Advances in cloud physics and weather modification in China

The capabilities of cloud-resolving numerical models, observational instruments and cloud seeding have improved greatly over recent years in China. The subject of this review focuses on the main progresses made in China in the areas of cloud modeling, field observations, aerosol–cloud interactions, the effects of urbanization on cloud and precipitation, and weather modification.Well-equipped aircraft and ground-based advanced Doppler and polarized radars have been rapidly applied in cloudseeding operations. The combined use of modern techniques such as the Global Positioning System, remote sensing, and Geographical Information Systems has greatly decreased the blindness and uncertainties in weather-modification activities.Weather-modification models based on state-of-the-art cloud-resolving models are operationally run at the National Weather Modification Centre in China for guiding weather-modification programs.Despite important progress having been made, many critical issues or challenges remain to be solved, or require stronger scientific evidence and support, such as the chain of physical events involved in the effects induced by cloud seeding. Current important progresses in measurements and seeding techniques provide the opportunity and possibility to reduce these deficiencies. Long-term scientific projects aimed at reducing these key uncertainties are extremely urgent and important for weather-modification activities in China.     

中国当代强对流天气研究与业务进展

对当代中国几十年来强对流天气研究和业务进展做了阐述,主要包括强对流系统产生的环境背景和主要组织形态,以及具体强对流天气的有利环境条件、触发机制、卫星云图特征、多普勒天气雷达回波特征以及预报、预警技术等诸方面。总体来看,中国学者对强对流以及不同类型强对流天气(强冰雹、龙卷、雷暴大风)发生、发展的环流背景以及通过雷达和卫星观测到的组织结构及其演变特征都已有了明确认识,研究了对流系统的多种触发机制,深入认识了超级单体、飑线等对流系统的环境条件、组织结构特征和维持机制,了解了中国中尺度对流系统的组织形态和气候分布特征,获得了强冰雹、龙卷、下击暴流和雷暴大风等的雷达、卫星和闪电等的多尺度观测特征、形成机制和现场灾害调查特征,发展了各类强对流天气识别、监测和分析方法以及基于"配料法"和深度学习方法等的预报、预警技术等。因此,强对流天气业务预报水平已得到显著提升。     

人工影响天气自动预警关键问题

通过对多普勒雷达PUP资料（回波顶高ET、回波反射率因子R19、液态水含量VIL）实时分析,编程实现了ArcGIS中Identify工具,完成雷达栅格图层（Raster）数组值索引.提出预警半径r、预警区域附角θ的概念,给出监测点抽样算法、方位角算法、（θ,α）点元筛选算法,并运用C#对各算法进行了实现.在Visual Studio2008开发环境下,实现了基于.NET的自动预警系统原型,可实时生成各作业点作业参数,为人工影响天气作业智能化提供必要理论及技术支撑.     

信息空地传输显示系统及试用

针对人工影响天气作业时空中、地面信息交换的实际需求，建立了人影作业信息空地传输系统，采用远程无线通讯技术实现飞机作业的空地信息实时双向、多点、较大数据文件的远距离传输，利用MICAPS系统作为基础平台，建立了一套用于人影作业指挥的信息显示系统，以实现地面气象信息、空中探测信息的数据共享。     

人工影响天气弹药储运安全保障探讨

人工影响天气弹药仓储、运输困难严重影响安全作业.以湖南省人工影响天气弹药储运为例,从现代管理技术和机制上探讨人工影响天气弹药储运安全保障措施.结果表明,采用分区划片、区域保障的仓储原则可以解决炮弹火箭弹禁止混存的问题;通过物联网系统建设实现弹药信息化科学管理,通过构建政府主导、军地协同、部门落实的人工影响天气弹药安全保...     

基于GIS的人工影响天气系统设计与实现

综合分析与总结了人工影响天气终端软件在框架结构和GIS应用方面的现状及存在的问题,针对人影的特定业务需求,提出了基于开源GIS的插件式人工影响天气指挥系统的设计方案.以.NET为开发平台,采用插件式GIS应用框架的二次开发方式设计系统架构,同时结合GDAL与SharpMap实现系统的GIS功能需求.在此基础上,详细阐述了插件模块和各GIS功能模块的实现,并给出了人工影响天气指挥系统的具体设计方法.实际运行效果表明,该指挥系统极大地提高了人影业务功能扩展以及后期维护的效率.     

关于发展人工影响天气数值模式的一些问题

人工影响天气的学科基础是中小尺度天气动力学与云降水物理学,需要将天气-动力-云降水物理耦合为一体。考虑到目前将天气动力学性质的基础数值模式用于人工影响天气中的问题,从数值模式动力方程、模式分辨率、云物理过程、数值求解方案、初边值条件等方面系统地探索了发展人工影响天气数值模式中一些需要重点解决、且不可忽视的特色问题,并举例对相关问题提出了解决思路和方法。期望提出的问题有助于构思更适合于人工影响天气数值模式,使数值模式功能真正向满足人工影响天气的要求靠近一步。     

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.     

Numerical Weather Prediction in China in the New Century ——Progress, Problems and Prospects

This paper summarizes the recent progress of numerical weather prediction(NWP)research since the last review was published.The new generation NWP system named GRAPES(the Global and Regional Assimila- tion and Prediction System),which consists of variational or sequential data assimilation and nonhydrostatic prediction model with options of configuration for either global or regional domains,is briefly introduced, with stress on their scientific design and preliminary results during pre-operational implementation.In ad- dition to the development of GRAPES,the achievements in new methodologies of data assimilation,new improvements of model physics such as parameterization of clouds and planetary boundary layer,mesoscale ensemble prediction system and numerical prediction of air quality are presented.The scientific issues which should be emphasized for the future are discussed finally.     

西南干旱特征及其成因研究进展

在全球变暖背景下,中国极端天气气候事件频发.近年来,发生在中国西南的严重干旱事件给当地造成了重大的经济损失和严重的社会影响,引起政府部门和科学界的高度重视.因此,总结西南干旱的观测事实和规律,探讨干旱成因,为西南干旱的预测预警提供依据,是一项具有现实意义也极具理论价值的研究课题.文章根据近年来有关西南干旱的研究进展,从影响干旱的几个主要方面着手,总结西南干旱的最新研究成果,并分析研究中尚存在的不足,以期对今后的工作有所帮助.     

基于SWAN和LAPS产品的人影作业参数自动估算方法研究

利用SWAN 的雷达三维拼图和LAPS的特征层数据,通过自动化处理,进行人影作业临近预警和目标云识别,并计算用弹量、距离目标云最近的作业点及其发射方位角和距离,给出作业高度参考,最后生成人工增雨和防雹的作业技术参数产品。通过与实际作业情况比较发现,人工增雨防雹作业技术参数产品可提前60 ～30 min发出预警,提前30 ～0min计算出作业技术参数;预警报给出的作业站点基本都在目标云移动路径上,作业技术参数与实况基本相符;火箭弹用量误差在鄂西山区为0% ～5.6% ,鄂东孝感、黄冈等地误差25 % ～55 .5% 。运用该方法指导人工增雨和防雹作业,能够实现作业决策自动化和定量化,取得较好效果,对市县人影作业有一定指导意义。     

近30年中国天气预报业务进展

介绍了我国天气预报技术的发展现状，指出在大气探测技术、数值预报及可视化技术发展的推动下我国传统的天气预报向定量、定时方向发展，并系统阐述了天气预报业务发展过程和存在的问题，最后提出了对我国天气预报业务发展的思路。     

一次东北冷涡不同阶段强对流天气特征对比分析

利用NCAR/NCEP再分析（1?×1?）资料、区域自动站观测、FY-2D/2E卫星观测和GPS/MET水汽监测等资料,对2012年6月7-18日长春地区发生在同一东北冷涡系统不同演变阶段的3次强对流天气进行对比诊断分析。结果表明：在冷涡形成期,高低空急流耦合产生的次级环流上升支,触发锋前不稳定能量释放,导致中β尺度孤立深厚湿对流系统出现;在冷涡发展期,对流层高层干冷空气向对流层中下层侵入,形成高空露点锋,触发有组织的中α尺度对流系统;在冷涡消亡期,低涡减弱为高空槽并快速东移,其后部冷空气置于低层大范围暖湿空气之上,地面中尺度辐合触发不稳定能量释放,形成中β尺度对流系统。     

1961—2008年银川市灰霾天气的气候特征

对1961—2008年银川市灰霾天气日数资料进行分析。结果表明：银川市灰霾天气呈逐渐增加的趋势2,0世纪80年代前为缓慢增加阶段,20世纪后灰霾天气显著增加2,000年后灰霾天气急剧增加。银川市灰霾日数最多为12月,其次为11月,最少为5月,呈现出冬季大于秋季大于春季大于夏季的季节特征。一般情况下,银川市灰霾日数持续1—3d,持续2d及以上的灰霾天气占17%,持续5d及以上的灰霾天气占1%。持续时间较长的灰霾天气集中出现在冬季11月至翌年2月。灰霾天气持续时间与年代际变化有关,2000年前,银川未出现持续5d以上的灰霾天气过程;2000年后,随着灰霾天气日数增多,灰霾持续时间延长。     

Recent progress in cloud physics research in China

A review of China cloud physics research during 2003-2006 is made in this paper. The studies on cloud field experiments and observation, cloud physics and precipitation, including its theoretical applications in hail suppression and artificial rain enhancement, cloud physics and lightning, and clouds and climate change are included. Due primarily to the demand from weather modification activities, the issue of cloud physics and weather modification has been addressed in China with many field experiments and model studies. While cloud physics and weather modification is still an important research field, the interaction between aerosol, cloud and radiation processes, which is the key issue of current climate change research, has become a new research direction in China over the past four years.     

东北三省冬季气温变化的有关研究进展

 通过简要回顾中国学者有关东北三省冬季气温变化的研究成果,概括分析了近百年或近几十年时间尺度平均气温及最高、最低气温年际、年代际变化的基本特征,综述了与冬季气温年际、年代际变化相关的各类海-气环流因子。近百年来,东北冬季气温上升,1987年前后发生增暖突变;北极涛动、西伯利亚高压、东亚冬季风等是影响东北冬季气温年际变化的主要因子;北极涛动、东亚冬季风、东亚中高纬环流型等的持续性是冬季气温年代际变化的主要因子。对多种变化特征集中出现的20世纪70年代末的气候变化值得深入探讨,也有必要在整个东北三省的范围内,深入开展冬季气温预测方法的系统研究。另外,测站气温序列的非均一性问题也应引起足够重视。     

自动站小时气温数据的质量控制系统研究

逐小时自动站数据对于气象灾害预警、决策服务及预报预测等十分重要。以国家级自动站小时观测气温数据为基础,分析研究了小时气温数据的疑误形式,针对各种疑误数据,利用国家级台站建站以来的日最高、日最低以及4时次(北京时02点、08点、14点、20点)定时观测气温数据,研制形成了适用于中国自动站(区域站和国家站)逐小时气温数据质量控制系统,并将此系统应用到2006-2010年中国27000多自动站小时气温观测数据中。结果表明：区域站的正确率、可疑率、错误率分别为99.43 %、2.24 ‰和3.45 ‰,国家站则分别为99.82 %、1.27 ‰和0.49 ‰;区域站和国家站数据的可疑率相当,但国家站错误率明显比区域站低一个量级。通过历史数据质量控制结果的分析,证明自动站气温质量控制系统设计合理,可以判断出错误和可疑数据,具有可用性。     

1951—2007年华北地区夏季气温变化特征

利用1951—2007年月平均气温资料和NCEP/NCAR1951年1月—2007年12月500 hPa高度场再分析资料,统计近57 a华北地区29个台站逐年夏季气温值,运用EOF、REOF、趋势分析、Morlet小波分析、M-K突变检验及相关分析等对华北夏季气温的时空分布及其成因进行分析。结果表明：近57 a华北地区29站平均气温的空间差异较大;一致性特征是华北地区夏季气温的最主要的空间模态,在此基础上,第2种空间模态还显示出了华北地区夏季气温的南北差异;华北地区夏季气温可分为环渤海型、南方型、东北型及西部型4个主要的空间分型;近57 a来华北地区夏季气温各分区的周期振荡不完全一致,但都存在着一个准18 a的周期;20世纪90年代前中期,华北地区除Ⅱ区外,其他三区都存在着一个突变点,在突变点之后,出现了5个气温大值年,即酷暑年。我国华北地区夏季酷暑成因：从500hPa环流场来看,在欧亚中高纬地区,存在显著的正负距平相间的波列,其中最大正距平中心位于蒙古地区,说明东亚中纬度地区西风带位势高度场异常偏高,有利于引导西太平洋副热带高压北上,造成华北夏季气温升高;从我国华北地区汛期降水距平场来看,汛期降水偏少,也会导致华北夏季的酷暑天气。     

中国双偏振天气雷达系统发展综述

回顾了近30年来中国双线偏振天气雷达的研究进展,着重从雷达数据质量控制和雷达偏振参量的测量精度两大方面进行详细叙述。阐述了目前主要通过提高双偏振天气雷达的系统性能,降低系统误差,抑制雷达地物杂波,来提高雷达数据质量和测量精度,而双通道一致性和极化隔离度是双偏振天气雷达系统最主要的性能指标;描述了双偏振天气雷达系统及其产品应用新进展。     

我国台风预报业务的现状及思考

随着数值预报模式和技术以及综合探测体系的不断进步和完善,自20世纪90年代以来我国台风业务预报取得了长足的进步,特别是台风路径业务预报水平进展显著,目前基本达到国际先进水平。通过对我国及国际台风/飓风业务预报现状的回顾,分析了目前我国台风业务预报中存在的主要问题、业务预报难点和亟待解决的科学问题,同时展望了我国台风业务预报在全球气候变化条件下,以及日益增长的国家防灾减灾需求形势下所面临的挑战,并对我国台风业务预报的未来发展做出了一些粗浅的思考,提出了改进我国台风业务预报的相关建议措施。