地基微波辐射计探测在黄河上游人工增雨中的应用

利用2003、2004年夏秋季在青海省河南县的地基双频段微波辐射计连续观测资料，在实施系统探测实验以进行辐射亮温值（TB（23．87），TB（31．65））与大气汽态总水汽含量（Q）和云中积分液态水含量（L）值反演处理的基础上，分析了黄河上游河曲地区的云水特征，并进行了降水预测及人工增雨作业指标的探讨。结果表明：在黄河上游河曲地区，7—9月纯晴天无云天气条件下，L值基本为0，表明了统计回归反演的显著性。多云条件下Q值和L值分别在3．76～4．75g·cm^-2、227．34～859．42g·m^-2的范围内。可降水云天气，Q值在5．23～8．65g·cm^-2间，L值在421．18～1016．37g·m^-2的范围内；积雨云个例分析表明，在降雨开始前近5小时的降雨酝酿期内，Q及L的增加有明显的波动，但在对流云出现并发展时，Q和L总是急剧上升，在降雨前达到一峰值；由河南站和西安站的Q、L值比较差异可以看出，Q、L值受水汽输送、地形等因素的影响，黄河上游河曲地区的人工增雨潜力有显著的优势；所计算出的降水预测阈值。可作为该地区人工增雨作业指标的参考。

三江源地区秋季典型多层层状云系的飞机观测分析

利用三江源地区一次机载粒子测量系统PMS(Particle Measuring Systems)的分层垂直探测资料,系统研究了该地区秋季典型多层层状云系的微物理特性,结果表明:(1)云系由4层云层组成,Cs(卷层云)和上层As(高层云)为冰云,下层As和Sc(层积云)为过冷混合态云。下层As的云粒子浓度和过冷水含量最大,Sc的云粒子尺寸及谱宽最大,且具有较明显的地区特性;(2)Sc(下层As及对流泡)中中值直径在3.5～18.5μm(3.5～21.5μm)之间的云粒子为液相,中值直径大于21.5μm(24.5μm)的云粒子为冰相;(3)混合态云中高过冷水区与低过冷水区云的粒子谱分布差异明显,Sc高过冷水区有较明显的淞附增长现象;(4)Sc、下层As云底、对流泡顶高过冷水区的云滴有效半径依次增加。Sc高过冷水区的过冷水含量比率均值及标准差为69.9±19.4%,且与过冷水含量存在一定的关联性;下层As云底高过冷水区的过冷水含量比率无明显变化,其均值及标准差为89.2±8.1%;(5)混合态云各高度层FSSP(前向散射粒子谱探头)平均粒子谱均为单峰型伽玛分布,混合态云和冰云各高度层2DC(二维灰度云粒子探头)平均粒子谱基本上都为负指数型分布。

基于气候变化背景下的人工防雹效果统计检验:以青海省东部农业区为例

采用青海省东部农业区1961—2010年6—9月雷暴日数、降雹日数及雹灾面积资料,利用气候变化趋势分析、历史回归分析及显著性检验等方法,分析了近50a雷暴日数、降雹日数的变化趋势,以雷暴日数变化趋势的最优显著性拟合值为自变量预测了降雹日数的自然变化趋势,并由降雹日数趋势值与自然趋势期望值的差异显著性检验定性说明了气候变化背景下人工防雹效果,通过雷暴日数和雹灾面积的历史回归分析及显著性检验定量估计了人工防雹效果。结果表明:在自然背景也发生同样趋势性变化的情况下,降雹日数在1961—1990年没有显著的减少趋势,未能检验出显著的人工防雹效果;1991—2010年减少趋势显著,通过了0.001信度的显著性检验,人工防雹效果显著。1991—2010年青海省东部农业区平均人工防雹减灾率为52.6%,可信度为95%,但具体年份之间差异较大。

三江源地区秋季一次层积云飞机人工增雨催化试验的微物理响应

利用三江源地区一次在层积云顶部进行的飞机锯齿形催化作业及回穿探测的全球卫星定位系统(GPS)轨迹和机载云粒子测量系统(PMS)资料,在确定作业前后有效对比区间、区分云粒子相态的基础上,通过分析作业前、后液态云粒子及冰晶浓度变化、云粒子谱的演变和过冷水含量比率的变化,研究了催化的微物理响应。结果表明,作业区液态云粒子中值直径集中在3.5—18.5μm,直径21.5—45.5μm的云粒子基本上为冰晶,粒径大于50μm的粒子相态为冰相;锯齿形作业后约2—23 min,在其航线下风方36 km范围内,前向散射粒子谱探头(FSSP-100)和二维灰度云粒子探头(OAP-2D-GA2,简称2DC)所测云粒子浓度、直径变化均未超出作业前云区内的自然起伏,但在过冷水含量大于0.01 g/m^3的高过冷水区,液态云粒子浓度明显降低,前向散射粒子谱探头量程内的冰晶粒子浓度明显升高,冰相含水量增大,过冷水含量比率的平均值由作业前的(68.3±23.1)%减小至(34.2±12.4)%。在过冷水含量越高的区域,催化效应越明显,而在低过冷水区和仅受原点催化影响的航迹交叉点处均未观测到催化响应。

近45年青海省夏季降水异常特征分析

利用青海省41个测站,1961-2005年6-8月降水量资料,采用REOF、小波分析及突变分析等方法,对青海省夏季降水量的空间异常特征和时间变化规律进行了诊断研究。结果表明：旋转后的前3个载荷向量可较好地代表青海夏季降水的3个主要异常敏感区：青海东部区、西部区和南部区。近45 a来,各区夏季降水趋势分别表现为无显著变化（东部区）、增加（西部区）和减少（南部区）。除具有4 a和10-12 a左右的振荡周期外,各异常区还具有各自不同的振荡周期。青海省夏季降水突变的时间约发生在1970和1999年。

人工增雨效果检验的统计分析

本文运用双比分析和降水量区域历史回归分析作为人工增雨效果检验统计分析方法,并选用2001年黄河上游河曲地区人工增雨降水量资料,做一试分析。结果表明该方法基本上可客观反映人工增雨效果。

青海省人工增雨效果统计分析系统的设计与开发

以双比分析和降水量区域历史回归分析作为人工增雨效果统计分析系统的计算检验方法,采用VisualBasic语言编制系统计算和显示程序,形成了比较初步的人工增雨效果统计分析系统。该系统运行稳定、操作方便、各项计算正确无误,基本可投入业务试用。

黄河上游人工增雨基地地区夏季云及降水特征分析

本文利用黄河上游人工增雨作业期间,河南站和西宁站的常规气象地面观测资料及实况记录,对两地区云状出现频率、降水机率和降水效果等进行统计和对比,以分析黄河上游人工增雨基地地区的云及降水特征。统计结果表明:黄河上游人工增雨基地地区有明显不同于西宁地区的云及降水特征。

利用三维混合云模式进行黄河上游单次人工增雨作业效果评估方法的探讨及分析

本文根据黄河上游的云及降水特点,引用中国科学院大气物理所研发的三维积层混合云模式,分别进行了自然云降水和催化作业云降水的数值模拟试验及催化增雨效率的计算,并结合实际作业过程进行了单次人工增雨效果评估方法的探讨和分析。

黄河上游河曲地区人工增雨的基本条件和催化作业对策

通过对黄河上游河曲地区的大气环流、水汽输送特征和6～9月的云及降水特征的分析，探讨了实施人工增雨催化作业的主要对策。本文认为积层混合云降水是河曲地区降水的典型特征；在针对积云单体采取地面作业的同时，可对逐渐发展的层状云系实施飞机协同作业，在提高催化效果的同时可望减小下游出现洪峰险情的压力；对不同云系进行实时监测、识别和把握有利的作业时机及部位是提高人工增雨作业成效的关键。

三江源地区人工增雨量对牧草产量贡献率的评估方法探讨

运用区域历史回归分析的方法，选用1989-2005年6～9月期间三江源地区4个监测站点的牧草产量资料和降水资料，分析了牧草产量和降水量之间的相关关系。结果表明：降水量与牧草产量的相关系数显著性水平〈0．05，并在此基础上建立了评估人工增雨量对牧草产量贡献的回归方程。计算表明：在三江源地区夏季（6—9月）通过人工影响，区域内每增加平均降水量10mm，即可在三江源地区增加区域平均牧草产量315kg／hm^2。

青海一次春季透雨降水过程的云物理结构分析

20 0 1年 5月 2 3日青海省的一次透雨过程基本解决了春旱问题。此次降水预报准确 ,开展了飞机人工增雨作业 ,同时利用一架科研探测飞机对降水云层进行较系统的云微物理特征探测。探测结果表明 :“5·2 3”透雨过程中 ,降水云系在降水形成发展阶段有分层现象 ,上层云云水含量较下层大 ,云粒子浓度大 ,水汽主要由较高层的系统输送 ,由于青藏高原特有的下垫面条件 ,云系的发展变化较快。云粒子谱分析表明 ,降水云系生成阶段 ,云粒子谱不连续 ,呈间断分布或呈浓度有多峰的特征 ,降水云系成熟后云粒子谱明显增宽 ,且浓度增加一个以上数量级。

黄河上游云凝结核观测研究

分析了 2 0 0 0、2 0 0 1年 8月在黄河上游的玛曲～河南县利用美国Mee公司的 1 30型云凝结核计数器观测的资料 ,讨论了凝结核的谱型 ,浓度随饱和度、天气状况及一些气象要素变化的关系 ,通过与其它地方观测结果的比较 ,可以看出在地表植被较好的黄河上游牧区 ,人类活动、污染较少 ,其自然凝结核少 ,浓度与青岛的测值相近 。

黄河上游河曲地区人工增雨作业雷达资料的应用分析

本文利用2004年黄河上游人工增雨基地(青海省河南县)的711数字化天气雷达资料,结合地面常规观测资料,经过大量的统计和计算,根据人工增雨作业前后降水云系雷达参量的变化,对人工增雨的催化效应进行初步分析。

基于灾损评估的青海高原冰雹灾害风险区划

利用青海高原1961-2010年42个气象站逐次冰雹过程及其灾情信息,采用滑动平均、标准归一化及线性回归等方法,在分析致灾因子危险性、承灾体易损性评估指标的基础上,建立了冰雹灾害区划模型,并结合ArcGIS9.3平台得到青海高原冰雹灾害风险区划图.结果表明:青海东部农业区、环青海湖地区、柴达木盆地东部及三江源地区中东部为易受冰雹灾害影响的特高风险或高风险区域;祁连山地区为中风险区,而低风险区则位于柴达木盆地中、西部.区划结果与历史冰雹灾情基本吻合,旨在为该区防灾减灾提供科学依据.

黄河上游河曲地区湿地植物多样性及其湿地退化的气候背景分析

采用Jay Gao的分类体系对黄河上游河曲地区河南、泽库、玛曲和若尔盖4个县不同湿地类型和植物群落特征方面进行物种统计,结果显示:黄河上游河曲地区湿地植被组成中原生植物减少,菊科等杂类草增多,河漫滩湿地(F)物种多样性较多,湖泊湿地(L)相对较少;利用1994—2012年黄河上游河曲地区4个县年平均气温、年降水量、年蒸发量、年日照时数和年平均地温等资料,初步探讨黄河上游河曲地区近19年来湿地变化的自然原因。

1981—2015年黄河上游河曲地区大气可降水量变化特征

利用1981—2015年黄河上游河曲地区5个气象站的水汽压和降水量月资料,运用整层大气可降水量经验公式,计算黄河上游河曲地区大气可降水量和降水转化率,并对大气可降水量的变化特征进行分析。结果表明,黄河上游河曲地区大气可降水量呈单峰形态分布,而降水转化率呈双峰分布。1981—2015年黄河上游河曲地区平均大气可降水量为3 315.5 mm,其间呈显著增加趋势,而降水和降水转化率则呈相反的变化趋势。根据突变检验,黄河上游河曲地区春、夏季和年大气可降水量发生突变,突变时间分别为1985年、1995年和1996年。气温是影响黄河上游河曲地区大气可降水量变化的主要因素,其次为相对湿度。

1961—2013年青海省雷暴变化特征分析及趋势预测

为深入了解青海省雷暴天气的气候变化特征以及该区域灾害性天气的预测提供参考依据,选用1961—2013年青海省45个台站4—9月的雷暴观测资料,通过趋势系数和旋转经验正交函数分解等,得到青海省植被生长季4—9月雷暴时空分布和变化特征,再利用R/S分析法计算Hurst指数以预测未来雷暴日数的变化趋势。结果表明:青海省4—9月累计雷暴日数平均为38天,7月雷暴日数最多,全省及大部台站的雷暴日数均呈现极显著减少趋势,M-K检验表明,5月和6月雷暴日数存在突变,突变从1998年开始。青海省雷暴日数呈现出南高北低,并且由东南向西北减少;雷暴日数的3个主要空间分布类型分别为东北区、南部区和中部区。Hurst指数预示,4—9月青海全省以及东北区和南部区的雷暴未来还将维持下降趋势,且持续性强度很高,而中部区将保持一种较稳定状态。

近44年青海东部农业区夏季降水变化特征及突变分析

利用青海东部地区12个台站1961-2004年的气象资料,分析了近44年来的降水变化时空分布特征、变化趋势及突变。结果表明：青海东部农业区夏季降水量的总趋势呈水平,降水量无显著变化;对于10年及以上相对较大的时间尺度,17年左右的振荡周期较为明显;而对于10年以下相对较小的时间尺度,8-10年的周期突出;近44年东部夏季降水存在两次突变,分别发生在1970年,降水有弱回升趋势;1999年左右突变,降水有较弱的下降趋势。

祁连山地形云人工增雨(雪)试验观测与研究进展

系统概括了西北区域人工影响天气能力建设项目“西北区域人工影响天气工程祁连山地形云人工增雨(雪)技术研究试验”的研究进展,可归纳如下:按照项目计划顺利开展了野外探测试验以及火箭、飞机观测试验,收集了各种手段获取的各要素探测数据及作业相关信息,开展了各种作业方法的效果检验和评估;分析了祁连山地区降水量场和气流场特征;探讨了试验仪器及再分析数据和卫星数据的精确性,对FY-3A/MERSI水汽产品、TK-2GPS人影探测火箭资料进行了精度验证,对微波辐射计温湿度的反演方法进行了探讨;从云垂直结构、云粒子特征、水汽等方面对祁连山地区云、水资源的变化特征进行了研究;对人工增雨效果进行了统计检验;利用WRF中尺度数值模式对地形云降水个例进行了模拟研究,探讨了祁连山地形云和降水的发生发展机制。初步研究结果表明:祁连山地区平均年降水量为232.4 mm,祁连山区流场主要有西南及偏西气流型,辐合辐散气流型,东北及偏东气流型,西北及偏北气流型,偏南气流型等五种类型;祁连山北坡云的发生频率较低,仅为20%~40%;降水和气温分别使径流量增加了21.1%和10.9%;石羊河流域2010年以来,4—10月人工增雨绝对增雨量为33.7 mm,平均相对增雨率为17.5%,平均植被覆盖百分比达到了46%以上并保持稳定;夏季祁连山区地形抬升局地性强,地形抬升作用对降水影响很大,过程降水一般都包含着地形云降水。