太行山东麓一次低槽冷锋降水云系云物理结构和作业条件的飞机观测研究

2017年5月22日河北省出现一次低槽冷锋降水过程,河北省人工影响天气办公室利用机载粒子测量系统在太行山东麓区域对积层混合云进行了5次垂直探测。依据这些飞机探测资料结合石家庄天气雷达和邢台皇寺观测站的Ka波段云雷达资料分析了积层混合云的微物理结构和增雨作业条件。结果表明,降水云系出现在低槽槽前西南气流中,积层混合云由冷、暖云组成,云厚大于5 km,暖云厚度大于2 km,冷云厚度大于3 km,0℃层高度位于3577~4004 m,云底温度为15.4℃,云顶温度为-17℃。云内出现最强雷达回波达45 dBZ的对流雨核,人工增雨作业应在雷达回波强度不超过40 dBZ,且4000 m以上雷达回波强度不超过30 dBZ积层混合云区实施增雨作业。嵌入对流核的积层混合云中,5000 m以上冷云中上层过冷水含量达0.2 g·m^-3,比稳定的层状云中过冷水含量提高2~4倍;丰富的过冷水从雨核发展初期维持到雨核发展盛期,且该高度层是冰晶重要增长区,温度在-15^-5℃之间,适合催化作业。

一次冬季层状云的人工催化效果响应分析

2018年1月22日在邢台市区倒槽天气系统在低空形成的层状云中利用空中国王飞机搭载的粒子测量系统对水云进行催化作业探测资料,通过催化前后不同尺度的云粒子微物理变化和卫星监测结果,研究人工催化后效果响应,人工催化后目标云效果响应是降水量增加与催化作业之间证据链的重要一环,为增水效果分析提供坚实基础。结果表明,冬季冷云发展过程中,当云凝结核较为同一、且云被限制在某一层内,形成浅薄云层时,云粒子均质增长形成直径为4~6μm过冷水滴组成的水云,最大含水量为0.2 g·m^-3;催化作业后,人工冰核消耗丰富的过冷水迅速增长形成冰晶及冰晶聚合体,催化使云粒子浓度200 cm^-3迅速降到15 cm^-3,100~1000μm冰晶和雪晶浓度增长到150 L^-1,1000μm以上降水粒子浓度增长到70 L^-1,出现直径达6000μm雪花,表明催化促进降雪形成;催化影响区形成无云或少云云区,葵花8卫星云图上沿催化轨迹呈现为深色云带,表明此次催化作业效果显著。

河北省一次降水云系云物理结构的飞机探测研究

利用机载粒子测量系统资料、天气雷达和Ka波段云雷达资料,分析了2017年5月22日河北省一次低槽冷锋降水过程积层混合云的微物理结构。结果表明:降水云系出现在低槽槽前西南气流中,积层混合云为大范围的层状云系中镶嵌大量对流云核结构,0℃层高度位于3577—4004m,随降水过程发展0℃层高度降低,嵌入的对流加强将抬升云顶高度。云内粒子浓度随云内对流的发生和加强而提高,云粒子浓度从1.8×10^5L^-1上升至5.0×10^5L^-1;云内过冷水含量大幅提高,从0.05g·m^-3上升至0.60g·m^-3,冷云中上层过冷水含量可长时间维持在0.20g·m^-3,中上层过冷水占比达60%。对流发生和加强可提高冰晶粒子增长速度,弱对流区冷云低层出现冰晶粒子浓度爆发增长区,强对流区冷云中上层成为冰晶粒子浓度快速增长区;最大降水粒子直径从8000μm增长至10000μm以上,直径在10000μm以上降水粒子谱分布区域从云底向中上层拓展。

积层混合云中对流核的宏微观特征和增雨条件研究——以河北中南部地区为例

2017年5月22日河北省出现一次低槽冷锋降水过程,河北省人工影响天气办公室利用机载粒子测量系统对积层混合云进行多次水平和垂直探测。本文利用该探测资料结合地面天气雷达、Ka波段云雷达和地面雨量自记资料分析了积层混合云中对流雨核的宏微观特征及增雨条件。结果表明,积层混合云云厚大于7 km,由冷、暖云组成,冷云厚度2 km,暖云厚度3 km。云内对流雨核可使云顶高度抬升约2000 m。大的对流雨核的水平尺度在8~15 km,小的对流雨核的水平尺度在5 km左右;对流雨核持续时间在45~60分钟,由雨核产生地面强降雨时间约20分钟,短的不足10分钟;对流雨核降雨量占天气系统总降雨量10~30%。雨核发展时云粒子浓度最高,过冷水最丰富,冷云底部过冷水最高达0.6 g?m?3,5000 m以上冷云中上部过冷水达0.2 g?m?3,云内丰富过冷水从雨核发展初始持续到雨核发展盛期。雨核中冷云中上层为冰晶繁生区,镶嵌较强对流雨核的冷云中均能观测到淞附冰晶以及霰粒子,冷云中上部?5℃~?10℃,是最佳的催化作业区。

1981—2016年京津冀地区极端降水特征研究

利用1981—2016年京津冀地区174个国家站逐日降水资料,采用百分位方法和线性倾向估计方法对京津冀地区极端降水的时空分布特征及演变趋势进行了分析。结果表明:(1)对于京津冀地区极端降水空间分布,不同百分位降水阈值表现为一致的分布特征,年平均极端降水量、平均极端降水强度与百分位极端降水阈值分布大体一致,而年平均极端降水日数的分布则与其相反。(2)年平均极端降水量在103.6~259.1 mm之间,年平均极端降水日数在3.0~4.0 d之间,平均极端降水强度在大雨到暴雨之间,极端降水量对总降水量贡献达28%以上。(3)极端降水总站次和极端降水日数年变化趋势一致,7月、8月和10月是极端降水较活跃月份。(4)在36 a期间,年平均极端降水量、年平均极端降水日数、平均极端降水强度以及极端降水量对总降水量贡献的变化趋势分布情况基本一致,呈减少趋势的站点均相对较多,年平均极端降水量增减幅度较大,年平均极端降水日数变化在1 d·(10 a)-1以内,平均极端降水强度和极端降水量对总降水量贡献减少趋势相对明显。

应用多源观测资料分析华北一次极端暴雨过程

基于风廓线、微波辐射计、VDRAS的5km分辨率资料,从风场、水汽条件方面,对2016年7月18—21日华北特大暴雨过程进行了分析对比。结果表明:(1)风廓线和VDRAS风场在此次特大暴雨天气过程的高空槽、地面气旋降水阶段,具有很高的相似度;在降水发生之前微波辐射计与VDRAS资料具有较好的吻合度。(2)风廓线低层风场上的脉动,对锋前暖区降水、高空槽降水的雨强大值时段有良好的对应关系;地面气旋降水时间与东北风低空急流的出现相对应。(3)微波辐射计观测的比湿迅速增大对短临降水的订正有较好的指示意义。