人工降水的原理和现状

谈到人工降水,人们往往就同呼风唤雨联系起来。但是大气运动和成云降雨过程中的能量是十分惊人的,一块中等雷雨云中的凝结水量为一百万吨的量级,其凝结潜热就达2.5·10~(15)焦耳,相当于燃烧四十八万桶石油的能量。一次风暴的降水量比它大10倍。一次台风的降水量比它大10000倍。台风中凝结潜热的释放率相当于每分钟爆炸20个百万吨级的核弹。因此,要在万里无云的干旱天气呼风唤雨,必须耗费惊人的能量,这至少在目前是做不到的。     

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.     

云中绝热温度递减率同微结构的关系

云中绝热温度递减率(Γa)过去都用湿绝热递减率(Γw)来近似。它的基本假定认为云中水汽在垂直运动时的凝结(包括蒸发)过程是瞬时完成的,水汽在凝结时的过饱和度(包括欠饱和度)较小,可以略去不计,即水汽比温(Qv)和饱和比湿(Qs)相等。在冰晶云中也和水滴云相似,只是Qs值分别为冰晶饱和值和水面饱和值。     

华北地区气溶胶混合状态对暖云微物理特征的影响

在UWyo单组分气溶胶的绝热气块分档云模式基础上,发展了多种化学组分气溶胶的绝热气块分档云模式。利用2006年春季华北地区地面气溶胶分级采样的离子成分分析数据和同时段高空气溶胶、云微物理飞机观测资料,研究了气溶胶混合状态对暖云微物理特征的影响。模拟结果表明,华北地区气溶胶内部混合比外部混合有利于增加云凝结核数浓度、降低气块水汽最大饱和比、增加云滴数浓度。气溶胶的混合状态不同,形成的云滴谱的特征差异较大,主要体现在云滴谱的平均尺度和峰值的突出程度;云滴谱相对离散度在0.3附近变化,且随着云滴数浓度的增加,云滴谱相对离散度呈现减小的趋势。气溶胶混合状态能够影响暖云微物理特征,从而影响大气辐射和降水过程,在天气和气候变化的研究中应予以关注。     

降水性层状云微物理结构个例分析

对2000年4月14日河南省一次降水性层状云系进行了飞机探测。利用探测所取得的微物理资料，配合同期的天气、卫星、雷达等资料对云的微物理特征进行了分析，讨论了云中液态水含量、云粒子平均直径和粒子谱等的水平和垂直微物理结构特征。     

中尺度模式云降水物理方案介绍

介绍大气模式中湿过程的饱和凝结、对流参数化和显式云物理三种方法的适用条件和特点.中尺度大气模式的对流参数化和显式过程一般有多种方案,介绍了多种方案的主要处理方法、基本微物理过程、预报量和主要特点.对流云模式都采用显式过程,但不同模式的湿过程有一定的差别,有各自的微物理特点,对有代表性的云物理方案进行了叙述和分析.     

冰核浓度变化对云辐射的模拟试验

文中利用中国气象科学研究院 2 0 0 0年版三维对流云模式 ,假设冰核浓度比现在模式中通常用来计算实际降水量的Fletcher给出的冰核浓度增大了 5倍 ,对北京地区 1996年 6～ 9月 18次降水过程作了模拟的对比分析。结果发现 ,80 %的模拟云在冰核浓度增大后都出现降水减小 ,云顶卷云毡面积扩大 ,云顶升高 ;95%的模拟云出现冰晶尺度变小 ,数量增多的现象。说明冰核浓度增大后 ,云的物理特性会有一些改变 ,并可能通过直接和间接作用改变辐射过程从而产生一定的气候效应     

人工增雨农业减灾技术研究

该项目在河南、山东、吉林3省建立了层状云人工增雨外场观测作业试验区，研制了层状云数值模式，结合分析得出了层状云人工增雨新的概念模型、相应的催化条件判据和作业指标；研制了催化条件的飞机实时识别技术和地面综合集成识别技术；建立了中尺度层状云系数值模拟预报的实时业务和省级的人工增雨综合技术系统（催化条件综合识别判据、实时监测识别技术、催化指标和作业决策系统等），提出了相应的作业流程。 在鄂西北（十堰市）对流云人工增雨作业试验区进行了大量外场观测和作业试验，用研制的三维对流云催化模式进行实时预报和催化数值试验，初步提出了催化的最佳部位、时机和剂量；开发应用了高成核率火箭；用雷达识别作业条件并建立了指挥作业的技术流程，因而大大减少了作业的盲目性，提高了对流云人工增雨作业的科学性。     

冰雹生长物理过程参数化研究

对冰雹生长物理过程的理论与实验研究都表明 ,冰雹生长过程中表面热量与质量传输决定了冰雹生长率及其结构特征。然而 ,许多模式研究者在冰雹的热量平衡方程中 ,关键的热传输系数一直引用Ranz和Marshall在小雷诺数下对水滴蒸发的测定结果进行外推 ,与实际的冰雹状况差距较大。本文利用郑国光在与实际冰雹尺度相对应的雷诺数范围内 ,对热传输系数的测定结果 ,进行参数化处理 ,应用于胡志晋等的一维及三维冰雹生长模式 ,结果发现冰雹的融化、蒸发、干湿增长都有很大不同。其中冰雹的融化率比原模式大 12 %～ 5 0 % ;冰雹的蒸发率比原模式大 10 %～ 2 0 0 % ;冰雹的干湿增长率增大 10 %～ 40 %。     

HLAFS显式云降水方案及其对暴雨和云的模拟（Ⅱ）暴雨和云的模拟

在HLAFS业务数值预报模式的动力框架下，利用文章(I)所述的显式云降水方案，对一次暴雨过程和伴随着的云物理过程进行了模拟研究和分析。模拟结果表明，显式方案对降水落区和强降水中心位置的预报较原HLAFS的大尺度饱和凝结方案有明显改进。模式能合理地揭示出暴雨发生、发展过程中的云系演变规律和云物理过程。冰相过程对降水、中尺度热力和动力场有明显影响，特别是冰相过程有利于降水的早期的形成速率。与卫星TBB资料的对比分析表明，引进显式方案后，模式能较合理地模拟出云系的轮廓、位置、范围、强度、生消和移向，模式模拟出的云顶温度与卫星测量出的云顶温度较为一致。