苏联人工影响天气近况——访苏笔记

1989年7月20日到8月3日笔者随黑龙江省人工影响天气专家代表团访问了苏联,参观了苏联国家水文气象委员会所属的中央高空观象台(ЦАО)、高山地球物理所(ВГИ)和摩尔达维亚军事化人工影响天气局等单位,受到领导和专家们的热情接待.中央高空观象台是目前苏联人工降水科技工作的牵头单位;高山地球物理所是防雹科技工作的牵头单位;摩尔达维亚军事化人工影响天气局是苏联防雹业务中历史最悠久、规模最大的一个局.     

CAMS云微物理方案的改进及与WRF模式耦合的个例研究

本文在中国气象科学研究院(CAMS)双参数云微物理方案的基础上,增加气溶胶粒子的活化过程,改进原方案中的水汽混合比、云水混合比及云滴数浓度的预报方程,实现对各种水成物(包括云水)的混合比和数浓度的预报.此外,改进后的CAMS云方案被成功耦合到了WRF v3.1中尺度模式.本文利用耦合模式对2009年4月23~24日发生在我国北方地区的一次降水天气过程进行了模拟,将新方案的模拟结果与WRF自带的3个微物理方案进行了比较.结果显示,新方案能够合理地描述地面降水特征,其模拟的雨带分布范围与实测接近,降水中心的强度和位置优于其他3个方案.新方案模拟的云滴数浓度与WDM6方案基本一致,表明加入的气溶胶活化过程是合理的.新方案模拟的其他水成物粒子数浓度与Morrison方案相比有时会有量级的差别,说明粒子数浓度的模拟目前还存在着很大的不确定性,这也是云微物理模式进一步发展的难点.     

THE STUDY ON THE WINTERTIME STRATOCUMULUS CLOUDS OVER URUMQI,XINJIANG OF CHINA——NUMERICAL MODELING OF STRATOCUMULUS CLOUDS

On the basis of the conceptual model,the development of wintertime stratocumulus cloud has been sim-ulated by using a planetary boundary layer/cloud physics model.The main characteristics of the cloud struc-ture and evolution obtained from the simulation are consistent with those from observations.By analyzingthe modeled results,some details of the cloud structures and microphysics processes are discussed.     

测量山区云下气流的简易方法

山地和积云云外气流的观测对于云物理研究和人工降水试验具有重要的意义。双经纬仪基线观测方法的精度较高,但所需人力物力很多,而且由于山头遮挡等问题而不易实施。1965年8月,我们在庐山山顶用加尾平衡气球的方法,用一架测风经纬仪观测了山地积云云下气流,取得了一些初步结果。发现处于发展阶段的淡积云云下为辐合上升气流,升速平均为2米/秒,且有一定的日变程;处于消散阶段的积云云下     

NUMERICAL SIMULATION OF CLOUD MICROPHYSICAL CHARACTERISTICS OF LANDFALL TYPHOON KROSA

In this study,the super typhoon KROSA(2007)was simulated using a mesoscale numerical model Global and Regional Assimilation and Prediction System(GRAPES)with a two-moment mixed-phase microphysics scheme.Local rainfall observations,radar and satellite data were also used to analyze the precipitation structure and microphysical features.It was shown that low-level jets and unstable temperature stratification provided this precipitation process with favorable weather condition.Heavy rainfall centers were located in the north and east part of KROSA with the maxima of 6-hourly total rainfall during the simulation more than 100 mm.The quantities of column solid water and column liquid water were generally equivalent,indicating the important role of ice phase in precipitation formation.Results of CloudSat showed that strong convection occurred in the eyewall around the cyclonic center.According to the simulation results,heavy precipitation in the northeast part of the typhoon was mainly triggered by convective clouds,accompanied by the strongest updraft under the melting level.In the southwest part of KROSA,precipitation intensity was rather homogeneous.The ascending center occurred in high-level cold clouds,favoring the formation and growth of ice particles.     

云探测卫星CloudSat

介绍了一种新型的云探测卫星CloudSat.首先概述了CloudSat卫星所携带的探测仪器及"A-列车"星座,着重介绍该卫星的主要产品和获取方式,并给出两种天气形势个例的卫星监测,最后探讨了CloudSat卫星产品的可能应用情况.     

静力平衡模式在中尺度大气模拟中的适用性问题

静力平衡模式是目前数值天气预报的主要模式。近年来随着模式分辨率的提高,非静力平衡模式在中国的研制和ＭＭ５等模式的引进,从理论研究和应用的角度看,有必要对这两种模式在中尺度大气模拟中的适用性问题作细致的分析研究。本文从理论上分析了静力平衡假定下重力波频率模拟的误差,指出其相对误差随Δｘ增大成平方的减少。当Δｘ≥２０ｋｍ时,相对误差小于４％,当Δｘ≤１０ｋｍ时,相对误差可能大于１６％。和一般顾名思义的概念不同,静力模式计算的重力波频率被夸大,计算的垂直加速度也由于略去惯性项而夸大。推导的准静力平衡模式,对静力平衡模式作了惯性项订正,个例试验也肯定了上述结果。     

新疆准噶尔盆地冬季系统性降水研究Ⅱ．理论探讨

根据对北疆盆地冬季冷锋降水个例的观测分析，建立一个二维动力场给定、微物理时变的冷云模式。模式考虑了云水、云冰、雪、霰和水汽五种水元间16个微物理过程。本文用其研究了无扰动层状云、发生泡区和高空引晶自然播撒作用于层状云和飞机播撒层状云的降水发展过程，并用一维模式作一些模拟补充。模拟表明，无扰动层状云内液水丰富、冰粒子少，降水不充分。高空引晶自然播撒能大大加强层状云降水。低层发生泡既产生更多的云水又提供大量冰晶，对增加降水有双重作用。模拟得出各个过程中不同部位的各微物理过程相对重要性的时间演变，清楚地解释了观测发现的一些主要降水特征。对层状云飞机播撒同样能加强降水形成，播撒后主要增水区约10公里宽且有最大剂量限制。泡区人工播撒可进一步增加降水，而在自然播撒区再作人工播撒效果不好。     

利用GRAPES模式研究气溶胶对云和降水过程的影响

在GRAPES中尺度模式的双参数微物理方案中加入了气溶胶活化参数化过程,实现了对云滴数浓度的预报。选取不同季节两个降水过程进行模拟,并分别开展了不同气溶胶背景下的两个试验进行对比分析,研究气溶胶对云和降水可能的影响。结果表明:气溶胶浓度增加后,因为活化产生了更多尺度较小的云滴,抑制了云雨的自动转化,使大气中滞留了更多的云水,暖云降水减小;另一方面,云水的增加会使冰相粒子,尤其是雪和霰通过碰并云水等过程而增大,最后融化成雨增加冷云降水,同时冰相粒子增加会释放更多的潜热,促进上升气流的发展,进一步增加冷云降水。气溶胶对降水的影响存在空间不一致性,暖云较厚的地方暖雨过程受到的抑制明显,使地面降水减小,冷云厚度相对较厚时,冷云降水的增加会大于暖云降水的抑制,使地面降水增加。同时由于在云降水发展的不同阶段冷暖云的变化,气溶胶对降水的影响也存在着时间不一致性。     

中尺度山脉对流群的动力和微物理数值模拟

大山脉春夏季受太阳加热和地形抬升作用易于形成对流过程。为研究这类对流特点，在沙特阿拉伯ＡＳＩＲ山区组织了一个ＳＡＣＰＥＸ实验计划。本文应用中国强风暴实验室ＭＢＧ（ＭＥＳＯ—Ｂｅｔａ＆Ｇａｍｍａ）非静力模式，选取适当模拟通道模拟了该计划中１９９０年５月３日一次对流降水过程。模拟结果揭示了大山脉气流强迫与对流环流相互作用的一些基本特点，展示了大山脉对流过程多种复杂的宏微观特征及其生消演变。包括山坡激发对流，大对流对小对流的抑制，云自然引晶效应等，并指出在这类对流系统中ＣＣＮ浓度对其降水类型的重要影响。此外，本文还进行了采取细致的雹云微物理参数化和采用简单的暖云微物理参数化的对比试验，结果表明两者模拟的动力场差别甚小，而云形态和降水发展有明显差异。上述结果总体上与该个例外场观测一致。