X波段移动天气雷达产品在人工增雨中的应用

2020年5月19日四川省绵阳地区实施了一次人工增雨作业,利用X波段移动天气雷达产品,对作业前后雷达回波和地面降水资料进行了对比分析。结果表明：反射率因子大于20dBz、垂直累计液态水含量（VIL）达到 0.3kg/m² 以上时,云层具备较好的降水条件,有利于实施人工增雨作业;增雨作业后,反射率因子最大强度、平均强度和降水回波面积都明显增大,回波中心 VIL 显著上升;利用对比区和影响区降水资料分析得到相对增雨率为 18.9%,绝对增雨量达 6.2mm,作业催化取得较好效果。     

X波段移动天气雷达产品在人工增雨中的应用

2020年5月19日四川省绵阳地区实施了一次人工增雨作业,利用X波段移动天气雷达产品,对作业前后雷达回波和地面降水资料进行了对比分析。结果表明：反射率因子大于20dBz、垂直累计液态水含量(VIL)达到 0.3kg/m² 以上时,云层具备较好的降水条件,有利于实施人工增雨作业;增雨作业后,反射率因子最大强度、平均强度和降水回波面积都明显增大,回波中心 VIL 显著上升;利用对比区和影响区降水资料分析得到相对增雨率为 18.9%,绝对增雨量达 6.2mm,作业催化取得较好效果。     

一次积层混合云增雨作业天气条件分析和雷达回波效果检验

利用多普勒天气雷达数据、常规气象资料和地面降水资料等,对2013年5月8日山东泰安地区一次积层混合云人工增雨作业天气条件和作业效果进行综合分析。分析天气背景条件是否有利于开展增雨作业,采用催化前后作业云与对比云对比分析的方法,讨论依据雷达回波参量的变化来分析判断催化作业效果和催化时机的途径,并配合地面降雨量来佐以说明。结果表明:1)本次增雨作业有良好的天气形势、水汽及动力条件。2)播云作业产生了一定的正效果,且在作业后12 min即开始显现。作业后作业云雷达回波参量值明显增大,对比云增大率远小于作业云;作业云回波顶高、回波体积、最大反射率因子、垂直累积液态水含量、降水通量对对比云的正偏离也明显增大,增大率分别为200.0%、288.2%、29.4%、65.0%以上和384.8%。3)作业后地面影响区雨量增幅较大,增雨效果持续3 h,小时雨量明显高于对比区的。4)最佳增雨作业时机应比原作业时间提前12 min。5)将新一代天气雷达回波分析和常规天气分析相结合,有利于提高人工增雨作业及其效果评价的科学性和准确性。     

高纬地区一次飞机人工增雨作业综合分析

利用现代化人机交互气象信息处理和天气预报制作系统(Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System,M ICAPS)常规数据、全球/区域同化预报系统耦合中国气象科学研究院的复杂云微物理方案(Global/Regional Assimilation and Pr Ediction System_Chinese Academy of M eteorological Sciences,GRAPES_CAM S)云模式产品及卫星数据反演产品等资料,基于云降水精细分析系统—东北版(Cloud Precipitation Accurate Analysis System_North East,CPAS_NE)平台,对2016年5月24日黑龙江省一次飞机人工增雨作业过程进行了分析。结果表明:在高空冷涡和地面低压的共同影响下,人工增雨作业目标区云层较厚、过冷层厚度较厚,且具有一定量的过冷水,同时雷达显示存在大面积片状层状云回波,具有较好的增雨催化潜力,云带深厚且垂直累积液态水含量较高时段为最佳增雨作业时段。人工增雨作业区与对比区的催化效果物理检验表明,作业效果在地面降水量方面表现明显,而雷达回波变化较小,卫星反演产品中作业区的黑体亮温温度降低较快、云顶温度有所下降、云顶高度略降低,宏观物理检验表明此次人工增雨作业催化效果较好。人工增雨作业后过冷层厚度降低表明催化剂消耗了云中的过冷水,光学厚度增加表明过冷水滴迅速增长成大滴,粒子有效半径在作业中降低表明催化剂在消耗云中的云粒子,利用反演的微观物理参数检验了此次飞机人工增雨催化作业的过程。     

内蒙古一次人工增雨作业个例分析

2017年5月20—22日,受高空槽和切变线影响内蒙古地区的天气过程有利于实施增雨作业,此次过程中共开展飞机增雨作业16架次,地面作业209次,作业影响区总面积为56 996 km2,增雨总量为16 116万吨。该文运用云降水精细化分析处理系统(简称CPAS系统),利用多普勒雷达数据、FY2卫星反演产品、GRAPES模式产品、探空等资料,对此次过程的作业需求、天气形势、云系结构、作业效果进行了详细分析。此次增雨作业效果良好,有效缓解了旱情。     

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。     

广西一次飞机增雨过程个例分析

利用EC预报场、WRF模式预报和卫星雷达等资料,分析2017年11月24日广西的一次飞机增雨作业过程。结果发现,南支槽和冷空气是此次降水的主要影响系统。此次过程广西西部、北部水汽条件较好,桂西北液态水含量局部达1.0mm;百色区域从700hPa到300hPa附近整层云系都存在较强的垂直上升运动,分析该地区云降水垂直结构,显示该地区作业潜力最适宜。作业部位在云体中部,作业结束后,影响区云系雷达回波显著增强。由多参数区域动态对比分析法,作业后雷达回波和雨量的K值都有所增加。     

液态CO2播撒催化技术在河南省飞机人工增雨作业中的应用

介绍了液态CO2的催化原理和催化技术,并根据催化后的雷达回波强度和雨量变化,分析了利用液态CO2催化技术实施人工增雨作业的效果.结果表明:对0～-5 ℃云层实施液态CO2作业后,影响区雷达回波增强,地面雨量增大.     

催化效应的雷达回波变化统计特征

本文利用四川省2010年度飞机人工增雨作业资料,统计每次作业前后雷达回波强度、回波面积、回波高度、垂直累积液水含量等因子的变化情况,分析了适宜作业云系的一些雷达回波统计特征和催化影响的物理效应,得到一些很有意义的结果,为人工增雨作业效果检验和效益评估提供了客观证据,对提高人工增雨作业技术具有一定的指示意义。      

基于区域历史回归法的雷州半岛火箭增雨作业效果检验

利用ERA5再分析资料,区域自动站雨量资料以及双偏振雷达基数据,采用区域历史回归方法,对2020年7月4日雷州半岛火箭人工增雨作业进行物理检验和统计检验。结果表明:作业后作业区域云系云冰含量大幅增加,强回波区面积增大,回波顶高度升高,平均回波强度显著增加。选取1971—2000年作业影响区和对比区逐年7月的平均日降水量资料作为历史样本建立回归公式,结合作业当天区域自动站的雨量资料,计算得出日降水量和作业后3 h累积降水量的绝对增雨量分别为11.07 mm和2.32 mm,相对增雨率分别为51.08%和38.73%,均通过了置信水平为α=0.05显著性检验。因此,雷州半岛开展人工增雨作业对缓解气象干旱,满足水库蓄水等有重要意义。     

浙江省夏秋季人工增雨作业雷达指标研究

为指导地市更加科学合理地开展人工增雨作业,基于2018—2020年夏秋季浙江人工增雨作业记录、多普勒雷达数据、MICAPS数据、自动站小时雨量及探空数据,在对增雨作业效果分析后利用逆推法对浙江省夏秋季人工增雨作业雷达指标进行研究。浙江有利于开展人工增雨作业的天气系统主要有切变线、高空槽和台风,占比分别为28.6%、21.4%和21.4%。根据雷达回波和降水特征,作业云系可分为层状云、积状云、层状云为主和积状云为主的混合云,其中混合云是最常见的作业云系,占比高达82.5%。在日常增雨作业中,增雨效果明显的作业比例较低,占比仅13.4%。回波强度、回波顶高、负温层厚度、垂直积分液态水含量为增雨作业条件判别的有效指标,不同季节和不同云系对应的雷达指标有所不同。统计发现未能合理开展作业是无法获取正增雨效果的主要原因,占比高达49.2%,其他常见原因还包括作业时机不合适、作业部位不合适和作业对象不合适。本文所建立的雷达指标在临近作业指挥中具有一定的指导意义。     

西安新一代天气雷达产品在一次人工增雨中的应用分析

在常规天气形势分析的基础上,应用西安新一代天气雷达(C INRAD/CB)产品,结合地面降水,对渭南今年初夏一次人工增雨作业,以及雷达回波图上目标云系作业前后反射率因子、垂直累计液水含量、回波顶高等进行对比分析,表明增雨效果明显。因此,用新一代天气雷达产品指挥人工增雨作业是有效的,回波要素变化为人工增雨效果评估提供了直接物理证据。     

利用TRMM卫星资料对人工增雨云系模式云微观场预报能力的检验

文中利用TRMM卫星测雨雷达探测反演的云水、雨水、云冰和降冰4种云参数产品及实况降水资料,对比检验该人工增雨云系业务模式对云微观场和地面降水场的预报能力.结果表明,人工增雨云系模式系统对降水的预报能力要略优于现行业务运行的GRAPES模式;人工增雨云系模式系统能较好地预报云系系统云物理微观量的垂直结构特征,模式预报的微观场与卫星监测吻合较好;在播撒窗区的水平分布上,模式预报的各水凝物分布形势和强中心位置与卫星监测一致,其大小也接近监测值;人工增雨云系模式能较好地预报云的微观场和天气形势场,可作为云系人工增雨条件决策的重要参考依据.     

四川盆地南部一次冬季飞机增雨作业个例分析

本文利用MICAPS资料、自动站资料、卫星反演产品和GRAPES人影模式产品等,采用统计和物理检验相结合的方法,对2015年12月13日一次飞机人工增雨作业进行了分析。结果显示:受高空低槽东移影响,四川南部出现一次降水过程,且云层具备催化潜力;催化作业后,作业效果明显,作业影响区的云系持续发展,云顶高度升高,云顶温度下降,过冷层厚度增加,降水量持续增加,污染物浓度降低,作业影响时效可达3小时;作业对比区的降水不充分,且物理量无明显变化。      

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。     

利用新一代天气雷达资料分析飞机人工增雨作业效果

利用GPS仪和新一代天气雷达的探测,对广西2008年2月16日一次飞机人工增雨作业的效果进行了物理检验。分析表明,对过冷云实施播云作业后,过冷云层的微物理影响能直接导致高层过冷水与冰晶混合区以及低层暖区云雨层对雷达基本反射率的增强,同时能比同等条件下非催化云层更快到达雷达回波峰值,并持续较长时间。催化作业可使冷层的雷达回波增强最大可达200%,同时可使低层暖区云雨层的雷达回波增强最大可达100%。     

河北一次降水层状云系结构和增雨条件的模拟研究

利用中尺度模式模拟结果和卫星、雷达、飞机、地面雨量站等观测资料,对2012年9月21日河北一次西风槽降水层状云系的宏微观结构和增雨条件进行了分析。结果表明:此次西风槽降水过程的影响系统为500 h Pa低槽和700 h Pa切变线,地面并没有伴随冷锋系统;西风槽云系不同部位具有不同云层性质和垂直结构特征,前端为高层冷云,云顶温度为-35℃,云体由冰相粒子和过冷水组成,没有暖云,有少量冷云降水;槽线附近云系为冷暖混合云,云顶温度为-20℃,云体最为密实,地面降水较强;槽后云系为低层液态水云,云顶温度为-5℃,有少量暖云降水;云水分布对应上升运动和高饱和区,高饱和区越深厚、上升运动越强,产生的云水值越大;利用模式过冷水含量、上升运动区、冰晶浓度、温度和逐时雨强对冷云催化增雨作业条件进行分析,槽线附近云系过冷水含量较多,存在强可播区,播撒高度为3.8~6.5 km,最适宜冷云播撒增雨作业。     

内蒙古中部地区一次飞机人工增雨效果检验分析

利用卫星、雷达、区域自动气象站雨量等资料,运用区域对比分析方法,对2016年5月23日内蒙古中部地区一次飞机增雨作业天气进行效果分析。分析结果发现:在作业前云顶温度-8℃,云粒子有效半径16.28μm,过冷水较丰富,具有一定的增雨潜力;作业后各项云参数、雷达参数以及地面降水量均有所增长;而对比区各项云参数在作业前后变化不明显或减小,地面降水量有明显下降趋势。因此认为该次增雨作业是一次较为有效的增雨作业过程。     

人工增雨催化区跟踪方法与效果评估指标研究

如何利用新一代天气雷达作业前后回波的变化分析人工增雨效果,对提高人工影响天气的科学性有非常重要的意义。文章基于新一代天气雷达三维拼图和最大相关系数的雷达回波跟踪方法（TREC）,在考虑多个作业影响时间和催化剂扩散背景下,实现对高炮和飞机播云作业中催化区的连续跟踪,并计算区域内的最大反射率、垂直积分液态含水量等回波参数。利用2个降水过程,选择多个跟踪区域进行连续跟踪,详细分析了回波跟踪的合理性。选择北京的一次高炮增雨作业与一次模拟飞机作业,对其催化区进行跟踪。结果表明：利用TREC算法,能够合理跟踪回波在空间的垂直位置与水平位置,较好地跟踪单点、多点作业时催化区域移动,实时跟踪飞机播云催化区的回波变化,从而为人工增雨的效果评估提供了一个有意义的参考。     

一次中小尺度强降水火箭增雨作业效果评估

分析了2003年7月23夜间至24日,衡水市受副热带高压外围强西南气流及弱冷空气共同作用下出现的一次小尺度强雷雨天气。介绍了实施火箭人工催化增雨作业情况,在作业同时进行了雨量、雨滴谱、雷达和闪电定位观测,利用常规天气图资料、雷达观测资料、闪电定位仪和雨滴谱、雨量等观测资料,对此次天气过程进行了分析,并采用作业区和非作业区对比的方法,就增雨效果从雨量、雨滴谱及秩和检验(Wilcoxon氏法)等方面进行了效果分析,结果显示:在局地强对流云系含水量丰沛,云顶高度高,云层温度低,过冷水区浓厚,同时垂直风切变有利于AgI粒子的结晶和扩散时,作业时机宜选择在降雨初期云中能量聚集尚未释放时,可进一步提高增雨作业效果。