六盘山地区大气水汽的时空差异与驱动因子分析

为有效开发六盘山地区空中云水资源,提高人工增雨的科学性,需掌握该区域大气水汽的时空分布特征及其原因。利用1989—2018年六盘山地区国家基本站降水观测资料和同期欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)第五代大气再分析资料(ERA5),分析该区域大气可降水量、比湿、相对湿度、水汽通量等大气水汽要素的时空变化,并从水汽输送、地形作用、浮力频率的影响等方面分析六盘山不同地区水汽条件及降水差异的原因。结果表明:一年中绝大多数时间六盘山山顶及东坡大气水汽条件均优于西坡,大值区主要集中在六盘山系主峰附近,并具有明显的季节变化特征。六盘山东坡,受地形抬升作用引起500 hPa辐散、700 hPa辐合的动力场,在夏季最明显,冬季最弱;浮力频率冬季最高,夏季最低;东坡更高的浮力频率及更陡峭的地形,使重力波效应更为明显,具备更有利的垂直上升扩散条件及更大的降水潜力。

五台山区地形雨减少对水资源量的影响

海河流域水资源量减少的原因倍受关注,以五台山地区为例分析地形雨减少对水资源量的影响,分析五台山站与山下周边的5个站点年降水量之比——地形强化因子(Ro)的减少趋势以揭示地形雨的减少;并利用水热耦合平衡方程定量评估地形雨减少对该地区水资源量的影响。结果表明,近50年间Ro减少了0.53(27%),即地形雨大幅度减少;导致南庄水文站控制的五台山地区天然年径流量减少了1.9亿m3/a,占径流总减少量的70%,为多年平均年径流量的26%。中国很多地区的降水观测站网都缺少位于山上的雨量站,难以估计山区地形雨的减少,导致根据降水进行径流计算时,会低估水资源的减少量。

黄山山脉地形对暴雨降水增幅条件研究

利用103个自动气象站、6个人工观测站资料和5km×5km局地分析预报系统LAPS资料,分析了黄山山脉的日雨量和短时雨量极值分布,发现日雨量极值分布与地形关系密切。运用凝结函数、水汽收支和增幅系数方法诊断并计算了暴雨的地形增量,结果表明,降水系统经过黄山山脉时,扰动加强是降雨增幅的主要原因。扰动风场辐合与地形高度有利配合形成的地形抬升速度是降雨增幅的主要动力因子,地形抬升导致的水汽垂直通量和水平通量辐合是降雨增幅的直接原因。

六盘山地形云人工增雨技术试验设计

六盘山脉地处青藏高原东部延伸地带,连接秦岭,南北逶迤200 km,分水岭平均海拔2500 m,最高主峰海拔2942 m。六盘山南部重叠的峡谷是泾河的主要发源地,另外还有两条河流均发源于此。六盘山山脉形成的“南北走向山墙”对于不同类型的天气过程而变得复杂,特别是地形云形成过程中水汽场、气流场受山脉地形的影响形成了独特的地形云特征。为此,在西北人工影响天气能力建设工程中增加研究试验项目,开展地形云自然降水研究和人工增雨试验。在地面人工增雨作业能力、人影作业指挥系统、云物理试验基地等方面开展试验,提供或验证工程设计,解决各项建设任务在实施和运行中存在的技术难点和有关问题,实现工程所建各项设备设施的科学应用,发挥工程建设的最佳效益。介绍了六盘山地形云人工增雨技术试验情况,包括外场试验设计、试验方案、试验过程和初步的试验结果。试验结果获得了六盘山地形云分类和强对流发展规律,能够为中部、东南、西南等区域人工影响天气能力建设工程提供站点位置设计、调整提供技术依据。