地形云人工增雨条件卫星探测反演个例分析

选取2007年6月21日陕西白于山区地形云降水过程,用极轨卫星资料反演高空间分辨率的云微物理特征。对云降水物理结构分析表明:(1)山前云区(迎风坡)云顶亮温(T)为-31℃,粒子有效半径(R_c)为9μm,含有丰富过冷水,缺乏冰晶;(2)T=-20℃的低云在有高云参与的情况下,产生了较多的降水;(3)山前云区面积约4000km^2的区域,存在较好的增雨作业条件。用静止卫星资料反演高时间分辨率的云微物理特征,跟踪地形云3 h演变发现:山前云区一直维持相当厚度(T<-28℃),R_c基本稳定,没有启动降水过程,多数云滴仅完成了一个从凝结到蒸发的过程,山前云区为一个好的增雨作业云系。

河北一次降水层状云系结构和增雨条件的模拟研究

利用中尺度模式模拟结果和卫星、雷达、飞机、地面雨量站等观测资料,对2012年9月21日河北一次西风槽降水层状云系的宏微观结构和增雨条件进行了分析。结果表明:此次西风槽降水过程的影响系统为500 h Pa低槽和700 h Pa切变线,地面并没有伴随冷锋系统;西风槽云系不同部位具有不同云层性质和垂直结构特征,前端为高层冷云,云顶温度为-35℃,云体由冰相粒子和过冷水组成,没有暖云,有少量冷云降水;槽线附近云系为冷暖混合云,云顶温度为-20℃,云体最为密实,地面降水较强;槽后云系为低层液态水云,云顶温度为-5℃,有少量暖云降水;云水分布对应上升运动和高饱和区,高饱和区越深厚、上升运动越强,产生的云水值越大;利用模式过冷水含量、上升运动区、冰晶浓度、温度和逐时雨强对冷云催化增雨作业条件进行分析,槽线附近云系过冷水含量较多,存在强可播区,播撒高度为3.8~6.5 km,最适宜冷云播撒增雨作业。

一次锋面层状云云系结构、降水机制及人工增雨条件研究

利用观测资料、中尺度模式MM5和一维层状云模式,分析和研究了典型层状云系的"催化-供给"云结构及其分布、降水形成微物理机制;通过分析云的结构、降水机制和水分转化研究了人工增雨条件。结果表明,云系的不同部位,其垂直结构也不同,云系中有3个不同高度的含水量中心:高层冰云由冰晶和雪组成,含水量中心在300hPa高度;中层云为冰水混合层,云含水量中心在600～650hPa之间;低层云在800～900hPa之间,完全由液态水组成。这些含水量中心的高度大体上与凝结率极大值的高度对应。在锋面云系的不同部位,三层云有不同的组合。多层云是云系的主要宏观结构特征,说明"催化-供给"云体系是冷锋降水云系的主要降水机制。锋面云系中"催化-供给"云的水分转化分析表明,有29%的云水转化成降水粒子,冰粒子的撞冻增长是云水转化成降水的主要过程。约有49%的冰晶转化成雪,约有92%的雪融化成霰,约有96%的霰融化成雨水,占形成雨水总量的57%。锋面云系的部位不同,降水形成的机理也不同。远离锋区的锋后部位降水几乎完全由冷云过程形成,冰粒子主要通过凝华方式增长,撞冻增长过程很弱,降水完全由冰粒子融化形成。与锋区相比,锋前区暖云过程对雨水的贡献较大,60%的雨水是由暖云过程产生的;而锋区附近冷云过程对雨水的形成贡献较大。在云结构和降水机制研究基础上分析了云的人工增雨条件,可以用云体"催化-供给"云结构、降水机制、过冷水含量、冰晶浓度和云的暖区含水量以及冰面过饱和水汽量判断人工增雨催化条件。

华北地区一次低槽冷锋云系结构和增雨条件研究

地处华北地区的河北、山西等地2017年春季发生较严重干旱,对农作物播种及生长造成一定影响,开展人工增雨作业有利于缓解旱情、减轻旱灾影响。为科学、精准地开展人工增雨作业,利用云降水显式预报系统(Cloud and Precipitation Explicit Forecast System,CPEFS_v1.0)结合实况资料,对2017年5月22—23日发生在华北地区的一次典型低槽冷锋云系降水过程进行研究,选择河北邢台站为代表研究不同降水阶段云系结构和增雨条件。结果表明,当邢台处于地面冷锋之后、700 hPa槽前时,因锋面抬升出现较强降雨,10 min雨量最大超过2.0 mm,此阶段850 hPa以下水汽通量大于21 g·hPa^(-1)·cm^(-1)·s^(-1),随着云砧移过邢台,云系由冰雪晶组成的高层冷云转变为冷暖混合云,低层云水、中层过冷水和霰的混合比均明显较高,霰的融化、雨滴碰并云滴是降雨形成的主要过程;当邢台处于700 hPa槽后、500 hPa槽前时,降水转变为由深厚层云形成的小雨,此阶段中低层水汽、云水含量明显减小,上升运动主要出现在冷区且明显减弱,云系依旧为冷暖混合云,但过冷水及霰的含量降低,降水主要由霰的融化产生;500 hPa高空槽过境之后降水逐渐消散。增雨可播时间主要出现在锋面抬升强雨期、深厚层云小雨期,可播高度位于4.0~7.9 km,强可播区在4.0~5.5 km高度且含有充沛过冷水的区域。

一次积层混合云系结构、降水机镦及人工增雨条件研究

利用2009年5月9日常规天气资料、卫星云图、多普勒雷达资料及2009年5月9日飞机作业中获取的机载微物理资料，对山西省一次积层混合云降水云系的宏微观结构和降水机制进行分析，研究了积层混合云降水云系的人工增雨、催化条件，找出了合适的催化部位和催化时间。研究表明：2009年5月9日云中存在有利于人工增雨的“可播区”，且云中“可播区”呈不连续分布。

秦皇岛地区干旱趋势分析及人工增雨条件

通过分析秦皇岛地区水资源及人均占有率、气候干旱化之现状及秦皇岛地区降水的特点，发现秦皇岛降水有明显日变化特征（凌晨1～2时和傍晚17～18时降水量较大）。从化学制剂的选择、碘化银成核环境确定、积云增雨的高度判断三个方面提出了人工增雨作业条件，在作业实践中取得了良好效果。

桐庐伏旱时期人工增雨条件分析与应用

通过对桐庐县干旱特征的分析,指出干旱是桐庐县的主要气象灾害,平均高达3年2遇,而夏秋旱占94%。夏季对流性积云是桐庐县人工增雨的主要云系,准确预测对流性天气发生的条件,及时把握有利的增雨作业时机,能起到事半功倍的增雨效益,人工增雨是缓解干旱的有效途径。

夏季积层混合云降水的云特征参数演变及人工增雨可播性研究

为了使FY-2C/D卫星资料反演云系微物理特征参数更好地应用于人工影响天气作业中,利用2010年8月17—19日山西夏季积层混合云降水过程的雷达、卫星、机载云物理探测平台的综合探测资料,对云系演变特征、人工增雨的可播性以及催化效果进行分析。结果表明:云系维持时间达35 h,17日白天到夜间云层不断增厚,云粒子有效半径(Re)稳定变化较小,降水少,云系的自然降水过程较弱,具有较好的增雨作业潜力。8月17日白天云顶温度-10℃,云滴有效半径小于12μm,云系密实,云中过冷水含量丰沛,大粒子与冰晶含量较少;夜晚在高云的播种效应之下,产生较大降水;持续稳定的中低层状云系存在较好的增雨作业机会。综合分析可知,适宜于这次夏季积层混合云降水人工催化条件的卫星判据为:云系厚度大于2 km,云顶温度-10^-20℃,云顶云粒子有效半径小于15μm。

郧西县烟叶主产区一次人工增雨作业分析

本文介绍了2019年4月20-22日、27-29日郧西县烟叶主产区2次增雨过程,从天气形势、增雨潜力预报指标、作业设计、作业过程及作业效果等方面对本次过程进行分析评估。通过此次增雨作业,特别是第2次捕捉机会适时作业,主烟区普降小到中雨,绝对增雨量2.8 mm,相对增雨率达23.1%,土壤墒情基本可满足覆膜移栽。

湖南省一次飞机人工增雨作业的方案设计及效果评估

根据湖南省干旱需求,利用CPAS平台,结合EC细网格资料和MM5模式分别对作业条件等进行系统分析,并对作业后进行效果分析。结果表明,衡阳、株洲及周边地域上空云中云水含量充足,具有较好的增雨潜力。整个过程影响区增雨约32%,面雨量增加0.44 mm,增加水量约792万t,作业后长沙普降小雨,长沙空气质量指数(AQI)达99,空气质量获得比较明显的改善,此次增雨的作业效果较佳。

“催化-供给”云降水形成机理的数值模拟研究

利用含有详细微物理过程的一维层状云模式模拟,研究了2002年4月5日冷锋降水性层状云云系中“催化供给”云的微物理结构、降水粒子形成的环节和微物理过程,并从降水形成的环节和云的结构分析人工增雨的条件。结果说明,“催化供给”云具有显著的分层结构:云内高层是冰晶,下层是雪,接下来是霰和过冷云水组成的冰水混合层,最下方是云中暖区的液水层。作为催化云层的冰水层对降水的贡献约25.5%,冰水混合层为31.3%,液水层为43.1%,亦即供给云对降水的贡献约74.4%。具有“催化供给”云结构的层状云降水形成的主要环节是:冰晶通过凝华增长转化成雪,雪撞冻过冷云水、收集冰晶和凝华增长转化形成霰,霰靠撞冻过程、收集雪过程长大,从而形成可以降落到云的暖区融化形成雨水的粒子,它对降水的贡献较大。凝华和撞冻增长过程是冰粒子增长的主要物理过程,也是雨水产生的重要过程。“催化供给”云体系是重要的人工增雨条件,云中水汽对雨水形成的贡献与过冷云水几乎相当,与过冷云水一样,水汽也是人工增雨的重要条件。

唐古特白刺枝叶形态结构对水分条件的响应

土壤水分是影响植物枝叶形态建成及叶片结构的重要因素。本研究旨在探究唐古特白刺对水分条件的适应规律,为人工诱导不同株丛形态的唐古特白刺提供理论依据。以一年生唐古特白刺幼苗为对象,采取盆栽控水法,设置6个水分处理,即正常供水量W4(以插穗采集地3—8月多年平均降水量为依据,计算得出)、轻度干旱胁迫W3、中度干旱胁迫W2、重度干旱胁迫W1(以W4为基准,分别减少15%、30%和45%)和轻度增水W5、中度增水W6(以W4为基准,分别增加15%和30%),处理10、30、50、70和90 d后,测量各级枝条的长度、节数、节间长度、基径、分枝角度、分枝比,叶片长度、宽度、厚度、长宽比及解剖结构等形态指标。结果表明:轻度、中度干旱胁迫对唐古特白刺枝条生长有明显抑制作用,但有利于枝条节的形成和分枝比的增加;中度干旱胁迫处理后,唐古特白刺叶片出现“复表皮”现象,叶肉中出现黏液细胞。随着供水量增加,唐古特白刺叶片长度、宽度、厚度、长宽比呈增大趋势。轻度增水有利于促进各级枝条生长,一级枝条分枝角最大,试验后期一级枝条分枝角达到43.5°,唐古特白刺株丛由开始的“直立状”逐渐向“半直立状”过渡。中度增水处理的叶片达到最大,叶片长度为21.46 mm、宽度为4.69 mm、厚度为0.47 mm、叶片长宽比为4.62;枝条生长出现徒长现象。

2009年陕西春季层状云增雨卫星观测分析

通过对2009年2月7～8日陕西层状云降水过程的分析,用MODIS极轨卫星资料反演云系微物理特征。结果表明:①2月7日白天云顶温度-10℃,云滴有效半径(Re)为10μm左右,云体较厚,含有丰富过冷水,冰晶或大滴不足;②夜间在有高云参与的情况下,产生了较好的降水;③持续稳定的中低层状云系存在较好的增雨作业机会。用FY2C静止卫星跟踪云系的演变发现:云系维持时间达30 h,7日白天到夜间云层增厚,Re稳定,降水少,这类云的自然降水过程较弱,具有较好的增雨作业潜力。综合分析得到适宜过冷层状云人工增雨作业条件的初步卫星判据为:云厚达2 km以上,云顶温度-10～-20℃,云顶Re小于15μm。为卫星在人工增雨的条件选择上提供了新的应用途径。