地形云催化增雨试验研究进展

地形云作为最具有前景和可行的人工影响云系,受到人工影响天气工作者和研究人员的关注。本文分析了国内外地形云催化增雨野外科学试验的历史进程,总结了野外科学试验中取得的成果,梳理了在地形云催化增雨试验中需关注的几个关键科学问题,包括对地形云自然降水过程的分析、地形云系统中过冷水在云内的分布、山地云系的微物理过程演变特征及其与中尺度动力结构的关联,介绍了宁夏开展地形云野外科学试验的实践,提出了加快地形云催化野外科学试验,提高地形云云水资源开发利用的对策及建议。为解决中国西北地区干旱问题,推动黄河流域生态环境保护及高质量发展提供了一种思路。     

中天山北坡云与降水的气候特征

使用1980年以前中天山北坡的地面气候资料及个别水文站的气候资料，通过对这一地区特殊气候条件下的云与降水的气候特征进行分析研究，评估这一地区的人工增雨潜力和可行性?分析研究表明：地形的作用对中天山北坡的云和降水分布有重要影响，在暖季地形对降水的影响是非常突出的，而在冷季地形影响并不甚明显；暖季在山区有极丰富的地形云资源和优越的降水条件；盛夏的山区是实施人工增雨首选的季节和地带。     

瀑布状云

瀑布状云是受局部地形影响而形成的一种特殊形状的地形云。这种云只有山区才可见。云在山地的移动过程中,若遇悬崖深谷,则顺山而下,到达一定的高度云滴蒸发而消散。其状尤如流水瀑布,蔚为奇观,故取名为“瀑布     

X波段双偏振雷达对不同坡度地形云探测个例分析

利用X波段双偏振多普勒雷达观测的祁连地区地形云个例资料,对比分析了3°、9°和14°坡度与不同影响气流下形成的地形云特征。结果表明,夏季祁连地区在不同影响气流和不同坡度条件下形成的地形云差异显著,沿坡生成的单体数量、强度及内部动力、微物理过程和优势粒子分布特征均有明显差异,深入研究不同条件下的地形云将有助于科学开展地形云人工增雨作业。     

雅安地形与降水的气候特征

本文分析了雅安地形对降水影响的基本事实。雅安地区兼有“迎风坡”,“喇叭口”的地形特点,系多种地形综合作用的地方。地形爬坡和常定性地形涡旋对气流的强迫抬升和辐合,是造成雅安“雨多”和“雨大”的主要原因。雅安地区北部,年最大降水高度平均为1500米。     

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。     

关于人工影响山地云的试验

所谓“山地云”或泛称地形云,就是指空气受山地强迫抬升而形成的云。由于山地云具备一些独特的性质,在云物理和人工降水的研究中引起重视。 山地云的尺度大小悬殊。小的,如山峰上的旗云,飘飘然,象一面旗帜。大的,如北美科迪勒拉山系的山     

祁连山夏季地形云结构和云微物理过程的模拟研究(I):模式云物理方案和地形云结构

对三维非静力中尺度模式ARPS的云降水微物理方案进行了改进,利用改进后的ARPS模式模拟了祁连山地区夏季的两个地形云个例,通过对各自模拟结果的对比分析并结合实况资料研究了夏季祁连山地区地形云的发展状况、动力场特征、降水特征以及云微物理结构特征。研究结果表明,地形云的发展受地形影响很大,地形的抬升促进了云和降水的发展,地形的作用也改变了地面降水特征,使云的宏、微观物理结构发生较大变化。     

六盘山地形云人工增雨技术试验设计

六盘山脉地处青藏高原东部延伸地带,连接秦岭,南北逶迤200 km,分水岭平均海拔2500 m,最高主峰海拔2942 m。六盘山南部重叠的峡谷是泾河的主要发源地,另外还有两条河流均发源于此。六盘山山脉形成的“南北走向山墙”对于不同类型的天气过程而变得复杂,特别是地形云形成过程中水汽场、气流场受山脉地形的影响形成了独特的地形云特征。为此,在西北人工影响天气能力建设工程中增加研究试验项目,开展地形云自然降水研究和人工增雨试验。在地面人工增雨作业能力、人影作业指挥系统、云物理试验基地等方面开展试验,提供或验证工程设计,解决各项建设任务在实施和运行中存在的技术难点和有关问题,实现工程所建各项设备设施的科学应用,发挥工程建设的最佳效益。介绍了六盘山地形云人工增雨技术试验情况,包括外场试验设计、试验方案、试验过程和初步的试验结果。试验结果获得了六盘山地形云分类和强对流发展规律,能够为中部、东南、西南等区域人工影响天气能力建设工程提供站点位置设计、调整提供技术依据。     

祁连山夏季地形云结构和云微物理过程的模拟研究(II):云微物理过程和地形影响

本文是祁连山夏季地形云结构和微物理过程模拟的第II部分。文中利用第I部分中祁连山夏季两个地形云降水个例的模拟结果,详细分析了地形云及其降水发展期间云微物理过程的特征及变化,并通过与平坦地面条件下模拟结果的对比,研究了云发展过程中的地形影响。研究表明,地形云中微物理过程的发展受地形影响很大,冰相微物理过程明显增强;地形影响下云的主要降水机制也受到影响甚至被改变。     

江浦雹云的演变特征

1976年6月10日午后,沿着地面切变线产生了一条由几块强单体所构成的对流回波带,使皖东和苏南地区十几个县发生了强烈降雹。本文对江浦县境内的一块雹云(简称江浦雹云)进行了分析,发现在雹云生命史中有地形影响时雹云结构的演变有某些特     

祁连山夏季地形云结构和云微物理过程的模拟研究(Ⅰ): 模式云物理方案和地形云结构

对三维非静力中尺度模式ARPS的云降水微物理方案进行了改进, 利用改进后的ARPS模式模拟了祁连山地区夏季的两个地形云个例, 通过对各自模拟结果的对比分析并结合实况资料研究了夏季祁连山地区地形云的发展状况、动力场特征、降水特征以及云微物理结构特征.研究结果表明, 地形云的发展受地形影响很大, 地形的抬升促进了云和降水的发展, 地形的作用也改变了地面降水特征, 使云的宏、 微观物理结构发生较大变化.     

祁连山夏季地形云结构和云微物理过程的模拟研究(Ⅱ): 云微物理过程和地形影响

本文是祁连山夏季地形云结构和微物理过程模拟的第Ⅱ部分.文中利用第I部分中祁连山夏季两个地形云降水个例的模拟结果, 详细分析了地形云及其降水发展期间云微物理过程的特征及变化, 并通过与平坦地面条件下模拟结果的对比, 研究了云发展过程中的地形影响.研究表明, 地形云中微物理过程的发展受地形影响很大, 冰相微物理过程明显增强;地形影响下云的主要降水机制也受到影响甚至被改变.     

气溶胶对秦岭山脉地形云降水的影响

以华山站为影响站,其周围华阴、渭南、西安为对比站,通过对影响站与对比站降水之比--地形强化因子(Ro)的变化趋势以及Ro与能见度变化关系的分析,研究了气溶胶对秦岭地形云降水的影响.结果表明:有观测以来Ro逐年递减,1980年后Ro递减更快,减幅达20%;Ro的减小趋势与能见度递减、气溶胶递增相吻合,说明气溶胶的增加抑制了地形云降水;华山1980年后的年平均雨量比1980年前减少了15%,达132mm,而平原地区的减少量不超过3%(16mm).分析气溶胶抑制地形云降水的物理过程发现,Ro的递减主要是减少了中小雨(日雨量小于30mm)的天数,而对大于30mm的降水影响较小,说明气溶胶对浅薄的生命期较短的地形云降水的抑制作用更明显;在以动力强迫抬升为主的春秋季,气溶胶对地形云降水的抑制作用明显强于平原地区,1980--2004年间降水减少了20%～30%;在热力作用下,气溶胶对地形云降水的抑制作用与平原地区相当.     

地形对降水增幅作用的机理探讨

一、引言随着气象科技的发展,地形对降水增幅作用问题愈来愈被重视。由于地形增幅作用的机理相当复杂,虽然人们已进行了不少研究,但仍未取得较为一致的认识。有人认为:地形增幅是地形抬升运动与系统上升运动相互作用的产物,共成因基于地形对气流的抬升作用。也有人认为产生降水增幅的先决条件是迎风面有云(雨)带向山脉移动,增幅作用是由于云     

祁连山北坡地形云人工增雨(雪)试验研究

概述介绍了祁连山北坡地形云研究试验的进展及相关成果等。该试验重点在祁连山试验区开展作业天气背景条件分析、综合观测对比、增雨作业技术验证等研究试验工作,并就祁连山北坡地形云的特殊性,开展针对性研究,提高北坡地形云的降水效率。此外,通过研究试验,掌握地形云作业技术,为准确预测和预报作业条件、作业量、作业时机等方面提供科学的方法和手段。     

0414号台风“云娜”的数值模拟

利用美国CAPS的非静力高分辨率区域预报模式(ARPS)对0414号台风"云娜"进行数值模拟,其中把新一代多普勒天气雷达资料分析引入模式,模拟结果表明ARPS模式能较好模拟台风"云娜"的移动路径、中心气压强度变化及台风大暴雨;并利用模式输出的组合反射率与雷达组合反射率资料比较来检验模拟结果.数值模拟结果表明台风自身结构是引起0414号台风西折路径的重要原因;浙南闽北地形对0414号台风的影响作地形敏感性试验结果表明浙南闽北地形使0414号台风移动路径出现右偏现象;浙南闽北地形对0414号台风强度影响较小,地形对深入内陆后台风强度变化有较明显的影响;浙南闽北地形对0414号台风暴雨有增幅作用,降水分布更加不均匀.     

祁连山夏季地形云和降水宏微观结构的数值模拟

利用ARPS(Advanced Regional Predictional System)中尺度数值模式,对2007年7月19日低涡天气背景下发生在祁连山区的一次比较典型的地形云降水过程中云和降水的宏微观结构特征进行了深入的模拟研究和分析。结果表明,ARPS模式能够较好地模拟出地面降水分布及其发展演变特征;祁连山北坡陡峭地形的抬升作用是祁连山云系降水的主要动力机制;祁连山地形作用下云和降水的微物理结构随云的不同发展阶段呈现出不同的特征。     

用遮蔽图法确定不规则地形的日照时数

地形对小气候的影响,主要表现在两个方面。一是周围地形的遮蔽作用,造成太阳照射时间和辐射强度与平坦地形不一样;二是地形对气流的影响,使不同地形的热量、水分收支有差异。结果,地形差异形成了山地、丘陵地带多种的、特殊的“立体气候”。     

秦岭地区气溶胶对地形云降水的抑制作用

以华山站为影响站, 周围的西安、渭南和华阴作为对比站, 通过影响站与对比站降水之比——地形强化因子(Ro)的变化趋势以及Ro与能见度关系的分析, 定量研究了秦岭地区气溶胶对地形云降水的抑制作用。Ro的演变分析表明: 有观测以来Ro逐年递减, 减幅为14%～20%, 即影响站与对比站相比降水量减少了14%～20%; Ro的减少趋势与能见度递减、气溶胶递增相吻合, 说明气溶胶的增加抑制了地形云降水。Ro的递减主要是减少了中小雨 (日雨量小于30 mm) 的天数, 这种影响对浅薄的生命期较短的地形云降水作用更明显, 对于华山站, 30 mm以下的降水都会受到入云气溶胶的抑制作用, 而西安站为5 mm以下, 入云气溶胶浓度越高, 就有越厚的降水云受气溶胶影响而抑制降水; 在以动力强迫抬升为主的春秋季, 气溶胶抑制华山地形云降水20%左右, 最大可达25%; 在热对流条件下, 气溶胶对地形云和对平原地区云的抑制作用基本相当。不同风速风向下Ro的变化趋势表明, Ro递减随风速增大而加快, 迎风向 (240°～30°) 大风 (≥5 m/s) 时减少降水超过30%。由Ro与能见度关系的定量分析发现, 当能见度在14 km时Ro为1.8左右, 随着能见度的降低Ro逐渐减小, 当能见度小于8 km时,R0约为1.2, 减小了30%左右; 华山对于华阴的Ro与能见度呈线性关系, 相关系数达0.81。最后, 根据研究结果归纳出气溶胶抑制秦岭地区地形云降水的初步物理模型。