数值模拟在青海人工影响天气中的应用

本文介绍了数值模拟在国内外云物理、人工增雨和人工防雹中的研究和应用，并对数值模拟对青海省人工影响天气的应用和前景进行了介绍和探讨。     

2018年青海人工增雨天气环流形势及作业条件统计分析

对2018年飞机人工增雨作业时的77个天气样本进行分析,以大气环流形势配合冷空气入侵青海的不同路径将人工增雨降水过程分为4种环流型：两槽一脊型、东高西低型、纬向环流型、横槽转竖型。作业云系以层状云和积层混合云为主;主要作业层风速在16 m·s^-1左右;作业层主导风向在230°~280°。雷达回波强度和雷达回波顶高在4种环流型中没有明显区别。卫星反演云顶高度中东高西低型云系平均发展较深厚,纬向环流型和横槽转竖型中云系发展较高但并不深厚;云顶温度最低在-40℃;最大光学厚度在13左右;过冷层厚度在2.7 km左右。云内微观条件中：有效粒子半径在13 μm左右;液水路径在东高西低型中较高在209 μm左右。     

高原地区基于微波辐射计反演大气廓线的神经网络算法研究

以2007~2018年西宁二十里铺气象站探空资料为模拟样本,利用MonoRTM模式模拟中心频率21.985~58.759GHz的35通道亮温,应用BP神经网络对模拟数据进行反复训练,构建最优反演模型,并以2019年探空资料为测试样本,对比分析了不同季节和不同天气条件下BP神经网络与微波辐射计的反演效果。结果表明：晴空条件下,BP神经网络与微波辐射计在温度反演上效果最佳,水汽密度次之,相对湿度最差,其中冬春季BP神经网络反演效果优于微波辐射计,夏秋季反之;有云条件下,BP神经网络温度反演效果在冬、春和夏季均优于微波辐射计,其水汽密度反演效果在四季均较微波辐射计有明显提升,其相对湿度反演效果在冬、春和夏季均较微波辐射计更佳。晴空和有云条件下,BP神经网络在不同季节反演温度、水汽密度和相对湿度的平均绝对误差和标准偏差均小于微波辐射计,尤其是相对湿度的反演精度提升最为明显。晴空条件下,BP神经网络反演温度廓线在春、夏和秋季效果最佳,反演水汽密度廓线在中低层精度较高,反演相对湿度廓线的精度较差,但基本和探空资料趋势一致;有云条件下,BP神经网络反演温度廓线与晴空时基本一致,较微波辐射计精度更高,反演水汽密度和相对湿度廓线在8km以上效果较好。     

青海高原人工消(减)雪试验效果分析探讨

利用2017年1—5月在青海省泽库县实施的人工消(减)雪试验,应用气象台站和布设的测雪点数据,通过双比分析方法分析人工消(减)雪作业效果,探讨了消(减)雪作业设计,使用物理检验分析消(减)雪试验过程。结果显示:通过4次过程作业前、后的液态水含量分析,所选作业高度较合适,水汽条件较好,作业后整体回波强度减弱,回波体积减小,后续回波有继续发展,但持续时间较短;双比分析方法得到4次相对消(减)雪1%,绝对消(减)雪0.03mm。通过对作业过程的定量统计分析和基于观测资料的定性分析表明,人工消(减)雪作业有一定的减雪作用,但作业不适当也有可能增大降雪量而形成雪灾,还需通过大量实例总结和验证开展人工消(减)雪的技术可行性和技术方案。     

西北区域人工影响天气试验示范基地设计

西北人影工程在西北地区选取重点区域建设人工影响天气试验示范基地,合理设计观测仪器设备布局,建立了涵盖中尺度水汽、风场监测、云降水宏观场监测、云降水微观场探测的大气、云和降水宏微观三维结构及湿热力、动力综合监测网;在基地科学设计外场试验区,开展外场作业试验,开展新型催化作业装备和催化剂研发。基地的建设能够有效地促进我国人影业务自主创新,为西北区域和全国人影业务发展提供有力的科技支撑,提高作业效率和水平,提高西北区域人工影响天气作业实际效益。目前该基地已基本完成观测系统以及业务平台建设,观测资料已在研究试验中得到有效应用。     

青海省一次人工增雨作业数值模拟分析

利用基于ARPS的中尺度云系人工增雨数值模式系统,对2012年5月23日发生在青海省东部地区的一次飞机人工增雨过程进行了催化效果数值模拟试验,给出了人工播云后作业区和影响区的增雨量、平均增雨率、催化影响范围等结果。结果表明:基于ARPS的中尺度云系人工增雨数值模式对该降水天气过程具有较好的预测能力,模式所模拟的人工播云后作业区和影响区的增雨量与实际情况较为吻合,同时,对于此次增雨作业,催化作业产生的增雨效应主要出现在催化之后的5h内,在此之外,催化效果逐步消失。     

2000年秋季青海省东部地区高炮人工增水效果检验

本运用非随机实验，在现阶段公认可行的人工增雨效果分析方法——图示分析法、双比分析法和降水量区域历史回归分析法。分析出2000年9月15日～10月20日，在青海省东部地区进行的高炮人工增水作业平均增加雨量为7．01mm，增加的水量为1．4亿m^3。     

甘德县基于典型相关分析的牧草生长特性与气象因子关系研究

选用三江源地区甘德县1994-2006年牧草及其气象资料,利用SAS统计软件,分析了甘德县牧草生长特性与气象因子的变化规律以及基于典型相关分析的两者的关系。结果表明:牧草千株鲜重、株数和产量跟年降水量变化趋势相似,其中牧草株数与降水量呈正相关,且相关性较高;牧草生长特性中受气象影响最敏感的因子首先是株数,其次是千株鲜重;而气象因子按照影响力的大小依次为:年降水量、平均气温、年日照时数。     

基于FY-2卫星数据的青海东部春季不同类型降水过程云参数特征

卫星资料在气象业务中的应用越来越广泛,有效识别云的宏微观物理参数将有利于人影业务的发展。利用2005—2007年春季青海省东部地区FY-2卫星观测资料,针对不同形态、等级的降水过程,反演该区域降水云的宏微观物理参数,并与降水量做相关分析。结果表明:青海东部FY-2卫星反演的春季降水云粒子有效半径大多为8~65μm,云顶温度大多为215~240 K,云层厚度大都在1 500~5 200 m之间,云水含量大多为10~150 g·cm-2,但不同形态、量级降水过程反演的云特征参数值及其与地面降水量的相关性差异较明显。     

青海西宁地区高炮防雹效果分析

采用单序列实验法和不成对秩和检验2种检验方法,对西宁三县高炮人工防雹作业进行评估,得出,系统性开展防雹以后,降雹日数平均每年减少7．94次,防雹效果显著。