山东沾化一次冰雹过程的数值模拟及催化防雹探讨

利用完全弹性三维冰雹云模式,模拟研究了山东沾化2008年6月25日的一次冰雹过程,分析该地区冰雹形成的物理机制,在此基础上对雹云进行催化试验并研究催化防雹机制。结果表明,冰雹主要是以冻滴为核心增长的,催化使冻滴浓度增加,粒子质量减小,向雹转化的比例降低,致使冰雹的质量和浓度减小,从而达到防雹目的。

催化防雹最优方案的数值试验探究

利用全弹性三维冰雹云数值模式,对2016年6月5日河南三门峡单体雹云个例进行模拟,将催化防雹的方式、时间、区域、剂量指标动态化组合形成81种方案,从而更高效、更精细地探究能够产生显著防雹效果的作业指标值域,探究催化防雹作业指标的最佳组合方案。结果表明:(1)减雹效果显著的催化方式、区域、剂量非固定单一指标,而催化在雹云初期内越早越好;催化防雹的显著效果取决于适合冰雹个体的各催化作业指标的优化组合。在雹云形成最早期,使用合理值域内的最大剂量对过冷水含量中心进行垂直催化,可使减雹效果最显著。(2)催化防雹后降雹量的减少转化为降雨量的增加,总降水量随之增加。(3)霰转化成冻滴、雹粒撞冻过冷云水增长二者的减少是冰雹时空积分总量减少的重要因素。(4)试验获得的8种减雹效果显著方案,其冰雹含水量极大值较未催化方案均减少80%;催化防雹对冰雹含水量极大值的分布位置影响很小。

山东冰雹形成机制及雹云催化技术模拟——个例研究

利用中国科学院大气物理研究所开发的三维全弹性冰雹云模式,对2006年7月5日山东境内一次以冰雹、雷雨大风为主的强对流过程进行模拟,分析了冰雹的形成机制。结果表明:79%左右的冰雹胚胎是霰,雹胚以霰为主,霰主要来自于冰雪晶与过冷雨水碰撞冻结以及雪的自动转换过程,霰形成后主要靠碰并过冷云水、雨水增长,而冰雹主要质量来源是霰的自动转化以及碰并过冷云水增长。人工催化试验表明:在强对流云中冰雹含量达到0.1g·m-3前1～4min进行催化,能有效抑制冰雹粒子的增长,在过冷水含量中心(5.5km)上方1.0～1.5km催化防雹效果较好,在其下方催化防雹效果较差;剂量越大防雹效果越好。AgI主要以凝华核的作用产生人工冰晶,冰晶凝华增长导致过冷云水含量降低。催化后雹胚特别是霰胚的数量增多,对过冷云水的竞争增强,其平均尺度、质量均减小,降低了雹胚向冰雹的转化率。冰雹碰并过冷云水增长也被减弱,导致冰雹总质量进一步减少。

三维冰雹云催化数值模式

为了研究冰雹形成机制、催化防雹机制和通过数值试验获得冰雹云优化催化技术，在以前工作的基础上，发展了一个３维弹性冰雹云催化数值模式。模式考虑了冰雹云中详细的微物理过程，各种粒子采用双变参数谱，将云中水物质分成水汽、云水、雨水、冰晶、雪、霰、冻滴和雹８类，可以预报粒子的比浓度和比含量，尤其可以计算以霰或冻滴为胚胎的雹块的数量，非常适合研究冰雹的形成机制。此外，建立了催化剂ＡｇＩ的守恒方程，考虑了人工冰核的凝华核化及与云、雨滴接触的冻结核化过程，并用地面降雹动能通量检验催化防雹效果，因此，也可以研究催化防雹机制和对雹云的催化技术。

一次人工催化雹云的效果分析

20 0 2年 7月 2 2日在距永登县雷达测站(1 0 3°45'E ,36°1 5'N ,拔海高度 2 1 1 8.8km)中心30Km的范围内发生了一次降雹过程。本文根据这次对流云群谱发生在以雷达站为中心 ,总面积在 1 1 30 4 0 0K 范围内的雷达回波资料 ,从人工催化防雹效果的角度 ,从作业前、中、后期对该回波的演变特征进行了初步分析。结果表明 :利用数字化雷达指挥人工高炮防雹作业 ,对人工催化防雹时机选择在对流云的发展期具有一定的指导意义 ,并且防雹效果显著。

不同云底温度雹云成雹机制及其引晶催化的数值研究

用二维准弹性冰雹云模式模拟了中国不同地区的冰雹云的成雹机制和人工引晶催化的效果，结果表明：强对流云中自然初始降水元的形成主要同云雨自动转化相关；云底温度较低的冰雹云的雹胚形成以云霰转化过程为主，暖云底的雹云则以雨霰转化为主。人工引晶的作用有三：（１）加强云中冰霰转化过程，雹胚过多争食防雹；（２）促进雨霰转化过程，使雹胚浓度增加，并且减少过冷雨滴，抑制冰雹碰冻过冷雨滴的增长；（３）使云的下部霰量增加，降低降水粒子的增长轨迹，阻碍霰雹的增长。多次催化有时比一次大剂量催化的防雹增雨效果好。