CA-FCM方案与其它几种人工增雨评估方案的比较

对河南省12次飞机增雨作业,分别采用作业区域趋势对比双比分析评估方案、区域趋势相关回归分析方案、区域趋势协变量多元回归分析方案、浮动对比区历史回归分析方案(FCM)、以降水量为协变量的CA-FCM(Cluster-Analysis-based Floating Contro historical regression Method)方案和以降水量和整层大气可降水量为协变量的CA-FCM方案进行效果评估,均得到大于15%的相对增雨量.对结果比较分析表明:协变量由降水量和整层大气降水量两个组成的CA-FCM方案,由于采用了聚类分析提高了对比区和影响区相关系数和引入了整层大气可降水量作为协变量提高了作业区自然降水量估计值的准确性,从而比其它评估方案效果更好.     

一次人工增雨作业中CA—FCM与其他评估方案的比较研究

根据2002年4月5日河南省人工催化增雨作业数据,分别采用作业区域趋势对比双比分析评估方案、区域趋势相关回归评估方案、区域趋势协变量多元回归评估方案、FCM（浮动对比区历史回归）评估方案、以降水量为协变量的CA—FCM评估方案和以降水量与整层大气可降水量为协变量的CA—FCM评估方案进行效果评估。结果表明：协变量由降水量和整层大气降水量2个组成的CA—FCM方法,由于引入了不受催化影响的物理协变量作为控制因子．以及采用了聚类分析提高了对比区和影响区相关性,其评估效果最好,显著水平高于0．05;其他评估方法评估效果较差。     

CA FCM方案与其它几种人工增雨评估方案的比较

对河南省12次飞机增雨作业,分别采用作业区域趋势对比双比分析评估方案、区域趋势相关回归分析方案、区域趋势协变量多元回归分析方案、浮动对比区历史回归分析方案（FCM）、以降水量为协变量的CAFCM（ClusterAnalysis〖CD*2〗based Floating Control historical regression Method）方案和以降水量和整层大气可降水量为协变量的CAFCM方案进行效果评估,均得到大于15％的相对增雨量。对结果比较分析表明：协变量由降水量和整层大气降水量两个组成的C     

聚类分析在人工增雨效果检验中的应用

在前人研究工作的基础上，对非随机区域历史回归试验进行了改进，提出了一种新的试验方案——基于聚类的浮动对比区历史回归人工增雨效果统计检验方法（CA-FCM方法），并与浮动对比区历史回归统计检验方法（FCM方法）进行了比较。通过对河南省春季6次作业进行评估得出：由于CA—FCM方法采用了聚类分析，提高了对比区和影响区的相关系数，及引入了整层大气可降水量作为协变量，所以提高了作业区自然降水量估计值的准确性，比FCM方法有更高的效果评估效率。     

区域趋势控制协变量回归分析效果评估方法研究

本文根据区域趋势控制和气象－物理协变量相关设计了三套非随机化人工增雨作业效果评估方案，个例作用区域趋势对比双比分析评估方案，区域趋势相关回归分析评估方案和气象－物理协变量多元回归分析评估方案，对河南省实例评估计算表明，利用物理协变量作为控制因子，可以提高作业区自然水量估计值的准确度，从而能提高随机化作业的效果评估效率。     

辽宁人工增雨试验区功效研究

采用复随机化试验法对辽宁人工增雨试验区进行功效分析,并通过对基于聚类的浮动对比区历史回归统计检验评估方案(CA-FCM)等几种评估方案的比较,确定了最适宜辽宁人工增雨试验区的试验方案和样本容量.结果表明:在辽宁人工增雨试验区以80%检出概率(0.05显著度)检验出10%增雨效果,区域控制试验和区域回归试验需要400个样本,区域交叉试验、多区双比交叉回归试验、CA-FCM需要250个样本.其中CA-FCM评估方案在相同的样本容量和催化效果情况下,功效值最大,评估效果最佳.     

山东济宁地区人工增雨效果检验

利用国内外普遍应用的区域雨量对比和历史区域回归试验2种增雨效果统计检验方法,分析适用于山东济宁地区人工增雨效果检验的评估方法。运用区域雨量对比试验计算出2次稳定性降水过程增加的降水量,运用历史区域回归试验法计算了2006~2009年济宁地区人工增雨作业的平均增雨量,对2月和4月的增雨效果进行了对比分析。结果表明:效果检验方法的不同导致人工增雨的降水量增加效果差别较大,利用区域雨量对比方法对济宁地区人工增雨效果评估非常实用。     

2009年飞机人工增雨作业抗春旱效益评估

本文介绍了人工增雨作业效益的一种评估方法——区域雨量对比法,以及该方法在实际业务工作中的应用:统计了2009年春季四川省飞机人工增雨的作业情况,采用区域雨量对比法对每次作业进行效益计算,得出每次作业的影响面积、影响区降水、对比区降水、增雨量、增加的降水量等,根据春旱期间的降水情况与旱情缓解情况,对人工增雨抗春旱的效益进行了分析评估,并尝试计算出缩短春旱的持续时间,给出了评估结论,并对该方法的应用进行了讨论。该评估方法对于人工影响天气业务工作,具有一定的实用性和可操作性。      

2009年飞机人工增雨作业抗春旱效益评估

本文介绍了人工增雨作业效益的一种评估方法——区域雨量对比法,以及该方法在实际业务工作中的应用：统计了2009年春季四川省飞机人工增雨的作业情况,采用区域雨量对比法对每次作业进行效益计算,得出每次作业的影响面积、影响区降水、对比区降水、增雨量、增加的降水量等,根据春旱期间的降水情况与旱情缓解情况,对人工增雨抗春旱的效益进行了分析评估,并尝试计算出缩短春旱的持续时间,给出了评估结论,并对该方法的应用进行了讨论。该评估方法对于人工影响天气业务工作,具有一定的实用性和可操作性。     

人工增雨统计检验结果准确度分析

采用自然复随机化方法对人工增雨作业效果检验中常用的4种统计检验方案进行评估结果准确度分析,以“假效果”来反应评估结果准确度,指出影响评估结果准确度的各个因子并对不同统计方案的评估结果准确度进行比较。结果表明：评估结果准确度与作业样本数和历史样本数都有关系,准确度随样本数增多而提高,但随着样本数的增多,准确度的提高将趋于平缓;在相同条件下,区域历史回归试验较其它3种方案评估结果准确度更高,在规定显著度水平下要达到基本相同的评估结果准确度,区域历史回归试验所需样本数最少,其次为双比分析,但序列试验所需样本数最多,对比试验“假效果”区间分布成偏态,不宜用来做效果检验。还介绍了一种较少使用的统计分析方案——回归比率分析法,通过“假效果”分析表明,回归比率法比区域历史回归方案评估结果准确度更高。     

江西省对流云火箭增雨作业个例分析

利用基于日雨量和小时雨量资料的区域历史回归分析方法和基于雷达探测的作业云体单元和对比云体单元的时间序列对比分析方法对江西省两次对流云火箭增雨作业个例进行综合分析,结果表明:两次增雨作业的区域历史回归分析结果均为正效果,且均通过显著性水平检验,但使用日雨量资料和小时雨量资料分析得到的增雨效果差异较大,原因可能是两种雨量资料的时空分布差异较大,火箭作业期间两种雨量资料包含的时间长度不一致;利用雷达探测资料,基于相似理论找出与作业云体单元最相似的对比云体单元,对比分析作业云体单元和对比云体单元在作业前后雷达探测的5个物理量的时间序列变化发现,两次增雨作业中,作业云体单元的5个雷达探测物理量相对于对比云体单元出现了明显的正偏离现象,其中作业云体单元回波体积增加趋势最为突出,增雨效果的物理证据明显。两次对流云火箭增雨作业的雨量区域历史回归分析的正效果与雷达探测的作业云体单元和对比云体单元作业前后时间序列变化的正偏离现象互为印证,较好地展示了对流云火箭作业的增雨效果。     

对流云人工增雨效果检验技术方法及应用

对流云降水时空变差较大,利用WoodleyRosenfeld提出的建立在雷达资料基础上的移动目标单元法对对流云增雨作业进行效果评估。利用塘沽、北京及秦皇岛3部雷达资料,对其进行插值处理,确定移动目标单元识别和跟踪方法,然后在移动目标单元中确定催化单元和对比单元,记录每个单元的物理参量,利用Z-R关系反演降水量,对物理参量和反演降水量做统计分析,定量计算增雨效果的同时提供人工增雨的物理证据。应用该方法对2011年7月24日对流云人工增雨作业效果进行评估,结果表明:催化剂进入云中后使得最大回波强度增强,回波顶高增加,从物理角度证明了催化对增加降水起到了一定作用。利用降雨率对增雨作业进行定量效果分析,结果表明该次作业相对增雨7.69%,显著度检验值0.043,增雨效果较为显著。     

基于区域历史回归法的雷州半岛火箭增雨作业效果检验

利用ERA5再分析资料,区域自动站雨量资料以及双偏振雷达基数据,采用区域历史回归方法,对2020年7月4日雷州半岛火箭人工增雨作业进行物理检验和统计检验。结果表明:作业后作业区域云系云冰含量大幅增加,强回波区面积增大,回波顶高度升高,平均回波强度显著增加。选取1971—2000年作业影响区和对比区逐年7月的平均日降水量资料作为历史样本建立回归公式,结合作业当天区域自动站的雨量资料,计算得出日降水量和作业后3 h累积降水量的绝对增雨量分别为11.07 mm和2.32 mm,相对增雨率分别为51.08%和38.73%,均通过了置信水平为α=0.05显著性检验。因此,雷州半岛开展人工增雨作业对缓解气象干旱,满足水库蓄水等有重要意义。     

霰粒子参数对强对流云降水和催化影响的数值模拟研究

本文利用三维对流云AgI催化模式, 开展了霰粒子密度和落速参数的敏感性模拟试验, 以研究高凇附度时霰粒子参数的选取对催化模拟结果的影响。敏感性试验中对七个霰微物理过程进行了调整。分析发现改变霰落速参数和霰密度, 可以引起3小时模拟的总降水量增加4.9%。催化后改变了敏感性试验中霰落速和上升气流的配置, 并影响到霰碰并云水和冰晶的过程, 及霰融化成雨水的过程。在高凇附度云中如果只增加霰密度而没有增加相应的落速系数, 将使云中霰含量大幅增加。霰参数也影响了自然云和催化云的降水效率。过量催化使得催化云的降水效率低于自然云。增加霰密度的同时也增加霰落速系数, 将使其降水效率高于对照试验, 从而影响催化效果。在高凇附度云中采用大密度和较大下落系数, 并且利用比数浓度平均落速计算霰粒子比数浓度的下落过程, 会使催化效率从25%减少到15%, 极大地改变催化效果。所以在高凇附度的暴雨个例中, 应当采用高霰密度和相应的高霰落速, 否则减雨的催化效果将会被大幅夸大。     

北京层状云人工增雨数值模拟试验和机理研究

在中尺度WRF 模式的Morrison 双参数方案中引入了AgI 粒子与云相互作用的过程,在WRF 模式中实现了催化功能。利用加入了催化方案的中尺度模式对2008 年3 月20～21 日环北京地区一次层状云系降水过程进行模拟和催化试验。模拟自然降水与实测结果一致,分析微物理特征并在所得分析基础上进行催化试验。研究在不同催化剂量、高度和时刻进行试验对降水的影响。结果表明:以20 g 的碘化银进行催化作业,在催化后的前30min 之内,地面雨量轻微减小,最大累积减雨量为2010 t,30 min 后,净增雨量迅速增加,最大累积增雨量达到了3.4×105 t。催化开始阶段的减雨主要是由于播撒AgI 后,云水减少而雪晶增多,导致雨滴碰并云滴,云滴向雨滴自动转化过程的减少以及雪晶碰并雨滴过程的增多,然而空中增多的雪晶尚未下落到暖区融化成雨滴。而第二阶段的增雨则是空中增多的雪晶逐渐下落到暖区,雪晶融化成雨滴过程增多。AgI 的播撒率对降水量有明显影响,过量催化会使雪晶平均质量减少,下落速度锐减,从而雪融化成雨水减少,导致雨量减弱,不同催化高度和催化时间的催化结果表明在过冷水含量比较丰富而冰雪晶含量偏少的区域进行催化,增雨效果显著。     

减弱对流云降水的AgI催化原理的数值模拟研究

在对流云模式中增加了AgI两个预报量,耦合了考虑受水汽过饱度和温度影响的4种核化机制的AgI催化模块,使其具备了对AgI类催化剂的模拟能力,能够研究AgI类催化剂对对流云系统的影响。利用该模式对一次华南对流云降水过程进行了AgI催化数值模拟试验,对人工减缓对流云降水的可能性及原理进行了研究。模拟结果表明,在适当的时机对适当的部位进行大剂量的催化,可以减少总降水量,也可以减少最大降水中心的雨强。当催化浓度达到2×10~8 kg~(-1)时,可以减少32%的降水量,具备有效减缓对流云降水的可能性。大剂量催化后,大量的AgI粒子在冷区核化后,消耗了大量的过冷水。催化后霰粒子的落速和雨水的落速减小。催化阶段由于霰融化成雨水减少而使降水减弱。催化结束后在霰融化成雨水增多的情况下,雨水的蒸发大幅增加,从而导致了降水量的持续减少。AgI在模拟的强对流云中主要以受过饱和度影响的凝结冻结和催化剂长时间作用的浸没冻结这两种方式成核。研究所用催化方法在外场作业中具有技术可行性。