地形云人工增雨条件卫星探测反演个例分析

选取2007年6月21日陕西白于山区地形云降水过程,用极轨卫星资料反演高空间分辨率的云微物理特征.对云降水物理结构分析表明:(1)山前云区(迎风坡)云顶亮温(T)为-31℃,粒子有效半径(Re)为9μm,含有丰富过冷水,缺乏冰晶;(2)T=-20℃的低云在有高云参与的情况下,产生了较多的降水;(3)山前云区面积约400...     

稳定性层状云降雨量的估算研究

利用5 a 711雷达观测的稳定性层状云降雨回波,结合雨滴谱和地面雨量自计资料,使用统计方法,分析了引起稳定性层状云降雨量大小改变的因子,得出稳定性层状云降雨量大小除与雷达回波强度关系最为密切外,还和云顶高度、暖云厚度等因素有关。分析了产生误差的原因,建立了多元回归方程,为利用雷达回波对降雨量的估算提供了一种方法。     

云参数的两种地基雷达反演方法对比研究

云微物理参数是研究云物理过程和云辐射效应的基础。采用35 GHz的Ka波段毫米波云雷达的IQ数据,处理得到功率谱数据,进行了云微物理参数的反演,并且与云雷达和微波辐射计的联合反演方法进行了对比。个例研究表明:(1)层状云的云滴数浓度(N_0)典型值在80～100个/cm~3;有效半径R_e(Effective Radius)在15～25μm之间;液态水含量LWC(Liquid Water Content)在0.01～1 g·m~(-3)之间;(2)利用功率谱进行反演,可以消除空气运动的干扰,提高了反演结果的可靠性;(3)反演结果的对比分析表明,功率谱反演方法和联合反演方法有较好的一致性,两种方案都适用于水云微物理参数的反演。     

克拉玛依山区人工增水效果的再评价

利用１９８４～１９９５年１２年的资料,仍以年径流量作统计参量,对在新疆克拉玛依油田主要供水源的白杨河上游进行的山区人工增水效果做了重新评价。结果表明,在人工增水期间,白杨河年径流量在α＝０．０２５的显著性水平上增长,其中９０％概率的相对增率为１１．６％。     

Modelling of the nighttime nitrogen and sulfur chemistry in size resolved droplets of an orographic cloud

A chemistry module has been incorporated into a Lagrangian type model that computes the dynamics and microphysics of an orographical cloud formed in moist air flowing over the summit of Great Dun Fell (GDF) in England. The cloud droplets grow on a maritime aerosol which is assumed to be an external mixture of sea-salt particles and ammonium-sulfate particles. The dry particle radii are in the range 10 nm<r<1 µm. The gas-phase chemical reaction scheme considers reactions of nitrogen compounds that are important at night. The treatment of scavenging of gases into the aqueous phase in the model takes into account the different solubilities and accommodation coefficients. The chemistry in the aqueous phase focusses on the oxidation of S(IV) via different pathways.Sensitivity analyses have been performed to investigate deviations from gas-liquid equilibria according to Henry's law and also to study the influence of iron and of nitrogen compounds on the aqueous-phase oxidation of dissolved SO₂. When addressing these questions, special attention has been given to the dependence on the droplet size distribution and on the chemical composition of the cloud condensation nuclei on which the droplets have formed. It was found that the oxidation of S(IV) via a chain reaction of sulfur radicals can be important under conditions where H₂O₂ is low. However, major uncertainties remain with respect to the interaction of iron with the radical chain. It was shown that mixing of individual cloud droplets, which are not in equilibrium according to Henry's law, can result in a bulk sample in equilibrium with the ambient air. The dependence of the aqueous-phase concentrations on the size of the cloud droplets is discussed for iron, chloride and NO₃.     

Microphysical characteristics of precipitating cumulus cloud based on airborne Ka-band cloud radar and droplet measurements

在积云中,大多数云粒子的直径在7到10微米之间,而在层云中,大多数云粒子的直径不超过2微米.云滴有效半径与云中行星边界层(PBL)及PBL上层的气溶胶数浓度(Na)呈负相关.在1500米以上的高液态水含量区域,云滴浓度(Nc)变化不大,Na含量降低.高雷达反射率对应于大的FCDP云粒子浓度和小的气溶胶粒子浓度.积云中的...     

地面碘化银烟炉在山区人工增雨中的应用

2001～2002年6～7月连续两年，在中天山北坡山区的乌鲁木齐河和头屯河流域利用地面碘化银烟炉进行了播云催化地形云试验。本文主要介绍地面碘化银烟炉在山区增雨试验中的应用。     

太行山东麓一次强对流降雹过程中的地形强迫

利用WRF模式对2011年5月26日发生在太行山东麓的一次强对流降雹过程进行数值模拟,探讨了太行山及周边地形在本次强对流过程的作用。结果表明,控制华北平原的偏东暖湿气流受太行山阻挡并与切变线东南侧的西南暖湿气流汇合,在太行山东侧形成水汽高值区。太行山东坡下垫面向上热通量明显高于华北平原,午后850hPa高度山坡与平原的假相当位温梯度达到0.2 K·km~(-1),850~600 hPa假相当位温垂直梯度达4 K·km~(-1),对应上坡风的垂直速度大于1 m·s~(-1),热力环流为太行山东麓对流的发生提供了动力条件。太行山东侧暖湿气层之上为偏西干冷气流,由此形成的强热力不稳定与水汽高值区、上坡风共同造成太行山东麓强对流过程的发生。局地小尺度地形抬升与重力波共同促使太原盆地有对流单体生成,该单体移经太行山西侧迎风坡受阻挡抬升而增强,越过山顶后与维持在太行山东侧的对流单体发生合并,从而导致对流云的强烈发展。     

人工影响天气飞机播云作业有效催化范围的模拟评估

针对人工影响天气飞机播云作业效果评估需求,提出一种基于拉格朗日粒子扩散模式FLEXPART-WRF的催化剂催化范围模拟评估方法.以典型催化剂碘化银为例,开发催化剂物理化学特性参数清单模块,结合飞机播云特点和模式源项特点,将飞机不规则线性播撒方式离散化为连续移动点源播撒方式,实现模式对飞机播云的模拟能力.通过对一次飞机播云作业的模拟试验,证实了模拟评估方法的可行性和有效性.     

一次人工增雨作业中CA—FCM与其他评估方案的比较研究

根据2002年4月5日河南省人工催化增雨作业数据,分别采用作业区域趋势对比双比分析评估方案、区域趋势相关回归评估方案、区域趋势协变量多元回归评估方案、FCM（浮动对比区历史回归）评估方案、以降水量为协变量的CA—FCM评估方案和以降水量与整层大气可降水量为协变量的CA—FCM评估方案进行效果评估。结果表明：协变量由降水量和整层大气降水量2个组成的CA—FCM方法,由于引入了不受催化影响的物理协变量作为控制因子．以及采用了聚类分析提高了对比区和影响区相关性,其评估效果最好,显著水平高于0．05;其他评估方法评估效果较差。     

中尺度碘化银催化数值模式在人工影响天气业务中的应用试验

数值模式越来越多地应用于人工影响天气业务工作中.文中着眼北京地区人工影响天气业务对数值模式预报的需求,结合地基作业的特点,初步进行了碘化银(AgI)冷云催化数值模式在人工影响天气业务中的应用试验.试验采用同化了多种观测资料的北京睿图快速更新和多尺度分析预报系统-临近子系统(RMAPS-ST,Rapid-refresh?...     

北京“7.21”特大暴雨云降水结构及云雨转化特征

利用多普勒雷达资料、FY-2E静止卫星和MODIS极轨卫星反演产品,研究2012年7月21日北京特大暴雨的云降水结构及云雨转化特征。结果表明:降水过程三阶段的云降水垂直结构不同。1)在暖区对流降水阶段,降水以暖雨机制启动,雨滴在暖区存在深厚的碰并增长过程,暖雨过程对降水起主要贡献。随着云体的发展,冷雨过程加剧。T-Re分析表明,-10℃层以下云滴凝结碰并显著,-10℃层以上为深厚的冰相增长带,云顶以冰相大粒子为主,云水向雨水转化迅速。2)在锋面对流降水阶段,降水系统为高度组织化的"低质心"强降水液态MCC(Mesoscale Convective Complex)系统。回波强度在冰水混合层增长较快,冻结层是此阶段成雨微物理的关键层。降水粒子在暖云区碰并增长较快,而蒸发或破碎过程并不显著。3)在锋后降水阶段,0℃层附近冰晶粒子与云水的碰并增长较为明显。前期降水存在明显的雨滴蒸发过程。随着云体的发展,暖区云水含量较少,降水粒子不能有效碰并增长。     

毫米波雷达测云个例研究

云参数是影响降水和大气辐射过程的重要因子,但对云参数的遥感探测存在许多困难。利用35GHz的毫米波雷达进行云探测,并进行云参数反演研究,反演了云水含量、冰水含量和云滴有效直径的垂直廓线,得到了6类云况的垂直分布。结果表明：1）不同类型的云具有不同的云参数分布;2）在低于-15dBz的非降水云情况下,反演的云水含量及云滴有效直径较可靠;3）雷达探测的线性退偏振比因子,可以用于判别云中的过冷却水和冰晶,有助于更好了解云的宏微观特征。     

一次东北冷涡云降水垂直结构特征分析

利用辽宁阜新国家站(121.7458°E,42.0672°N)的毫米波云雷达(8 mm)和微雨雷达(12.5 mm)对2020年8月12—13日东北冷涡影响下的一次降水过程进行了观测,分析了云降水的垂直结构特征并探讨了降水机制.结果表明:本次过程中,云水平方向发展不均匀,以层状云和层积混合云为主,云内有时还嵌有对流泡....     

基于Ka波段云雷达的六盘山顶云特征分析

利用宁夏六盘山气象站2017年9月至2018年8月的Ka波段云雷达观测资料,统计分析了六盘山顶不同云的出现频率及宏观特征.结果表明:六盘山顶云出现频率最高值在7月,为61％,最低值在12月,为26％;按云层数划分,六盘山顶出现的云主要以1层云、2层云及3层云为主,相对总云的月平均出现频率分别为68％—86％、14％—2...     

强降水云物理过程的三维数值模拟研究

利用全弹性三维冰雹云数值模式,对2016年6月5日河南三门峡单体雹云个例进行模拟,将催化防雹的方式、时间、区域、剂量指标动态化组合形成81种方案,从而更高效、更精细地探究能够产生显著防雹效果的作业指标值域,探究催化防雹作业指标的最佳组合方案。结果表明：（1）减雹效果显著的催化方式、区域、剂量非固定单一指标,而催化在雹云初期内越早越好;催化防雹的显著效果取决于适合冰雹个体的各催化作业指标的优化组合。在雹云形成最早期,使用合理值域内的最大剂量对过冷水含量中心进行垂直催化,可使减雹效果最显著。（2）催化防雹后降雹量的减少转化为降雨量的增加,总降水量随之增加。（3）霰转化成冻滴、雹粒撞冻过冷云水增长二者的减少是冰雹时空积分总量减少的重要因素。（4）试验获得的8种减雹效果显著方案,其冰雹含水量极大值较未催化方案均减少80%;催化防雹对冰雹含水量极大值的分布位置影响很小。

     

Properties of cloud and precipitation over the Tibetan Plateau

The characteristics of seasonal precipitation over the Tibetan Plateau(TP) were investigated using TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission) precipitation data(3B43). Sensitive regions of summer precipitation interannual variation anomalies were investigated using EOF(empirical orthogonal function) analysis. Furthermore, the profiles of cloud water content(CWC) and precipitable water in different regions and seasons were analyzed using TRMM-3A12 data observed by the TRMM Microwave Imager. Good agreement was found between hydrometeors and precipitation over the eastern and southeastern TP, where water vapor is adequate, while the water vapor amount is not significant over the western and northern TP.Further analysis showed meridional and zonal anomalies of CWC centers in the ascending branch of the Hadley and Walker Circulation, especially over the south and east of the TP. The interannual variation of hydrometeors over the past decade showed a decrease over the southeastern and northwestern TP, along with a corresponding increase over other regions.     

W波段和Ka波段云雷达探测回波对比分析

通过分析W波段和Ka波段云雷达同时探测回波的差异,验证了W波段云雷达初样机的探测性能。结果表明：1）W波段云雷达初样机工作稳定,两个波段雷达都可以探测云层、云的边界、云厚等宏观参数,也可以反映出云的精细结构及云内微物理参数的变化,回波强、速度小、谱宽大的冰晶云含有上升气流及较多过冷水。2）增强模式的W波段云雷达在近地面探测雾、霾的能力比Ka波段云雷达强;两部云雷达对云层较薄的云探测能力基本相当,对多层云、云层较厚、含水量较多的云及降水的探测,由于强衰减的作用,W波段雷达所测云厚度小、云顶低、回波强度小,并且非瑞利散射也会造成W波段雷达的回波强度降低。     

A Study on a Snowband Associated with a Coastal Front and Cold-Air Damming Event of 3-4 February 1998 along the Eastern Coast of the Korean Peninsula

A 24-h simulation with the Advanced Regional Prediction System (ARPS) nonhydrostatic model is performed for the heavy snowfall event of 3–4 February 1998 along the eastern coast of Korean Peninsula; the results are used to understand the snowfall process, including why the precipitation maxima formed along the Yeongdong coastal region rather than over the mountain slope and ridge top during. The numerical simulation with a 4-km horizontal grid spacing and 43 levels reproduces very well the narrow snowband located off the eastern Korean coast, away from, instead of over, the Yeongdong coastal mountain range. The general evolution of the snowband agrees quite well with radar observations, while the water-equivalent precipitation amount agrees reasonably well with radar precipitation estimate. The simulation results clearly show that the snow band developed due to the lifting by a coastal front that developed because of the damming of cold air against the eastern slope of the coastal mountain range. The damming was enhanced by the advection of cold air by a low-level mountain-parallel jet from the north, formed due to geostrophic adjustment as the on-shore upslope air was decelerated by the mountain blocking. As the onshore flow weakened later due to synoptic-scale flow pattern change, the cold front propagated off shore and the precipitation dissipated.     

理想地形下不同云微物理方案对登陆台风降水增幅影响的数值研究

利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式,在理想岛屿地形条件下设计了云的微物理冰相过程中水凝物中有霰和无霰的两个对比试验,考察了台风登陆时复杂冰相和简单冰相对台风移动路径、强度和降水增幅的影响。结果表明：1）云微物理过程中有霰的复杂冰相过程时,具有更强烈的云“播撒”效应,因而对台风降水具有明显增幅作用。2）当台风受到理想地形作用时,地形对云“播撒”效应引起的增幅作用具有放大作用,此时台风眼墙非绝热加热量形成明显增强中心,使得台风降水增幅明显。3）当台风登陆时,云微物理冰相过程使得台风越山时存在向西北指向的涡度变化倾向。