基于.NET平台B/S模式的人工影响天气管理信息系统设计与实现

针对目前人工影响天气管理信息系统的现状,结合业务的需要,设计并实现了一种基于浏览器/服务器(B/S)模式的省、市、县一体化的人工影响天气管理信息系统。该系统基于.NET平台,以C++作为主要开发语言,采用ASP.NET技术进行开发,并应用WebGIS技术实现人工影响天气专题信息的地图发布。系统内容丰富,界面友好,具有较强的交互性和可操作性,其应用有效地提高了人工影响天气业务管理的工作效率。

LAPS资料在人工影响天气中的应用初探

通过对LAPS资料应用于人工影响天气的作业天气预测、作业条件判别、作业技术参数确定、效果评估以及云降水数值模拟研究的可行性分析,初步探讨了其应用方法;以个例分析了LAPS的温度场、高度场资料、水汽、云宏/微观产品以及衍生的对流有效位能、抬升指数、对流抑制能量等物理量资料对防雹作业天气过程的预测潜力及其在人工增雨作业服务中的应用效果。结果表明:LAPS资料提供的物理量产品可为人工影响天气作业指挥提供高时空分辨率的数据信息,在防雹作业天气预测上具有一定优势,并可方便准确地确定增雨作业区域、催化部位和催化剂量,从而增强作业方案设计的科学性和可操作性。

高炮火箭人工影响天气安全问题及对策

高炮火箭人工影响天气安全问题关系到此项事业的持续健康发展,也关系到人工影响天气管理部门及其科技工作者的社会形象。从这一认识高度出发,分析了人工影响天气安全事故及其隐患的存在形式与产生原因,揭示了这类事故及其隐患的特征,最后从四个方面提出了解决人工影响天气安全问题的对策。

中国人影专家赴韩国参加第4届人工影响天气国际研讨会

2010年10月21～26日，第4届人工影响天气国际研讨会在韩国大邱召开，来自美国、俄罗斯、日本、韩国和中国的30多位人工影响天气专家出席了此次大会，中国气象科学研究院姚展予、史月琴、陶珥、段婧和湖北省人工影响天气办公室唐仁茂全程参加了此次大会和会后的研讨。

对人工影响天气产业化发展的几点思考

人工影响天气（以下简称人影）是一项高新科技,我国开展这项工作近40年来,坚持试验研究和抗灾作业相结合,逐步实现了人影业务化;但在其业务化的同时,未能有效地实现自身效益,体现商业价值。面向社会主义市场经济,面向二十一世纪,如何依靠科技进步,逐步实现人影业务化向产业化转变,这是我国现阶段人影事业的发展方向,也是摆在人影工作者面前的重要课题。

湖北省人工增雨作业指挥系统的设计与试验

指出了湖北省人工增雨作业指挥系统的流程和功能,说明了人工增雨作业资料的处理方法,着重介绍了作业等级计算方法及划分标准。同时,利用2001年7～8月飞机及地面人工增雨作业试验资料,对其作业等级进行了验证。

湖北省空中水资源开发潜力分析

利用湖北省77个气象站地面气象资料,按照湖北省人工增雨的区域划分,计算分析了湖北省空中水资源分布特征以及人工增雨潜力。结果显示,全省年空中水资源总量为8000~12500 mm,能产生降水的有效空中水资源量为3647~4964 mm,地面自然降水量为851~1523 mm,可开发潜力值为279~370 mm,具有较大的人工增雨潜力,合理开展人工增雨工作,可有效缓解湖北水资源时空分布不均问题。

强冰雹和短时强降水天气雷达特征及临近预警

利用恩施多普勒雷达和常规分析资料,详细对比分析了2007—2008年发生在恩施山区强冰雹和短时强降水天气过程中的雷达产品特征。在此基础上,找出了适合恩施山区强冰雹和短时强降水天气的雷达临近预警指标:选取负温区回波厚度≥7km、CR强中心回波强度≥55dBz、强回波梯度≥15dBz·km^(-1)、45dBz强回波伸展高度≥7.5km、累积液态含水量(VIL)密度≥3.2g·m^(-3)和雷达风廓线1.8～6.1km风垂直切变均值≥2.3×10^(-3)s^(-1)作为强冰雹临近预警指标;当满足组合反射率(CR)强中心回波强度、VIL密度、40dBz强回波伸展高度和雷达风廓线(VWP)上1.8～6.1km风垂直切变值达43.0dBz,1.1g·m^(-3),7.0km和1.9×10^(-3)s^(-1),可以考虑该站点及附近地区进入短时强降水临近预警状态,并利用2009年发生的强冰雹和短时强降水天气过程检验了这些临近预警指标性能。

依据雷达回波自动选取对比云进行人工增雨效果检验的方法

针对对流云人工增雨作业效果的物理检验,提出了一种根据雷达回波参量自动选取对比云并进行效果分析的方法。以多普勒雷达的数据产品为基础,在作业时存在的所有对流单体中,通过比较它们与目标云的生成时间和空间位置,并应用相似离度法判别从其初始生成到作业时的回波参量及其变化特征的相似程度,自动找出对比云,最后给出在整个生命期内目标云的回波参量随时间的变化情况,以及目标云和对比云回波参量在同一时刻和同一发展时期的比较结果。依据该方法,研制了对流云人工增雨雷达效果分析软件。试验证明:该方法实用性较强,能够快速识别出对比云,在一定程度上消除人为判别的误差,提高对流云人工增雨作业效果分析的科学性。

多种探测资料在人工增雨作业效果物理检验中的应用

针对2007年湖北省在鄂东地区组织的4次外场试验作业,应用对流云人工增雨雷达效果分析软件选择对比云的方法,对催化目标云和对比云的多普勒天气雷达参数的变化特征进行了对比分析,并应用X波段双偏振雷达资料、FY2C卫星资料、闪电定位仪、加密雨量站等资料,对催化效果进行了初步分析。结果显示,催化后,目标云发生了比较明显的变化,回波强度、强回波面积、回波顶高、液态含水量、强回波高度等催化后均增大,约半小时内都能达到最强;而对比云增大率比目标云小,或者没有增大,目标云生命期比对比云长。双偏振因子线性退极化比极小值变小,极小值区域面积变大;较大零延迟相关系数的面积也有所增大。FY2C卫星反演云参数不能有效地检验强对流云的催化效果,而对于层状云,云顶高度上升,云顶温度降低,过冷层厚度增大,有效粒子半径维持大粒子水平,云顶黑体亮温下降。闪电频数在催化后也有所增多,主要发生在催化后约半小时内。强回波中心对应的分钟雨强在催化后半小时内达到最高,降雨主要集中在从约第10分钟开始的20分钟内,与对比云相比,目标云降水时间长,降水强度大。

地基微波辐射计对咸宁一次冰雹天气过程的监测分析

利用咸宁MP-3000A地基微波辐射计探测资料对2010年4月12日发生在咸宁的一次冰雹天气过程进行了监测分析。结果表明:(1)在这次冰雹天气过程中,冰雹云中上升气流非常强盛,引起云底高度剧烈波动,同时将底层空气的感热和潜热向上输送导致等温线上抬,并伴随贝吉隆增长和过冷水滴与冰晶消耗等过程,由于这些宏观和微观过程使得整层水汽与液态水含量连续出现下降和上升过程,产生了多峰结构;(2)在4.2—8km高度过冷层的冰雹云中,08时40分—13时的固、液、气混合相态变化非常复杂,过冷水滴与冰粒子消耗过程、贝吉隆过程和过冷水滴与冰晶增长过程交替出现,产生了相对湿度在6km以下低于80%的区域,且液态水含量在4.2—8km高度处出现0.7—1.8g/m3的大值区,从而形成了冰雹生长过程中交替干、湿增长生长环境,非常有利于冰雹粒子群快速累积以及分层增长;(3)利用微波辐射计资料计算分析了MKI、KI、TT和HI四个不稳定指数,这些指数对强对流天气有很好的指示作用,并对强对流天气有一定的临近预警潜力,若选取KI≥38作为该地区强对流天气预警指标,可以提前45min预警第1次降雹强对流天气,且分别提前20、40和42min预警第2、3、4个对流单体影响该地区。

基于多种探测资料对武汉一次短时暴雪天气的监测分析

利用Thies Clima激光雨滴谱仪、MP3000A微波辐射仪、多普勒雷达和人工加密观测资料,分析了2011年2月12日武汉一次暴雪天气过程的演变特征。结果表明:(1)在这次短时暴雪过程中,先后出现了降雨、雨夹雪和纯降雪3个阶段,激光雨滴谱仪监测到该降雨阶段的雨滴谱较宽,最大直径达4.5mm,数浓度比较小,为2～5 429个.m-3.mm-1,雨滴谱型呈双峰型分布特点;(2)微波辐射仪对水汽相态监测显示,08:12-09:34(世界时)期间在1.5～3.5km过冷层比湿维持14～16g.kg-1大值区,之后迅速由雨夹雪过程(仅16min)过渡到纯降雪阶段,在65min内武汉站降雪量达到5.035mm,占整个降雪量的80%以上;(3)雷达反射率因子与粒子谱宽和数浓度密切相关,若后两者越大则对应的雷达回波强度也越大;同时还发现,与微波辐射仪反演的水汽密度、激光雨滴谱仪测得的降水强度也有较好的对应关系,若将这些结合起来对降水的相态变化、强度、量级和持续时间有很好的监测能力。

对流云人工增雨作业等级预报

结合南方对流云人工影响天气作业特点 ,在人影作业判据各项分指标的基础上 ,提出一种综合性判据 ,为基层人影作业提供操作性较强的人影作业指标。通过 2 0 0 1年作业试验 ,将作业等级结论与积云数值模拟结果和实际降水进行分析 ,验证了人影作业等级预报的可行性 。

利用Cloudsat卫星资料分析冻雨天气的云结构

利用Cloudsat卫星资料中的欧洲中心中期天气预报(ECMWF)温湿度廓线、雷达反射率因子等产品结合探空秒数据和地面观测资料从云物理的角度分析了2008年初发生在我国南方地区的一次典型冻雨天气的云结构特征。分析表明:此次冻雨发生时温度廓线上存在明显的逆温层,但有逆温层并不一定出现冻雨,融化层与次冻结层的相对厚度决定着最终的地面降水类型,沿Cloudsat轨迹10个纬距的范围内出现由雨向冻雨、冰粒、雪的过渡。结合湿度剖面发现,逆温层水汽充沛。ECMWF资料与轨迹上长沙站的探空秒数据对比发现,ECMWF的温度产品要比湿度产品有更高的准确性。毫米波云剖面雷达CPR的反射率因子产品显示,此次冻雨有明显的零度层亮带特征,且亮带刚好出现在0℃等温线上界以下,直观地展示出基于经典"融冰过程"的冻雨形成机理。

基于多种探测资料的飞机人工增雨航线设计方法及应用

基于SWAN多普勒雷达产品和FY-2C/D卫星等综合观测资料反演产品,研制了层状云飞机人工增雨飞行航线和对流云(混合云)飞机绕云飞行航线设计方法,并分别应用于湖北省2009年2月5次层状云飞机人工增雨飞行航线设计和2010年4月12日对流云飞机人工增雨绕云航线设计模拟试验。结果表明,飞行航线设计作业区与实际作业区基本一致,设计飞行航线与实际航线也很一致;与对比区相比,催化作业效果比较明显;根据实时雷达回波按照绕云航线设计算法不断修正作业飞行航线,通过音频、图像传输与飞机上作业人员联系,可成功避开强对流云区域并达到最佳催化作业效果。

恩施山区强冰雹和短时强降水天气落区分析

利用恩施雷达资料,对湖北恩施山区强冰雹和短时强降水天气的落区进行了分析。结果发现：强冰雹的右移特征非常明显,当恩施州境内或边境临近地区有新生的中空回波,且回波移动方向上也同时有对流回波滋生时,则两回波源地之间的区域基本可以确定为此次冰雹过程的主要影响区域,新生中空回波向右偏离初始移动方向大约0~60°之间（两处回波源地之间的连线）,一般在1~3h内不断加强形成强冰雹而落下;而短时强降水右移特征不明显,发生短时强降水区域不仅与回波系统的走向和移动有关,还与回波单体移动和传播有关系,其回波系统的移动是对流单体的移动和传播两者的矢量之和,同时根据回波形态及其演变趋势,即可判断短时强降水的落区。

对流云人工增雨雷达效果分析软件的应用

根据雷达回波参量自动选取对比云并进行效果分析的方法,研制了对流云人工增雨雷达效果分析软件。在此基础上,对2008年湖北省12次对流云增雨试验进行了效果检验:发现其中10个个例催化效果良好,具体表现为增雨作业催化后,目标云的物理参数发生了比较明显的变化,回波强度、回波顶高、液态含水量、强回波面积等均增大,约半小时内达到峰值,而相应的对比云回波参量增长幅度比目标云小,或者没有继续发展,大部分对比云的生命史比目标云短。最后,通过综合分析,提出基层作业站点适宜开展人工增雨的催化指标,在实际应用中取得了良好的效果。

基于ArcGIS Engine的飞机人工增雨航线自动化设计算法研究

人工增雨作为应急抗旱和缓解水资源紧张的重要手段,与社会经济可持续发展、生态安全和人民生活密切相关。航线设计是飞机人工增雨作业方案设计的一项重要内容,基于GIS平台自动化设计飞行航线将成为趋势。在传统飞行航线设计方案的基础上,研究提出了基于ArcGIS Engine的半圆弧过渡条播航线、"弓"字形条播航线和"之"字形条播航线三种层状云作业"穿云"航线与一种对流云或层积混合云作业"绕云"航线的自动化设计算法。应用结果显示,四种自动化算法均能够快速有效地设计出飞机航线,取得很好的效果。

武汉市气候变暖与极端天气事件变化的归因分析

根据武汉市1951—2007年间年平均、最高、最低气温与8类年极端天气日数的序列,计算分析其变化趋势及年平均气温与极端天气日数的相关性,引入格兰杰因果性检验法,探讨气候变暖与极端天气事件之间的因果关系。结果发现:(1)近57年来武汉市年平均最低气温增幅为0.45℃/10a,明显高于年平均最高气温0.19℃/10a的增幅,可见气候变暖主要是由夜间气温升高所致;(2)高温和闷热天气事件为增多趋势,其中闷热天气事件最明显,达到2.8 d/10a,而年雷暴、降雪、低温、大风、雾日则均为下降趋势,雷暴、雾和低温事件降幅明显,每10年减少3.0 d、4.0 d和2.1 d。大风和降雪事件,每10年减少1.8 d和1.5 d。暴雨事件波动幅度较小。(3)年平均气温与当年及超前、滞后1～2年的极端天气事件具有高相关性;(4)格兰杰因果性检验结果发现,气候变暖是闷热天气增多和降雪事件减少的原因,同时亦是大风和低温减少的结果。这种因果关系的存在对极端天气事件预测和预估有重要的价值。

基于区域多参量动态对比法的地面人工增雨作业技术优化研究

为了优化地面人工增雨作业技术,提出了区域多参量动态对比法(以下简称K值法),并使用该方法对2015-2017年选取的26次地面增雨作业,从不同参量、不同作业工具、不同作业剂量和不同作业方式等方面进行效果统计检验。结果表明:地面催化作业有较好的增雨效果,作业后3 h内的增雨率为14.4%,2 h时增雨效果最好;不同作业工具比较,火箭增雨速度快且增雨率大,增雨效果比高炮好;不同作业剂量比较,单次高炮作业剂量N≤35发、单次火箭作业剂量21的时效延长1 h,技术优化效果明显。