安徽省燃气炮人工增雨作业效果综合评估

选取2021—2023年安徽省81次燃气炮作业的双偏振天气雷达、雨量计等多源观测数据,综合评估燃气炮作业增雨效果并分析可能机理。结果显示:在降水开始前作业个例增雨效果较好,并伴有水平反射率因子Z_(H)、差分反射率Z_(DR)的增加和共极化相关系数ρ_(hv)的减少;降水开始后作业增雨效果欠佳。使用携带暖云催化剂的燃气炮作业后云体变化主要在零度层以下,且维持时间较短;使用携带冷云催化剂的燃气炮作业后暖云区和冷云区均有明显变化,且作业影响持续时间更长。燃气炮作业过程中雷达速度谱宽增大,可能是作业引起气流涡旋的增加所导致。统计结果显示:增雨的显著性与作业时长呈负相关,作业时长与Z_(DR)增量呈负相关,过量播撒会导致减雨;增雨的显著性与作业前影响区雨量呈负相关;增雨量与Z_(H)、中低层风速、风切变呈正相关,与高层风速呈负相关。

2020年雾灵山人工低频强声波增雨和消雾试验

为了研究人工低频强声波增雨和消雾作业手段的效果,使用最大声压级为155 dB的电声低频强声波装置原型机,于2020年8—9月在河北省雾灵山开展增雨和消雾外场作业观测试验。具有明显消雾效果的两个典型个例显示:作业开始后2~3 min内尺度小于10μm的雾滴减少,尺度大于10μm的雾滴增多;随后大部分尺度的雾滴明显减少,10 min内能见度可从小于100 m回升至最高1000 m。在风速、风向与消雾效果的关系方面,消雾效果明显的个例均发生在平均风速小于1.5 m·s^(-1)且风向可使雾能够途经声波装置影响范围近侧的条件下,而平均风速大于2m·s^(-1)的个例能见度几乎未出现趋势性变化。在一次地面平均风速为1.4 m·s^(-1)的对流云增雨作业中观测到符合试验预期的结果,开始作业后的3 min内地面雨强从0.3 mm·h^(-1)迅速增至7 mm·h^(-1)以上,并观测到出现迅速但维持时间较短的大雨滴。其他增雨个例在作业时段的平均风速均超过3 m·s^(-1),可能受风速偏大和观测点单一的影响,未能观测到明确且一致的增雨证据。

雨滴谱分布参数化对改进新疆强降水过程预报的评估

本文利用2018年7月3日至10月3日新疆乌鲁木齐的雨滴谱观测资料,改进了乌鲁木齐区域高分辨率数值预报系统中WRF模式的WSM6单参数方案,对新疆2021年6月15日12时(北京时,下同)至17日00时一次强降水过程的预报改进效果进行评估研究。结果表明:观测显示,乌鲁木齐地区雨滴平均直径(D0)、最大直径(D_(max))和质量加权平均直径(D_(m))分别为0.65 mm、1.60 mm和0.93 mm。引入新疆地区参数lgNw和D_(m)拟合关系的WSM6-new方案对降水强度和强中心范围的预报能力均有一定提高。从TS、BR、ETS和TSS四个指标的评分结果上看,随着降雨等级的增加,WSM6-new方案预报能力相比WSM6方案明显提高,对于大雨和暴雨的预报显示出明显的优势。不同雨滴谱分布参数化方案对降水云系结构特征、垂直速度、大气层结和散度场都有着一定的影响,对于云微物理过程的影响主要体现在雨水含量和分布上。WSM6-new方案引入了新疆雨滴谱统计特征,在模式中对雨滴谱分布的描述更接近实际。雨滴谱的大雨滴数浓度明显增加,雨滴下落末速度增加,拖曳作用增强,有利于零度层以下的下沉气流增强和维持。强下沉气流在近地层形成更强的辐散出流,加强了近地面对流区气流的辐合,有利于上升气流的发展加强,从而地面产生更强的降水,对暴雨的预报能力明显增强。

声波对气溶胶和云雾粒子聚并影响研究进展

声波对气溶胶和云雾粒子聚并的作用和影响是当今云雾物理和人工影响天气领域研究的前沿科学问题&已有研究表明:声聚并机制主要包括同向团聚机制、流体力学机制(包括共辐射压效应、共散射效应和声波尾流效应)和声致湍流机制等;气溶胶粒子在声场中的聚并现象是在多种声聚并机制共同作用下出现的;低频强声波在声聚并机制作用下会增加云雾滴粒子之间的相对运动,促进粒子间的碰并过程,对云雾滴生长和降水过程有显著的影响&但由于声波聚并过程的复杂性、实验条件的多样性和理论的局限性,使声聚并效率最高的最佳实验条件和参数配置依然具有很大的不确定性,需要进行大量实验与数值模拟的综合研究&今后应加强声聚并对云雾滴作用的云室和数值模拟研究,并开展声波对云雾过程和降水影响的野外综合观测试验评估,这对发展人工影响天气(如人工消雾、增雨等)新技术有重要的科学意义.