前苏联高空探测系统的历史发展和最新进展

前苏联高空探测系统的历史发展和最新进展陈奕隆（中国气象科学研究院大气探测所）１引言自前苏联杰出的高空气象学家莫尔恰诺夫（Ｐ．Ａ．Ｍｏｌｃｈａｎｏｖ）首先成功地施放了由他设计的第一个无线电探空仪（１９３０年１月）以来，无线电探空仪及其地面接收处理设备已...     

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。     

粒子下落末速度和粒子谱形参数对降水模拟影响的数值研究

数值模式能否准确地对降水过程进行预报,很大程度上取决于云微物理参数化方案能否准确地对云内的物理过程进行描述。目前显式云微物理参数化方案中对粒子的下落速度、不同直径粒子的浓度分布两方面的微物理特征,分别使用质量加权下落末速度和粒子谱进行描述。因此,参数化方案中不同的描述方式直接影响数值模式对降水过程的模拟结果。本文使用耦合了一种新的体积水法双参数云微物理参数化方案的WRF模式（Weather Research and Forecasting Model）3.5.1版本对发生在2013年5月8日的一次华南强降水过程进行模拟,分别对Ferrier和Locatelli两种质量加权下落末速度计算方法,以及常数参数和根据东亚地区实际观测结果改进的谱形参数两种粒子谱形参数设置的模拟结果进行分析,并对他们的四组参数组合预报结果进行评估。结果表明:（1）质量加权末速度的改变对降水强度有一定影响;（2）粒子谱形参数对模拟降水的强度和发展都有明显的影响,且谱形参数对本次降水模拟的影响强于下落末速度的影响;（3）Ferrier质量加权末速度和改进的谱形参数的组合试验组对降水的预报效果,相对其他三组试验有较明显的优势。     

龙卷风的漏斗结构理论

龙卷风是大气中风速和垂直速度极大的小尺度系统.本文用气压梯度力、惯性离心力、黏性力三力平衡的柱坐标(r,θ,z)下的大气动力和热力学方程组,求龙卷风的三维速度场(vr,vθ,vz),从理论上绘制出龙卷风的三维漏斗型结构.充分说明龙卷风由涡旋流和急流这两种流叠加而成,涡旋流是由惯性离心力造成的,急流是由水平辐合辐散而引起的强对流.龙卷风是在极端不稳定的大气层结中形成的.     

下击暴流的数值模拟研究

下击暴流是危害飞行安全的一种重要天气现象，特别是尺度为１—４ｋｍ的微下击暴流。为了了解下击暴流的发展过程，以及大气环境条件和云－降水微物理结构对下击暴流发生演变的影响，利用我们设计发展的非静力全弹性中尺度－γ模式，以一次发生了下击暴流的大气的温、湿、风实测资料为算例进行了数值模拟研究。计算结果给出了下击暴流发生发展的过程，以及在发展过程中各种物理量的变化，得出一些大气环境条件及水凝物粒子微结构对下击暴流发展的影响机理，有助于台站预报员掌握这种天气现象的出现和演变。     

关于积云增雨和实施方案的探讨

在综合雷雨云式的积云降水特点和归纳观测及理论结果的基础上,用数值模拟研究了阵雨形成机制,发现雷雨云式的积云结构类似于雹云,也存在着水平风“零域”和成雨“穴道”,大粒子群向这里集中并累积,然后再下泻成阵雨。据此提出了积云人工增雨的动力学根据和设计实施方案的要领,并给出了积云人工增雨作业部位、时机的概念模型。     

观测高空风的新装备——风廓线雷达

风廓线雷达为最新发展起来的测风雷达,它能自动连续地获取高空风廓线。本文介绍风廓线雷达的原理、构造及性能,简要介绍了1985年美国PRE-STORM试验中风廓线雷达的试用结果,以及美国1989-1992年的试验网计划。     

祁连山云系云微物理结构和人工增雨催化个例模拟研究

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。     

不同流型雹云中大雹增长运行轨迹的数值模拟

本文利用二维冰雹云模式,给出了相应的流场,设计了一个二维冰雹增长运行模式,分别对三种流型的冰雹增长运行轨迹作了模拟研究,结果表明:1.大雹的增长运行总是沿着相对水平风速零线旋转进入主上升气流区;轨迹距零线越近,冰雹长得越大;一旦远离零线,不是吹出云外,就是向下降落。2.冰雹的增长运行轨迹沿零线的上下旋转是形成冰雹多层结构的主要原因。3.形成大雹的雹胚起始出发点是位于主上升气流区外沿水平相对风速为零的区域内。     

爆炸影响云雾试验的分析和数值模拟再现

该文分析了过去的爆炸影响云雾试验，并用来验证文献（1）中提出的爆炸影响气流的理论推测：即爆炸（瞬时的）激起扰动气流场（可维持一段时间），再通过扰动场与基本气流场相互作用，对基本流产生明显作用（可维持更长时间），是爆炸影响气流的可能主导途径。用该理论可以逐项解释试验结果，并在该理论指导下的数值模拟全面再现了试验结果，指出了各项结果的内在联系，因而验证了理论的可信性。