江淮对流云人工增雨作业效果检验个例分析

江淮对流云是安徽省夏季开展人工增雨作业的主要作业对象,不同于经过严格试验设计的随机试验,大多采用非随机的地面火箭、高炮或者烟炉的作业方式。由于对流云存在生命期较短局地性强、自然变差较大等特点,对其作业效果进行客观、科学、定量的效果评估存在一定困难。利用安徽省国家级地面气象站降水量日值数据和覆盖目标区的SA多普勒雷达资料,将区域历史回归分析统计检验方法和播云多普勒雷达识别追踪及物理检验方法相结合对2012年6月28—30日江淮对流云增雨作业效果进行个例分析。结果表明,作业后目标区绝对增雨37.2 mm,相对增雨65.18%,统计显著度α0.1;基于雷达探测基数据识别追踪作业单元,选取合适对比单元,对比分析作业单元与对比单元作业前后雷达回波参量的变化差异给出了对应统计检验结果的物理证据。     

夏季催化对流云雷达回波特征对比分析

对"江淮地区对流云人工增雨外场试验"中3次催化作业过程,催化云和对比云新一代天气雷达回波特征的对比分析结果表明:催化云的平均维持时间比对比云长51.2%,平均回波面积比对比云多17%,催化云每个体扫的平均总液态含水量要高于对比云,整个维持时间的总液态含水量高出对比云46%.从而认为:催化作业可以达到增加回波面积,延长回波的持续时间,增加云中液态含水量的目的.并且,从其中一组对比中发现,对流云催化作业要掌握好催化时机,对于处在减弱期的对流云,催化作业达不到增加含水量、延长生命期的目的.     

对流云催化增雨的作业体会

根据沂源县近几年高炮人工增雨作业实践,总结了对流云催化作业经验,指出适宜的作业时机、部位和用弹量。     

北京一次对流云人工催化作业效果检验

利用北京SA波段天气雷达每6 min一次的体扫数据和FY-2气象卫星云图,以2015年8月22日北京平谷地区一次人工影响天气作业为例,分析作业单元和与之条件相似的对比单元两者雷达回波参数的变化,并运用非参数检验方法进行显著性检验,对冷涡后局地新生的强对流风暴群的人工催化效果进行检验。结果表明,第一次地面作业后,在作业点位置的回波明显减弱,第二次地面作业后,作业点位置的回波持续减弱,组合反射率大于30 dBz的回波逐渐减弱消失,同时作业点东北方的回波不断增强合并,并向东边移动。此次作业所在区域的对流发展强烈,组合反射率大于45 dBz的回波直径为5—20km,组合反射率大于50 dBz的持续时间较长。显著性检验表明,作业回波与对比回波的最大组合反射率和平均组合反射率的衰减率通过了信度为0.15的显著性检验,存在显著差异;回波面积衰减速率通过了信度为0.3的显著性检验;且作业回波的各物理量的衰减率均小于中值和平均值,表明催化作业对维持云系发展起到积极作用。     

对流云人工增雨雷达效果分析软件的应用

根据雷达回波参量自动选取对比云并进行效果分析的方法,研制了对流云人工增雨雷达效果分析软件.在此基础上,对2008年湖北省12次对流云增雨试验进行了效果检验:发现其中10个个例催化效果良好,具体表现为增雨作业催化后,目标云的物理参数发生了比较明显的变化,回波强度、回波顶高、液态含水量、强回波面积等均增大,约半小时内达到峰值,而相应的对比云回波参量增长幅度比目标云小,或者没有继续发展,大部分对比云的生命史比目标云短.最后,通过综合分析,提出基层作业站点适宜开展人工增雨的催化指标,在实际应用中取得了良好的效果.     

夏季对流云人工增雨效果评价方法初探

由于对流云尺度小、生消快,降水时空分布不均匀等特点,对其进行人工增雨效果评价是十分困难的事.本文利用2003年在"江淮地区对流云人工增雨外场试验"试验区获取的对流云人工增雨监测资料,采用成对对流云试验方案,开展对对流云人工增雨效果进行评估.通过对催化云催化前后雷达特征量和地面雨量变化分析,以及催化云与非催化云自身对比分析和双比分析,初步得出:人工催化后10～20 min增雨效果不明显,人工催化30 min后才能产生明显的增雨效果,其效果在100%以上.     

对流云人工增雨作业等级预报

结合南方对流云人工影响天气作业特点，在人影作业判据各项分指标的基础上，提出一种综合性判据，为基层人影作业提供操作性较强的人影作业指标。通过2001年作业试验，将作业等级结论与积云数值模拟结果和实际降水进行分析，验征了人影作业等级预报的可行性，这对于对流云人工影响天气作业指挥具有实际的意义。     

一次层状云火箭增雨作业效果分析

文章采用统计检验和物理检验方法对2015年4月12日大连市出现的一次层状云降水过程进行了火箭增雨试验和作业效果评估,结果表明,通过作业区和对比区雨滴谱分钟雨量观测值与拟合值的对比计算发现,被催化云体在催化后的30~50 min内产生了最大雨强和降水,其相对增雨量达到49%(α0.001),显著性较高;同时,催化云体的雷达回波强度、回波面积、降雨时间,以及雨滴谱的变化特征等均表现了很好的物理效应,增雨试验效果显著。     

火箭增雨效果雷达回波分析

利用2004年6月12日甘肃省永登县雷达观测对流云的加密资料,选取了2次相似对流云过程分别作为目标云和对比云,探讨了目标云作业前后较对比云雷达回波有关参数的显著变化,并结合地面雨量点观测资料对地面人工增雨作业效果进行了初步分析,结果表明:目标云在降水、生命期特征、回波垂直特征参数变化方面,表现出作业前后较对比云存在明显差异,目标云作业40 m in后地面产生0.6 mm降水,而对比云则从新生发展到减弱消散阶段经历较短的时间(30 m in),地面并无降水产生,从而推断本次人工增雨达到了一定的预计效果。     

多普勒雷达在对流云火箭增雨作业中的应用

介绍了多普勒雷达速度PPI产品图像定性识别方法,分析了与对流性降水云体有关的图像特征:①冷暖平流与大尺度辐合辐散运动相结合的零速度线;②风向性辐合辐散与风速性辐合辐散引起的正、负速度面积的不对称及正、负速度数值的差异;③较强对流单体显示的中小尺度的辐合、辐散、逆风区等。结合火箭人工增雨作业指标,给出了由雷达产品确定作业最佳时机和最佳部位的方法:辐合发展期为作业最佳时机,辐合最强区域为作业最佳部位,并由此定量计算出火箭发射的方位角、仰角;由垂直累积液态含水量和回波顶高度产品定量计算出作业区的体积,进而求得作业所需用弹量。     

南方夏季对流云降水回波特征分析

利用1988～2000年7～9月南昌、建阳、长沙三站探空资料及同期地面和500 hPa天气图与降雨量资料等,对照1988～2000年7～9月南昌(建阳、长沙713雷达站部分资料)"713"雷达站回波素描图进行统计分析,得出南方夏季对流云回波的顶高、强度、性质等参数变化规律与主要特征,从宏观上了解影响南方夏季对流云回波参数等特征量的变化规律,为南方各省人工影响天气作业提供科学依据.     

夏季对流云火箭增雨技术初步研究

该文着重讨论了利用具有射程远，播撒高度高，催化剂量大，成核率高等优点的增雨火箭，对对流云进行催化时目标云的选择、催化潜力判断、催化时机把握、催化部位的确定以及运用雷达来指挥作业等关键问题进行了研究。分析了当地地形气候特点、对流云雷达回波特征、作业工具特点等资料，并通过模式对催化剂量（火箭用弹量）进行模拟计算，以及充分考虑现有的人工影响天气技术水平、装备设施和通讯条件等，提出了包括客观作业指标、监测预警流程、作业参数生成、指挥通讯方式和效果观测收集等内容的火箭增雨作业技术方法。     

南京周边地区夏季对流云降水的雷达回波特征与人工增雨

本文利用1998～2002年南京713数字化天气雷达资料,对南京周边地区(距南京150km范围内)7、8、9三个月所有有高显的对流云降水回波进行了统计分析。统计结果发现：南京及其周边地区夏季对流云降水回波在平显上以带状为主,所占比例超过为58．2％,其次是孤立的对流云降水回波,所占比例达到22．6％。在高显上,回波顶高在0℃层以下的降水回波较少,不到10％,回波顶高在0℃～-10℃之间的占11．7％,在-10℃～-20℃之间的占15．3％,-20℃以上的达到63％以上,说明南京及其周边地区夏季对流云中暖云的降水几率很小,大部分为发展旺盛、负温区比较深厚的对流云,这种云是人工增雨作业最理想的云。本文的研究为正确把握作业的时机、催化的部位及用弹量,以便有效地作业,提供了依据。     

江淮地区对流云人工增雨技术研究基地的可行性分析

利用1989～1999年5～9月资料,从地理环境条件、天气背景及降水资源条件、研究基地开展对流云人工增雨可能性,对江淮地区建立对流云人工增雨技术研究基地进行了分析.分析表明该地区实验期有足够的对流云可供开展人工增雨研究,适合在该地区建立对流云人工增雨技术研究基地.     

对流和层状云系电活动,对流及降水特性的相关分析

通过对６次不同云系电特性、回波、对流及降水特性的综合分析，探讨了它们之间的相关性。结果表明：除不稳定能量外，－１０℃层和０℃层高度以及他们之间的高度差、０℃层与云顶的高度差也是表征雷暴动力和电特性的重要参量；雷暴云起电过程对冰相作用有较强的依赖性；雷暴中的电活动与对流活动成正相关，闪电多发生在３０ｄＢｚ强回波高度大于－１０℃层高度时段内，强烈的电活动与强降雨有很好的对应关系，而与一般性降雨对应关系较差；在雷暴消散期，闪电可能会影响雷暴的特性     

平凉地区云的雷达回波和降水的气候特征

利用中国科学院兰州高原大气物理研究所平凉雷达观测基地双线偏振雷达的观测资料和地面资料，分析了雷暴云和冰雹云的ＺＨ和ＺＤＲ及其它参量的统计特征；用ＥＯＦ和相关分析方法研究了该区域的对流云和降水的日、月变化规律及地理分布，得到了这些量与地形高度及坡度的关系，揭示了六盘山对本地区云和降水影响的规律。这一工作为用双线偏振雷达研究冰雹云和下一步用区域模式研究该地区的云和降水机制提供了事实依据。     

2002～2003年7～9月赣北地区对流云降水与降水效率特征分析

根据南昌多普勒天气雷达获取的2002～2003年7～9月36个不同时刻1.5°、2.4°基本反射率因子、组合反射率因子、回波顶高、回波面积和垂直积分液态含水量,与同时刻地面雨量进行逐步回归分析,建立了多元回归方程。分析结果表明,合并对流单体整个生命期间的液态含水量,比强对流单体液态含水量少269.76×106m3,比对流单体多198.68×106m3。强对流单体的降水效率最大,平均值为25.74%,比对流单体多15.74%,比合并对流单体多13.21%。     

层状云人工增雨机制、条件和方法的探讨

该文提出了新的层状云人工增雨机制，指出人工冰晶除通过贝吉隆过程使过冷云水转化为降水外，还使一部分冰面过饱和水汽转化为降水，凝华潜热的释放导致空气增温和局部升速加大，促进云降水的发展。与此相应提出了适合人工增雨的云层条件、监测识别方法以及最佳催化部位、药剂、剂量等。     

湖南省2001年夏秋季对流云降水潜力数值模拟结果

应用对流云数值模式模拟了2001年7～9月湖南省三个探空站0000和1200(世界时)462个对流云降水算例.模拟结果表明(1)其中53天的198个算例属于有利人工增雨的天气形势,133个算例的可播度大于零,54个算例的增雨率大于零;(2)7～9月天气形势有利于人工增雨日的算例,对流云平均含水量为575万吨,平均降水效率11.4%;(3)8月降水潜力大于7月,9月降水潜力最小.这表明即使大旱的2001年湖南省夏秋季对流云仍然有一定的增雨潜力.     

对流云降水过程中地形作用的数值模拟

该文利用地形追随坐标三维云模式，对湖北的一次对流降水过程进行了平坦地面和理想斜坡地形的模拟试验。结果发现平坦地面模拟的回波强度、最大降水强度和累积降水都与实况有相当的差距。理想地形的对流过程虽然不能模拟出对流群中多单体的生消过程，但最大降水强度和累积降水都比平坦地面的大，更接近实测结果。模拟试验表明，在地形坡度较大时，会产生较强的上升气流，从而使系统对流发展旺盛，产生较大的降水和较强的回波。所以在模拟山区和丘陵地带的对流系统时，采用地形坐标并考虑地形将会改善模式的模拟结果。