会、残奥会开闭幕式当日的消云试验作业中投入使用,共实施消云飞行作业9架次,累计利用新设备播撒吸湿性粉剂催化剂34吨。     

新型消暖雾催化剂与传统吸湿性催化剂消雾性能的室内对比试验

为了研究一种新的环保型消暖雾催化剂RC／XW的消雾性能,同时选取无水氯化钙（CaCl2）和氯化钠（NaCl）2种吸湿性物质作为对比物,对它们进行室内试验研究。其中RC／XW粒子直径主要集中在12um;将无水氯化钙和氯化钠分别粉碎成10um、15um、20um和30um4个不同的直径。结果表明：不同种类的催化剂、同种类不同尺度的催化剂之间消雾效果都存在很大差异。消雾效果与播撒剂量直接相关。RC／XW适用于消除含水量在0．3g·m^-3以上的严重影响视程的暖雾,且播撒剂量要〉1g·m^-3。     

几种新的暖云催化剂的室内试验简况

关于暖云催化剂的寻找和选择,国内外都曾做过大量的工作。早在三十年代,就有人利用吸湿性物质(例如氯化钙、氯化钠等)消暖雾(温度高于0℃的雾)取得了一定效果。但由于氯化钙、氯化钠具有一定的腐蚀性,故实用受到限制。 近年来,有关寻找和选择暖云催化剂的工作,又有新的进展,国外已有人用表面活性物质β-萘磺酸甲醛缩合物消暖雾(10℃),并称取得很好效果:使原来3米的能见度在10分钟内改善到大约12米。美国有人用三甲羟基乙烷消暖雾,据称也获得了类似效     

非轴对称对流云中点源爆炸（前倾梯度）催化剂的叠加浓度的计算方法

对流云，特别是强对流云就其生成条件和类型的不同，有的是输对称结构，有的是非轴对称结构。但无论对哪种结构的对流云进行人工影响作业时，每次都以不同射击组合形式发射几十发至上百发炮弹．这些炮弹在空中爆炸后就会形成众多的点源，而且每个点源在环境风场和湍流场的影响下互不干涉地扩散，这样在它们扩散的空间范围内必然会形成叠加的催化剂浓度场，但是高炮发射炮弹的射击组合有多种形式，本文仅在作轴对称对流云中点源爆炸催化剂扩散的基础上来探讨高炮以前倾梯度射击组合形式发射时多点源产生的催化剂叠加浓度场的计算方法，初步得到了对流云中点源的扩散规律和特点。     

ANALYSES OF A MICROPHYSICAL RESPONSE TO THE SEEDING IN TWO CASES OF ARTIFICIAL FOG DISSIPATION

Two field experiments were performed in order to dissipate the fog at Wuqing District of Tianjin in November and December of 2009.Hygroscopic particles were seeded to dissipate fog droplets on 6-7November,2009.Liquid nitrogen(LN)was seeded into the natural supercooled fog in the experiments of 30November–1 December,2009.Significant response was found after seeding.Significant changes were observed in the microstructure of fog in the field experiments.The of fog droplet changed dramatically;it increased first and then decreased after seeding.Remarkable variation also was found in the Liquid Water Content(LWC)and in the size of fog droplet.The Droplet Size Distribution(DSD)of fog broadened during the seeding experiments.The DSD became narrow after the seeding ended.After seeding,the droplets were found to be at different stages of growth,resulting in a transform of DSD between unimodal distribution and bimodal distribution.The DSD was unimodal before seeding and then bimodal during the seeding experiment.Finally,the DSD became unimodally distributed once again.     

人工消雾试验中的雾微物理响应

2009 年11—12 月在天津市武清区实施了两次消雾外场试验。11 月6—7 日,利用燃烧烟条的方式播撒吸湿性焰剂对暖雾实施催化;11 月30 日—12 月1 日,利用播撒液氮的方式实施冷雾消雾试验。对两次消雾试验期间雾的微物理观测资料分析发现,雾对催化有明显响应,具体表现为:雾滴浓度先增后减且变化剧烈,液态水含量、雾滴大小等微物理特征量也发生了显著变化;催化期间雾滴谱均出现了谱宽加大的现象,催化结束后谱宽恢复至催化前状态;催化效应导致出现了处于不同发展阶段的雾滴,雾滴谱发生了单峰分布和双峰分布间的变换:催化前滴谱为单峰分布,催化期间出现双峰谱;多个短时双峰谱反复出现;首个双峰谱出现后,滴谱逐渐由单调递减向单峰、双峰转变;催化结束后,滴谱由双峰谱恢复为单峰谱。分析认为:催化后暖雾中发生成熟过程(Ripening Process),而冷雾催化后则启动了贝吉隆过程(Bergeron process)。      

一次暖云降水主导的暴雨过程中电荷结构特征及其成因的模拟研究

为了认识以暖云强降水为主导的对流单体中的电荷结构特征及其形成原因,利用加入了起放电参数化方案的WRF模式,模拟了2017年5月7日广州局地突发的以暖云降水为主导的特大暴雨过程,分析讨论了此次过程中一个单体成熟发展阶段的电荷结构的特征及其成因.结果 表明,此次以暖云降水为主导的特大暴雨过程中的单体对流强度较弱,云顶高度低...     

南北方人工造雾的气象可行性研究

本文分析了造雾剂的成雾原理和影响成雾效果的温度、相对湿度和风速等环境因素,对典型南方城市(长沙)和北方城市(北京)的相关气象资料进行统计分析表明,南方的气候除14时外非常适合造雾,而北方02时和08时造雾完全可行,20时也存在很大的可能性。外场试验表明,由于开放空间的特点,造雾剂成雾所需的相对湿度降低,同时也由于大面积人造雾的集团效应和外场空间较高的凝水效率,使人工造雾的抗风能力加强,外场人工造雾的可行性很大。     

定西地区人工增雨云水资源的分析研究

定西地区降水少气候干燥,夏秋雨水集中,与东部地区相比,有利人工增雨的云水资源相对不够丰富。但在某些特定环流条件下,定西地区具有形成自然降水的水汽,且降水云系的过冷水区相对较好,存在播云增雨的潜力。     

城市下垫面特性对辐射雾生消过程影响的数值研究

针对城市下垫面条件进行合理的参数设置,将城市影响引入辐射雾模式,并结合NCEP/ CFSv2(Climate Forecaset System Verison2)资料及常规气象观测资料,对2010年2月8日发生在上海宝山的一次辐射雾过程进行数值研究。结果表明:(1) 受城市地表影响,感热输送成为城市地表加热大气的主要方式;城市下垫面的湍流交换作用较强,近地面湍流交换系数最大可达2.0 m2/s;(2) 城市辐射雾的起雾高度比农村高,雾首先在32 m高度上形成,且雾顶可发展到150 m高度;上部雾形成的主要原因是长波辐射冷却引起的水汽凝结;而8 m以下气层雾形成的主要原因是重力沉降导致的含水量的累积。      

热带气旋路径人工神经元预报方法对比试验研究

分别对具有动量项BP、LM、RBF人工神经网络建立36、48、60、72小时的热带气旋路径预测模型,各用100个独立样本进行预测检验,分析了网络"学习好,预报差"的原因,解决这一问题的关键是选择合适的网络结构参数、相应的学习算法和合适的预报因子,并总结了合理应用人工神经网络建立预测模型的经验.针对人工神经网络模型不具有自动选取因子的功能,给实际应用造成困难,提出了基于RBF的逐步选取因子的算法,并进行了对比试验,表明该方法具有较高的实用价值.     

南岭大瑶山高速公路浓雾的宏微观结构与能见度研究

南岭山地地处南亚热带湿润型季风气候区,每年9月至次年5月有华南准静止锋活动时均会有浓雾发生,每月浓雾日可高达15-18 d,尤其是中国目前最长的京珠高速公路通过南岭主脉大瑶山的乐昌-乳源段,路面海拔高度从200 m增至800多米,山地的抬升使雾害更加严重.在南岭大瑶山高速公路开展的两次多学科综合野外观测,内容包括目测能见度、器测能见度、雾滴谱、雾含水量、系留探空、双参数低空探空、雾层湍流扩散、气溶胶粒子谱、气溶胶成分谱、雾水样品成分、雨水样品成分.对典型个例进行了天气学分析,雾的宏观结构特征分析,雾的微物理特征分析.认识到南岭山地浓雾发生频率高,雾害十分严重,是典型的平流雾和上坡雾,实质上是出现在相对较高海拔高度上的低云,与华南锋面活动尤其是华南准静止峰的活动密切相关,局地地形的作用也非常重要.其特点是浓雾持续时间长、能见度极其恶劣、团块结构明显、雾滴尺度大、浓度不高、含水量较大、雾层内的湍流扩散能力比晴空区强,与中国过去研究较多的辐射雾差别较大.发现雾含水量与能见度呈明显的反相关关系,含水量较大时能见度较小;南岭山地雾含水量等微结构特征量的起伏变化,除与雾体本身的结构不均匀有关外,一个重要的原因是平流因素的影响,南岭山地下垫面的不均匀性,雾体随环境风的平移过程中,不规则的爬坡、翻越山坡的运动是造成雾体结构不均匀、振荡起伏变化的另一个重要原因.该地气溶胶粒子谱是呈单调下降的幂函数谱,次微米粒子浓度甚高,南岭山地气溶胶中含有高浓度的硫酸盐粒子,是优质凝结核,有利于雾的形成.雾的存在可以清除大气中的微量成分,雾滴可以包含浓度很高的污染物成分.同时,较之云滴而言,雾滴也很容易被地表物体(如植被、建筑物等)的垂直表面所截获,构成另一类清除过程.在南岭这样的大面积森林地区,这类清除过程可能是很重要的.研究本地区雾的特征变化,对建立本地区雾的预警预报系统有很大的现实意义,并为开展消雾试验提供了基本资料.     

1996年岁末沪宁线持续五天大雾的原因探讨

1996年12月27-31日江苏境内发生了持续五天的大雾。本文普查了天气图,分析了产生雾的天气形势特征,并进行了一些物理量的计算,制作了时空分布和垂直剖面图,重点分析了它的形成和长时间维持的原因,对冬季辐射雾的预报有一定参考价值。