2008年北京奥运会期间降水天气及其环流形势分析

使用MICAPS常规地面高空、加密自动站观测资料和NCAR/NCEP再分析资料对2008年北京奥运会期间降水天气的总体特点、大尺度环流形势及几次主要降水过程的降水量分布和环流形势特点进行了分析总结。该期间降水天气的总体特点为:降雨过程多、降水量异常偏多、降水的局地性和突发性较强、城区降水多出现于午后和凌晨。奥运期间平均的高空环流形势与常年接近,但从500hPa位势高度沿116°E的时间-纬度剖面图上在40°N一带存在槽脊间隔分布的低高低高的随时间演变规律,经向风分析表明8月8日至14日冷暖空气在华北地区的活动相当频繁,造成了一次次对流性降水天气过程。其中,8月8—14日共出现4次明显降水天气,其过程雨量分布特点明显不同,分别为部分地区型、带状分布型、城市中心型、波状分布型。其对应的环流系统属于造成夏季暴雨典型天气型中的副高西来槽型,但处于西来槽和副高相互作用的不同阶段。虽然四次主要降水过程的大尺度环流形势和影响系统相近,但造成的降水分布明显不同,其原因可能是不同的物理机制产生的中小尺度系统不同。     

云降水物理与人工影响天气研究进展(2008～2012年)

本文回顾和总结了近5年(2008～2012年)云降水物理与人工影响天气主要研究进展,并讨论了目前存在的主要问题和亟待解决的关键科学问题.内容涉及可分辨云数值模式及模拟研究、云降水的观测与遥感反演研究、气溶胶对云降水的影响及人工影响天气相关的数值模式、观测试验研究等.提高对云降水形成过程、时空结构与演变机理的深入认识,对揭示大气水循环、气候变化过程,提高天气精细化预报、大气云水资源开发利用及气象防灾减灾的能力,具有十分重要的作用.     

近年来云降水物理和人工影响天气研究进展

回顾和总结了中国科学院大气物理研究所近5年(2003～2007年)的云降水物理和人工影响天气研究,内容涉及云和降水物理研究、云和降水数值模拟研究、人工影响天气研究和云化学研究等诸多领域。随着国家和社会对人工影响天气需求的日益增加,云降水物理仍是重要的研究方向,会随着观测和理论研究的发展而取得突破性进展。     

吉林省西部明显降水天气云场及有利飞机作业天气统计分析

对经过二步过滤筛选出的可能最佳人工影响天气样本集，对应的历史降水天气日历云场分析结果表明，降水过程平均开始时间，白城较松原一般早2小时8分左右，经1980年以后降水当日主要降水时段，白城与前郭1月份和4至10月份云场相关系数计算，两地云状相关密切，信度均超过0．001信度检验。总云量计算结果也基本类似。说明两地虽然直线距离间隔162.5km，但云种出现非常相似，这是大型明显降水天气过程中，两地受同一天气系统影响所致。其它统计分析表明，春秋两季进行飞机人工影响天气作业安全系数最大。     

云降水物理和人工影响天气研究进展和思考

云降水物理和人工影响天气密不可分,云降水物理为人工影响天气提供理论基础,人工影响天气是云降水物理一个重要应用领域.目前我国人工影响天气规模、经费投入已达世界之最,人工影响天气工程正在建设之中.论文简要回顾了我国云物理研究和人工影响天气的发展过程,评述研究工作取得的进展,思考我国人工影响天气在新形势下进一步的发展的问题,显得尤为重要.几十年来,我国开展了一系列云雾降水的外场观测研究和人工影响天气的外场试验研究,云和降水物理以及人工影响天气的理论和技术研究不断取得进展,数值云模式和中尺度模式的模拟研究水平有了长足的进步,在云和降水物理过程和降水机制研究、云的微物理结构、云水资源和人工增雨潜力评估、催化条件预测、催化剂和催化技术等方面取得了显著进展.论文最后指出,目前的人工影响天气需要加强人工影响天气核心技术研究,并提出了需要进一步研究的云和降水物理中的有关科学问题.     

新一代天气雷达应用于人工影响天气作业

2002年和2003年新一代天气雷达应用于“十五”国家科技攻关重大计划项目“人工增雨技术研究及示范”,在青海省河南县和河南省许昌市进行秋季和春节降水系统中尺度结构外场试验观测和指挥中,获取到了大量云和降水的外场试验资料。利用这些资料分析了这两个地区云和降水的一些特征,进行了风场结构的分析,对层状云和对流云的中尺度回波强度和动力结构进行了较为详细的分析。结果表明:新一代天气雷达可以为人工影响天气的作业指挥和云物理研究提供更多的信息,它可以清楚     

云降水物理与人工影响天气研究进展

2011年,云降水物理与人工影响天气研究主要在暖云数值模式研制及模拟、云物理过程对降水影响、冰雹物理过程、效果检验、南方冻雨的微物理过程以及华北气溶胶特征等方面取得如下研究成果。     

2008北京残奥会闭幕日飞机消云作业分析

利用新一代多普勒天气雷达资料,对北京2008年9月17日残奥会闭幕日北京上游地区较弱对流云团作业进行了初步分析。结果表明,用飞机播撒吸湿性高浓度粒子群催化剂可消弱雷达回波强度和范围,有效抑制对流云团的发展。飞机消云拦截作业对保障残奥会闭幕式的顺利进行起到了一定作用。     

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。     

降水条件对人工影响天气外场作业的影响及预报方法初探

利用国家气象中心所提供的T106等格点资料，对呼市地区实施人工影响天气作业前的天气条件进行诊断分析，根据呼市地区降水系统的天气动力学的演变特征，筛选出了能较好反映降水系统的天气动力学的特征因子，采用PP方法，依次建立呼市地区4-9月稳定性和对流性降水的预报方程。以此来定量分析实施人工影响天气作业的天气系统以及确定人工影响天气作业的具体方法。     

北京夏季高温闷热天气的气候特征和2008夏季奥运会

利用1951～2000年北京6、7、8月的逐日最高和最低温度资料，统计分析了北京夏季高温天气和闷热天气的逐月、旬、候的分布及持续时间。结果表明，北京夏季高温天气和闷热天气发生概率分别为1／10和1／20，是一个适宜举办奥运会的城市。高温天气主要集中在6月下旬和7月份，逐候分布呈双峰型，分别在6月第6候和7月第5候。闷热天气主要集中在7月中旬到8月上旬，逐候分布也呈双峰型，分别在7月第6候和8月第2候。6月份高温天气较多，但闷热天气很少。8月份高温日数非常稀少，但闷热天气日数还有一定数量。每年至少出现一次持续2天的高温天气，另外还非常有可能出现一次持续3天或3天以上的高温天气(0．84次／年)以及一次2天及2天以上的持续闷热天气(0．88次／年)。高温天气和闷热天气的平均持续日数均约为3天。8月中、下旬，高温天气和闷热天气出现的概率都非常小，是最适宜举办夏季奥运会的时期。     

对人工影响天气若干问题的探讨

自然降水过程一般分为成云和降水形成两个阶段, 人工影响虽然可能在降水形成阶段起某些作用, 但最终决定降水的因子还是使云产生的抬升运动和被抬升气块中的水汽含量。人工增雨作业部位和时机的选择主要取决于是否有利于云产生抬升运动。因此, 在加强云宏、微观条件观测的同时, 要特别加强对抬升运动和被抬升气块中水汽含量的观测, 而且相应的云降水数值模拟工作也要考虑能反映降水系统的动力场和水汽场模拟能力。     

人工影响降雨再分配初步探讨

采用统计方法和数值模拟方法探讨人工影响后降水再分配和对局地降雨影响的可能性,统计结果表明：人工降雨影响了降水的自然分砷,在作业点下风方出现了二个影响区：一个是增雨区（出现在作业点下风方１５～５０ｋｍ）另一个是减雨区（出现在作业点下风方９０～１５０ｋｍ）数值模拟结果表明,人工催化影响降水演变过程,而且改变了降水的分布,通过人为有意识的影响,有可能达到调控降水,减弱局地降雨的目的。     

北京奥运会期间极端天气的气候统计分析

利用1971-2007年观象台、海淀、丰台、朝阳和顺义的气象要素资料,对北京奥运期间8月8-24日的极端天气事件进行了统计分析,结果表明:观象台极端最高气温为37.3℃,年Tmax＞36.0℃的出现概率为5%,呈明显的上升趋势,上升率为 0.69℃/10年,目前处在偏高期.城郊5站Tmax≥33℃的平均日数为2.8天,变化趋势基本一致,目前处在日数偏多期,每年平均高温闷热(Tmax≥32℃且平均相对湿度≥55%)天气日数为4.7天.观象台日最大降雨量中出现雨量≥25mm*d-1的概率高达68%,城郊5站雨量≥25mm的平均降雨日为1.1天,观象台日最大降雨强度的最大值为156.2mm*d-1.城郊5站平均雷暴日数为3.7天,上述三要素均处在低值期.10分钟平均风速≥7m*s-1以上的大风日数城郊5站为1.2天,目前处在风速较小期.城郊5站平均大雾日数为0.7天,观象台低能见度≤2000m的日数从1990年代平均3.9天降到2000-2007年的1.5天,目前处在日数较少期.     

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。     

天津市降水特征及人影作业影响分析

利用天津市1986-2008年13个测站日降水资料,总结天津市降水特征并分析人影作业影响因子在其中产生的影响.结果表明:天津市降水空间分布不均匀,东西方向差异小,南北方向差异较大,雨量由北向南呈现递减趋势,且北部等值线密集,南部稀疏,雨量递减的速率由北向南减慢.降水季节性差异较大,降雨量和降雨日数都集中分布在夏季,春秋两季降雨次之,冬季降雨最少;人影作业未改变天津区域雨量相关系数,对空间分布影响较小,这与天津的作业特点有关;人影作业会对雨型概率分布产生影响,对1986-2001年和2002-2008年两个时期的各个雨型降雨日概率进行对比分析,结果表明,人影作业后的小雨降雨日概率相对较小,中雨以上的降雨日概率相对较高,但这些差别并不明显.     

RBAC技术在奥运气象服务信息发布系统中的应用

结合2008年北京奥运会气象服务信息发布系统的研发,对比分析了目前数据传输业务系统中几种常用的监控方式,提出了针对奥运气象服务信息发布系统运行状态进行安全、有效、便捷监控问题的解决方案,详细论述了应用基于B/S结构的RBAC技术实现分布式监控功能的原理和方法.     

偏振雷达在人工影响天气工作中的应用潜力

在人工影响天气作业时，实时了解被作业云中的水成物粒子大小、相态、密谋、运动等参数及其微物理变化过程是非常重要的。这些微观参量和微物理过程揭示了云降水发展的不同阶段，对于及时正确地评估云增水及消雹潜力，确定是否适合人工影响作业以及如何正确选择作业时机、作业部位和作业量，与了解云的宏观特征一样是至关重要的，它是提高作业效率的基础。本文借助国内外偏振雷达应用研究中成功的范例，探讨了偏振雷达在人工影响天气方面的应用问题。特别是介绍了不同偏振雷达在识别云内水成物粒子的相态、密度，观测云内水成物粒子微物理变化过程，以及被作业云的作业效果评估等方面的方法。这些方法对于发展我国偏振雷达技术，促进偏振雷达在人工影响天气方面的应用和提高我国人工影响天气工作水平方面有很好的参考与借鉴作用。     

控制论与人工影响天气 III: 自然控制论在人工增雨作业中的应用框架

应用自然控制论的理论方法,提出人工增雨作业和效果检验的框架.它将事前和作业进行过程中的观测和预报、调控方案(滚动式的和有反馈回路的)、作业和效果检验紧密联系成一个整体系统,将调控方案提为最优化问题,并把不断的观测资料同化到滚动式预报模式和求优化之中.所提出的一种效果检验方法是比较客观和定量的.     

2008年北京奥运会开幕式化学危害预测数值模拟

针对2008年北京奥运会安保,建立了一个复杂的系统,包括两个气象预报模式MM5和RAMS6.0以及一个复杂地形上有毒云团的扩散模式CDM。开发了MM5和RAMS6.0接口模块,发展了基于RAMS6.0气象场预报结果的CDM,实现了对未来36h内的精细气象场和扩散场进行模拟,气象场预报的分辨率为500～1000m,扩散场的分辨率可达到50～200m。基于T213数据,应用MM5进行了水平分辨率为3km的气象场初步预报,将该预报结果转化为RAMS6.0识别的数据格式,应用RAMS6.0对气象场进行分辨率为500～1000m的精细预报,得出北京奥运会期间的风场与湍流量的预报结果。基于该气象场,根据想定,应用CDM对北京奥运会国家体育场"鸟巢"附近发生化学事件时进行了模拟研究,得出危害范围、危害等级、危害开始时间、危害持续时间等时空分布,为奥运会开幕式化学危害应急提供技术支持。