重庆主城区人工增雨对空气质量的影响分析

利用重庆市主城区2004—2008年1-3月和11-12月的降水资料和空气污染指数资料,分析了重庆市主城区24 h降水对空气污染指数的影响,以及实施人工增雨作业对城市空气质量的改善情况.结果表明：在冬半年,主城区降水对空气中污染物有明显的净化作用,对PM10和SO2净化作用要强于NOx;当24 h降雨量大于或等于6mm时,空气污染状况明显改善,当日空气质量基本达标;统计分析人工增雨对城市空气质量的影响,按不同增雨效率计算,在冬半年开展人工增雨作业后,平均可以让城市空气质量达标天数增加3.4-6.2 d.

人工影响天气改善空气质量的机理探讨

本文对人工影响天气改善空气质量的机理进行了详细分析探讨,归纳、凝练、总结出人工影响天气改善空气质量的大气污染物湿沉降清除机制、干沉降清除机制、稀释机制、化学转化清除机制的科学内涵及机制图解,为人工影响天气改善空气质量研究型业务实践奠定了坚实的理论基础。

重庆市低槽云系人工增雨作业概念模型

本文对2014—2015年重庆市人工增雨作业天气过程(包括地面和飞机作业)进行统计,选取其中作业效果较好的21个个例,利用多种气象观测资料进行分析.根据低槽降水过程对应地面影响系统的不同,将降水天气过程分为有冷锋和无冷锋两种类型.低槽冷锋型过程使降雨产生的区域范围较大,重庆市大部分地区都出现降水;低槽无冷锋型过程使降水产生的区域范围较小,重庆的中西部和长江沿线以北的东北部地区出现降水.重庆市低槽云系的增雨潜力区位于500hPa高空低槽前,700hPa和850hPa切变线之间且温度露点差(t-td)≤2℃的区域,有冷锋影响的天气过程增雨潜力区位于地面冷锋后部.低槽云系降雨天气过程增雨作业的时机可以选择在850hPa切变线开始影响重庆市,且700hPa切变线仍位于四川中东部的时候.冬季的低槽冷锋型降雨过程是最适宜进行人工增雨的天气过程,增雨潜力区位于高空3km附近,中西部和东南部地区的增雨潜力比东北部地区好.

长江上游重庆段近20 a降水时空变化特征

全球气候变暖背景下,我国降水分布日趋复杂,气象灾害造成的损失巨大。为满足防灾减灾与水资源管理的数据支撑需求,基于长江上游重庆段近20 a降水数据,利用线性回归、M-K非参数检验等方法,探究降水的时间变化趋势与空间分异特征。结果表明:近20 a重庆市年降水量在875.6—1348.2 mm。时间上,春、秋两季呈明显增多的趋势,其中3月最显著。降水在14 a时间尺度的周期过程线中波动最强,是第一主周期。空间分布上,呈西低东高的特点,在渝西和长江河谷地区降水相对偏少,主要受重庆地形的影响;渝西和渝东北地区秋季降水显著增多。研究结果可为长江流域旱涝灾害防治、水资源开发利用及经济社会可持续发展提供数据支撑,同时可为植被修复与生态廊道保障提供参考。

重庆一次典型飞机人工增雨作业的效果分析

利用MICAPS资料、卫星反演产品和多普勒雷达产品,采用统计和物理检验相结合的方法,对2010年12月15日重庆主城一次飞机人工增雨作业过程进行了效果分析.分析表明,此次飞机人工增雨作业相对增雨率在20%以上,在云系发展开始和持续发展阶段增雨效果好;雷达回波、卫星反演产品均能反应人工增雨催化前后的物理变化,催化作业后1h内引起的物理变化最为明显.反射率因子图上的零度层亮带是把握人工增雨作业时机和部位的重要依据.

气候变化对重庆高温和旱涝灾害的影响

利用重庆地区1961—2006年逐日气象观测资料,研究了气候变化对重庆高温和旱涝灾害的影响。结果表明:重庆区域显著的增暖开始于20世纪90年代后期,突变检验结果显示气温距平的突变出现在1997年。增暖后,极端高温事件发生频次增加趋势明显,高温热浪风险显著上升,极端降水事件发生频次也呈现出显著增加趋势,洪涝灾害的风险不断上升。进一步分析了区域平均各级别降水日数的变化趋势,结果显示小雨和中雨日数减少趋势明显,使得干旱的风险增大。将区域平均气温距平序列分为全球气候变化对重庆区域平均气温的影响和重庆区域平均气温的自身变率两部分,发现在增暖后,全球气候变化对区域气温变化的贡献较增暖前增大。分别计算2006年全球气候变化和区域自身变率对重庆异常气温的贡献,发现2006年重庆异常高温可能是受全球气候变化和区域自身的变率共同作用的结果,但以区域自身的变率为主。

近10年重庆市降雨侵蚀力时空分布特征

降雨侵蚀力是土壤侵蚀研究工作的重要内容之一.基于重庆市32个国家级气象站点2009-2018年逐分钟降雨量数据,统计降雨量和降雨侵蚀力的特征参数,采用反距离权重法和Ward系统聚类分析法,对重庆市降雨量和降雨侵蚀力的年内、年际间的时空变化和分布特征进行分析.结果表明:1)重庆市降雨量和降雨侵蚀力的季节分布差异明显,其中,夏季多年平均降雨量占据全年的50%以上,冬季比例则不足5%.降雨侵蚀力在夏季比例达到70%以上,冬季比例不足1%.2)降雨量呈渝东北片区高、渝西片区低的空间分布特征.降雨侵蚀力高值区主要分布在渝东北的梁平、开州一带以及渝东南的酉阳、秀山一带,低值区分布在重庆中部.3)Ward系统聚类法结果显示,研究区降雨和降雨侵蚀力均可划分为3类,分类结果存在一定差别,但类Ⅰ具有高度区域相似性.同时,降雨分类的地域聚集特征明显,降雨侵蚀力的地域分布相对分散.

重庆主城区冬春季降水强度对大气污染物影响

利用重庆主城区2004-2008年1-3月和11-12月的日平均降水资料和空气污染资料,分析了重庆主城区大气污染物浓度分布和不同等级降水对污染物浓度清除能力,结果表明:当降雨量在5mm以上时,大气污染物浓度明显减少,且大气污染物浓度随雨量增加而增加,但污染物下降幅度与雨量增加幅度的对应关系一般.连续降水的第1天和第2天有较好的湿清除能力,第3天和第4天湿清除能力较差.雨量在1～9.9mm区间,每增加1mm降水对大气污染物的清除率变化最大,10～15mm区间,每增加1mm降水清除率变化最小,几乎没有增加.15mm以上,每增加1mm降水,清除率变化增加.

重庆冰雹气候特征及人工防雹对策

利用重庆34个县1960—2004年的气象志、县志资料及1980—2004年的MICAPS资料,对重庆冰雹的时空分布特征、环流背景、冰雹路径等进行了综合分析。重庆冰雹在空间上存在东多西少的特征,东北部山区是冰雹频发地;近50年冰雹具有"少—多—少-多"的非均匀周期变化趋势,20世纪80年代后明显增多;月际变化呈"双峰型"分布,高峰期为4—5月和7—8月,6月相对较少;重庆冰雹天气以局地对流为主,系统性对流次之,产生系统性对流天气的环流背景分为3类,即低涡型、西北气流型和高空低槽型,其中西北气流型是主要影响系统,约占62%。给出了重庆主要冰雹路径图并提出了人工防雹的对策建议,以提高人影作业的科学性和有效性。

三峡下垫面变化对重庆气象要素影响的数值模拟

利用中尺度数值模式WRF,通过改变三峡库区两次具有代表性的强降水过程中长江下垫面水体和三峡地区地形高度状况,检验三峡库区下垫面变化对重庆主要气象要素的影响.结果表明:三峡下垫面水体的变化并没有引起三峡地区的气温出现明显的变化,水体面积的变化仅在白天对水体附近的气温略有影响;去掉三峡下垫面水体时,地面风速略减小,当加大水体面积时,仅在水体附近风速略有增大;三峡下垫面水体对当地的水汽来源相当重要,当去掉水体时,库区腹地近地层的比湿有较为明显的降低;但是当水体面积扩大一倍后,库区近地层的比湿没有产生明显的变化,仅在水体区域有弱的增大;长江三峡水体的变化对库区附近降水的影响较为明显,特别是三峡库区腹地(即重庆东北部);盆地东部地形高度由于对中低层影响系统移动路径的影响,从而对三峡地区的降雨量级和落区有较明显的影响.

基于聚类分析的重庆市侵蚀性降雨特征研究

基于重庆市32个国家气象站点的2009-2018年逐分钟降雨观测数据,开展侵蚀性降雨的雨量、历时、雨强及降雨侵蚀力特征值分析,探讨研究区侵蚀性降雨时空分布特征及雨情特点。结果表明:研究区多年平均侵蚀性降雨量、历时、雨强及发生次数分别占多年平均降雨量、历时、雨强及发生次数的75%、44%、55%和18%;侵蚀性降雨年内主要集中于5-9月,雨量、历时的年内分布呈双峰变化,雨强、发生次数和降雨侵蚀力年内变化则呈单峰特征;降雨侵蚀力年际变化幅度为-22%~27%。侵蚀性降雨各特征值在空间上表现出明显的区域差异性,主成分聚类分析方法将研究区划分为轻度、中度和重度3类降雨侵蚀区;研究区雨情基于K均值聚类分为3类,类Ⅰ为区域主要雨型,类Ⅲ为降雨侵蚀力最剧烈的雨型,类Ⅱ的雨量、雨强、历时以及降雨侵蚀力则介于类Ⅰ、类Ⅲ之间。

基于GIS的重庆市山洪灾害区划

通过对山洪灾害形成的动力条件、孕灾环境、降水背景的分析,确定临界雨量、地表起伏形态、坡度、年降水量、年大雨日数为影响山洪灾害形成的主要因子,用主成分分析方法建立重庆市山洪灾害区划模型。在ArcGis软件的支持下,采用反距离权重法对各影响因子进行空间插值,并进行栅格图层计算、分割等操作,用自然断点分级法分为高发区、易发区、一般区、低发区,完成重庆市山洪灾害区划。区划结果表明:重庆市多山洪灾害,东北部为高发区,年发生频次多在10次以上;中部东南部为易发区,年发生频次多在8次到10次;西部偏西地区为低发区,年发生频次多在6次以下。

重庆不同天气条件下地基微波辐射计探测特征

利用2012年1月至2014年8月重庆沙坪坝站的微波辐射计和探空数据,通过数值模拟检验微波辐射计的亮温精度,并统计分析晴空、有云和降水天气条件下微波辐射计反演产品的变化特征。结果表明:(1)有云时微波辐射计氧气通道53.85、54.00 GHz亮温与探空观测温度相关性较好;晴空和有云时MonoRTM模拟亮温与微波辐射计观测亮温相关性较好。(2)不同天气条件下,微波辐射计反演温度与探空观测值的相关性都较高,降水时4.0 km以下微波辐射计反演温度明显偏高,有云和晴空时3.8 km以下的温度平均绝对误差小于2℃。微波辐射计反演的相对湿度与探空观测值的相关性较同高度层温度的相关性差,有云时1.0~2.6 km高度反演的相对湿度平均误差很小,降水时4.5 km以下平均误差也较小且稳定。降水时4.0 km以下微波辐射计反演的水汽密度平均误差明显偏大,有云时多数高度层平均误差较小。(3)4.2 km以下降水时08:00微波辐射计反演温度的平均误差较大,有云时08:00微波辐射计反演温度和水汽密度的平均误差均较小。说明微波辐射计反演的大气廓线具有可用性,且在稳定大气环境中反演效果更好。

近46年重庆地区降水资源的变化特征分析

利用重庆地区30个台站近46 a的月降水量资料,对重庆降水资源变化的时空特征进行了统计分析.结果表明:1961-2006年期间,除夏季和冬季降水整体呈小幅度的增加趋势外,重庆地区平均的春季、秋季和年降水整体都呈减少趋势,尤其是秋季降水的减少趋势明显,通过了0.01的显著性水平检验.小波分析表明重庆降水主要存在着准15年的周期振荡.在空间变化趋势上,春季和年降水都表现在除重庆的西北部地区外其它大部分地区呈减少趋势.而夏季和冬季降水都表现在除重庆西部小范围地区外其它大部分地区呈增加趋势.秋季降水量在重庆全区表现为一致的减少趋势,尤其是南部地区的减少趋势通过了0.05的显著性水平检验.

重庆一次超级单体风暴的综合分析

利用MICAPS常规天气资料、卫星和多普勒雷达等资料对2008年6月5日发生在重庆的一次超级单体风暴进行了综合分析。结果表明,该超级单体是在典型的＂上层干冷、下层暖湿＂的大气垂直结构下产生的,产生风雹的区域正好位于低空急流出口区及中低层风速辐合区;多普勒雷达观测表现为典型钩状回波、低层有界弱回波区和＂穹隆＂、中气旋、阵风锋等超级单体特征;垂直累积液态水（VIL）的突然跃增比冰雹降落时间提前2~3个体扫,对冰雹预报具有一定的指示意义;卫星反演的云粒子有效半径的大值区与冰雹落区较为一致;云中粒子半径〉36μm的粒子越多,所占比重越大,降雹的可能性就越大。

利用多普勒雷达产品识别重庆冰雹云指标分析

利用重庆、万州、恩施三部多普勒天气雷达产品,分析了重庆2008-2010年的9次冰雹过程,总结了一些冰雹天气的多普勒雷达回波特征指标.发现当回波强度大于等于50dBZ,回波顶高大于等于11km,垂直累积液态含水量大于等于44kg/m2,冰雹指数出现连续几个实心三角标志,中层具有强的风速辐合或者中气旋时容易降雹;出现三体散射回波等冰雹典型特征时肯定降雹.垂直累积液态含水量越大,大于60kg/m2的强VIL持续时间越长,冰雹直径越大.在冰雹云发展阶段VIL存在≥15kg/m2的明显跃增且跃增后VIL≥50kg/m2,这是冰雹独特的特征,对判别冰雹云有较高应用价值.

重庆主城区大气层结特征及与空气质量关系分析

利用L波段探空雷达数据和地面气象观测资料,统计分析了重庆市主城区大气层结特征及其与空气质量的关系,结果表明重庆主城逆温比例很高,各月均有逆温存在,而且有明显的日、月和季节变化;近地层的相对湿度较大,冬季高于夏季,在近地层到2 000m间存在有逆湿现象;近地层盛行偏东风,风速较小;大气以中性层结占主导地位,而且冬季的混合层厚度较薄;高逆温逆湿频率、低风速、多中性层结和较薄的混合层是造成重庆主城冬季空气质量较差的主要气象因素.

重庆地区夏季一次降水过程及增雨潜力的数值模拟分析

利用国家气象中心GRAPES人工增雨云系模式,选取2008年7月4日重庆地区一次降水过程进行数值模拟,分析了重庆地区降雨天气的水汽分布、云系宏微观分布、云中微物理转化和增雨潜力等特征。结果表明:本次降水大气过程中,重庆地区水汽含量极为丰富,水汽分布与地形分布呈明显的对应关系,低层水汽输送较大,整层水汽通量较高,有明显水汽辐合,云中液态水对地面降水影响很大。西南气流和地形共同作用为重庆地区液态水的形成提供了有利条件,在东北部山区迎风坡处大量水汽累积抬升,易形成丰富的液态水。重庆东北部地区水汽向云水转化较强,过冷液态水含量丰富,冰晶含量少,0℃层附近水汽垂直通量较大,降水效率较低,有较大的增雨潜力。

重庆地区空中水资源的时空分布特征

利用1987—2006年重庆及其周边地区11个站的探空资料,通过计算水汽含量、水汽通量等参量,分析了重庆地区上空水汽含量和水汽输送的时空分布特征。结果表明,重庆地区空中水汽含量在夏季最大,冬季最小;南部、西部较多,北部、东部较少。绝大部分的水汽含量集中在500 hPa以下。重庆地区的水汽主要来源自西边界的西风水汽输送和南边界的西南风水汽输送;重庆大部分地区上空的水汽输送多以辐合为主,尤其在重庆西部地区更为明显,进行人工增雨潜力较大。

2016年5月6日重庆万盛短时强降水雨滴谱特征分析

利用激光雨滴谱仪对2016年5月6日四川盆地东南部与云贵高原交界处的重庆万盛地区一次由地形强迫抬升形成的短时强降水过程进行观测,分析了雨滴谱相关特征值变化情况。结果表明:雨滴谱能够较好地反映本次过程雨量的细节,谱型能够较好地反映对流的生消过程;雨滴的数浓度并不是影响雨强的决定性因素,粒子大小对雨强的贡献同样很重要;大粒子虽然很少,但对雨强的贡献远大于小粒子(如>3mm的粒子在雷达反射率因子中起主要贡献,达到97%);强烈的对流使大粒子在下落过程中破碎形成小粒子;参数Gamma分布能够较好地拟合本次降水过程雨滴谱分布;小粒子的速度谱大于实验典型值,与大粒子在下落过程中破碎形成小粒子有关。