答疑解惑

人工影响天气会污染环境吗 人工影响天气是微物理过程,而不是产生新物质的化学变化过程。人工影响天气作业中经常使用的干冰、液氮、碘化银等催化剂并不会造成环境污染。干冰、液氮汽化后成为二氧化碳和氮气,它们本身就是空气的组成部分,对环境不会产生影响。碘化银中的银离子是重金属,但碘化银用量极小,分散在很大的区域里面,单位体积的含量微乎其微。     

中国气象科学研究院人工影响天气研究进展回顾

中国气象科学研究院人工影响天气研究, 在过去的40多年中, 围绕人工增雨技术与外场试验、雹云物理与人工防雹、雾结构观测与人工消雾、云的宏观结构与云图、云降水模式与数值模拟、云物理室内实验与催化剂及催化技术等方面开展了大量的研究工作, 取得了丰硕的研究成果, 很多研究成果在我国人工影响天气业务实践中已经得到广泛的应用, 发挥了实际效益。     

机载碘化银（AgI）播撒器的使用与维护

在人工影响天气外场作业中，为了得到更好的人工增雨催化效果，根据实际天气云层条件，今年我办采用了液态二氧化碳（LCO2）和碘化银（AgI）两种催化剂相结合的催化方式进行人工增雨作业。机载碘化银（AgI）播撒器是我办研究人员参照美国的“Lohse—WMI”机载碘化银（AgI）播撒器而研制的一套新的播撒设备。它适用于层状云和积云的人工催化播撒，     

云降水和人工影响天气催化数值模式的发展及应用

对云降水和人工影响天气催化数值模式的发展和应用进行了概述。云降水模式包括总体水模式和分档模式。催化模式分为成冰剂、吸湿性催化剂和致冷剂催化模式。部分云模式和催化模式与中尺度天气模式实现了耦合。云降水模式在人工影响天气中得到了广泛应用,并在人工影响天气外场业务作业中发挥了重要作用。     

云降水物理和人工影响天气研究进展和思考

云降水物理和人工影响天气密不可分,云降水物理为人工影响天气提供理论基础,人工影响天气是云降水物理一个重要应用领域.目前我国人工影响天气规模、经费投入已达世界之最,人工影响天气工程正在建设之中.论文简要回顾了我国云物理研究和人工影响天气的发展过程,评述研究工作取得的进展,思考我国人工影响天气在新形势下进一步的发展的问题,显得尤为重要.几十年来,我国开展了一系列云雾降水的外场观测研究和人工影响天气的外场试验研究,云和降水物理以及人工影响天气的理论和技术研究不断取得进展,数值云模式和中尺度模式的模拟研究水平有了长足的进步,在云和降水物理过程和降水机制研究、云的微物理结构、云水资源和人工增雨潜力评估、催化条件预测、催化剂和催化技术等方面取得了显著进展.论文最后指出,目前的人工影响天气需要加强人工影响天气核心技术研究,并提出了需要进一步研究的云和降水物理中的有关科学问题.     

基于中兵新型数字化火箭的防雹增雨试验

基于中国兵器科学研究院研制的新型数字化火箭作业系统,选择威宁和清镇作为试验点,开展人工防雹增雨外场科学试验,研究其应用于人工影响天气作业的潜力。通过分析2011—2013年试验数据,中兵火箭具有作业覆盖面大、催化能力强的特点,对发展中的雹云有较好的抑制作用,可用于实施人工防雹作业,更好地服务于农业防灾减灾,但增雨方面的效用及对作业时机的把握还需进一步研究。     

碘化银冷云催化剂的改进设想

碘化银是一种应用比较广泛的人工影响天气冷云催化剂，广泛地应用于人工增雨和人工防雹，但是通过实际作业和室内实验我们发现常用的碘化银催化剂还存在一些不足之处，主要表现在成核率和成核阐温方面，本文旨在根据常用碘化银在催化应用中的不足，利用当前较流行的纳米技术和纳米材料的生产工艺，通过理论分析和初步的实验结果，阐述碘化银冷云催化剂的改进方案。     

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。     

防雹工作对降水强度和降水量的影响

在评价防雹总效果时,现在的看法认为不仅要考虑防雹后所得到的收益,而且也要考虑用成冰物质播云引起副作用的问题。本文就防雹工作中引起影响降水状况和降水量的问题进行仔细探讨。作者从两方面来研究这个问题:一方面,研究播撒成冰引晶剂对单个作业云的降水量和强度的影响;另一方面,集中研究在防雹作业期间对防雹所在地区和其附近地区以及位于催化云主要移动方向上的地区的降水总量的影响。根据高山地球物理研究所北高加索防雹队的工作,通过对雷雹云演变雷达观测资料的分析,可以确定用碘化银和碘化铅等成冰剂进行影响后作业云的参数有以下的变化规律。作业(4—5分钟)后,由于冰晶化放出潜热,雷     

基于火箭和高炮真实催化轨迹的一次对流云消减雨的数值模拟

效果评估仍是人工影响天气研究面临的困难问题，数值模式在催化效果的评估方面有望发挥更大作用，建立能够模拟真实催化过程的数值模式是一条可行的途径。本文对一套三维中尺度催化模式进行了改进，采用了新的碘化银核化计算方案，在模式中增加了人工冰晶预报量及相关微物理过程，并实现了对地面火箭和高炮作业方式的仿真模拟。使用改进后的模式，采用500 m的水平分辨率，模拟了2019年9月1日华北地区一次对流云系的人工消减雨作业过程，对催化作业的消减雨效果进行了数值评估，并对碘化银在对流云中的核化特征及其催化作用机制进行了分析。结果表明：（1）催化作业对目标云系的雷达回波强度产生了一些影响，催化导致较多降水粒子滞留在高空，使得云体上部的回波强度略有增加，云体中下部的回波强度减弱，但催化作业并未改变目标云系雷达回波的自然演变趋势。（2）催化作业达到了一定的消减雨效果，作业区下游出现大面积减雨区，降水总量减少，降水强度减弱，局地最大减雨量为0.27 mm，主要影响区的平均减雨率为5.1%。（3）碘化银催化剂主要的核化方式为凝结冻结核化，其次为接触冻结核化。（4）催化作业造成了过量播撒，人工冰晶的成长占据竞争优势，...     

Some results of activities on the improvement of weather conditions over metropolises

Some results of activities on cloud seeding operations to modify the weather conditions over metropolises are given. The main objective of these activities was to dissipate the clouds and to decrease or to stop the precipitation on the territory under protection during the political, cultural, or sporting events. Up to 12 aircraft specially equipped with the measuring equipment needed to carry out the cloud seeding, with the Land-Aircraft-Land radio data transmission system, and with the cloud seeding means were used to fulfill the works on the weather modification. The liquid nitrogen, “dry ice”, silver iodide, and coarse-dispersion powder were used as the reagents for the cloud seeding. To control the aviation works and the results of the cloud seeding, the ground-based automated meteorological radar systems were used. The results of more than 40 large-scale operations on the improvement of weather conditions carried out since 1995 in different regions of Russia and near abroad indicate the efficiency of the methods and technical means of cloud seeding developed by the specialists of Roshydromet to modify the atmospheric precipitation.     

人工影响天气飞机播云作业有效催化范围的模拟评估

针对人工影响天气飞机播云作业效果评估需求,提出一种基于拉格朗日粒子扩散模式FLEXPART-WRF的催化剂催化范围模拟评估方法.以典型催化剂碘化银为例,开发催化剂物理化学特性参数清单模块,结合飞机播云特点和模式源项特点,将飞机不规则线性播撒方式离散化为连续移动点源播撒方式,实现模式对飞机播云的模拟能力.通过对一次飞机播云作业的模拟试验,证实了模拟评估方法的可行性和有效性.     

Environmental aspects of cloud seeding

The estimates are presented of the possible level of environmental pollution with reagents resulting from precipitation modification by cloud seeding. It is demonstrated that the amount of reagents (crystallizing reagents based on silver iodide (AgI), cooling reagents, and powder reagents) injected to the clouds does not exceed the level of inflow of these chemicals to the atmosphere from natural and anthropogenic sources. These data and the data on the pollution level in the areas where AgI is actively used, allow stating the extremely low impact of cloud seeding on the environmental pollution. No change in the precipitation regime was detected in the regions adjoining the areas where weather modification experiments on the meteorological protection of megalopolises were conducted.     

The spatial distribution of deposited seeding material in the Earth boundary layer during weather modification

Cloud seeding projects may have the time scale of half a century and cover the planetary-scale surface. Such activities among the positive also have negative consequences that include environmental pollution. Year after year cloud seeding over certain areas could produce large amounts of seeding agents washed out in precipitation. The sampling of these deposits is therefore important, but not applied in large space and time scales due to a high cost. As an alternative, the cloud seeding project measurements may be used for finding the deposit spatial pattern and locations of its maximum. In this study, we established the method for finding the spatial distribution of deposited silver iodide over a selected area after hail suppression using the observed characteristics of seeded hailstorms. The estimation of the silver iodide deposit maximum is 155?μg?m^?2 during a 6-year period. Our findings agree well with those obtained from sampling silver content in precipitation during the other convective cloud seeding experiments. On the other hand, our method gives an answer of where to place the samplers, and hence more detailed chemical analysis and monitoring can be done in the future. The proposed methodology may be applied for any other target area and cloud seeding scenario.     

催化对降水区域外效应的中尺度数值模拟

The Fifth-Generation NCAR/Penn State Mesoscale Model (MM5) has been used to investigate the extra-area effects of silver iodide (AgI) seeding on stratiform clouds performed at the supercooled layer.A bulk two-moment microphysical scheme and the new software package for silver iodide are incorporated in MM5.Extra conservation equations are applied to trace the seeding agent,which is transported along the flow field and interacts with the supercooled cloud fields.In this study,the model was run using three nested grids,with 3.3 km × 3.3 km horizontal resolution in the finest grid.The model results showed that seeding with AgI at the 5 to 15℃ levels had microphysical effects on the simulated clouds and that the simulation produced a longer-lasting seeding effect because of the transport of the seeding agent by upper-level winds.Most of the AgI particles acted as deposition nuclei,and the deposition nucleation process contributed mostly to additional cloud ice formation in this study.The results showed that more precipitation results from seeded than unseeded case,and the precipitation was redistributed downwind of the target.Augmented precipitation (varying from 5% to 25% downwind) was confined in space to within 250 km of the seeding target and in time to the 3-h period after initial seeding.     

一次浙江对流云催化数值模拟试验

为了研究吸湿性催化剂、碘化银催化剂及两者的联合催化效果,利用双参数三维对流云催化模式,对浙江南部一次对流云降雨过程分别进行盐粉暖云催化、碘化银冷云催化和冷暖混合催化试验,对比研究不同催化方案对对流云降雨的可能影响。结果表明:盐粉催化导致先增雨后减雨,主要通过盐溶滴与云滴碰并增长,及雨滴碰并和霰粒子碰冻过程消耗。在上升气流区和降雨前期进行催化的增雨效果更好,30 μm粒径的盐粉催化剂量为12.5/L时,可增加降雨量17.8%。在降雨过程的不同发展阶段进行AgI催化,表现出先减雨后增雨的催化效果。盐粉和碘化银的联合催化,由于两者催化效果的不同步,使得不同吸湿性催化剂和碘化银催化剂量配置会导致不同的催化效果。当30 μm的盐粉,催化剂量12.5/L,联合碘化银100/L的冷区催化,可取得19%的增雨效果。     

暖底对流云催化的微物理和动力效应的数值模拟

为加深理解暖云底对流云降水形成的微物理机制,调查对这类对流云实施碘化银催化所能产生的微物理和动力效应,本文使用三维对流云模式(包含6种水成物:云滴、雨滴、冰晶、雪花、霰和冰雹),对2004年7月8日发生在我国江淮地区的一例对流云进行模拟,并开展碘化银催化试验。结果表明:(1)模式能够较好地模拟出实测风暴的回波结构。(2)云雨自动转化和霰粒子融化是两个最重要的成雨机制,产生的雨滴占雨滴总数量(质量)的67%(19%)和18%(57%)。(3)对流发展初期在主上升气流区进行的催化试验表明,对本例对流云播撒碘化银能够同时获得增雨和减雹的正效果。(4)催化增加的霰粒子通过竞争机制抑制了前期冰雹的形成,但增强了向雨滴的转化(通过融化机制);催化也促进了二次对流的发展,增加了入云的水汽通量和云水含量,加强了后期的云雨自动转化及碰并增长,导致后期的雨和冰雹增加,并使地面降水分布发生变化。这些结果表明,对暖底对流云进行碘化银催化能够产生微物理和动力效应。     

大气冰核谱分布对对流风暴云人工催化影响的数值模拟研究

2002年9月在青海省河南县人工增雨综合试验基地开展了人工增雨外场综合观测试验.根据这次实验得到的大气冰核资料,以及文献给出的另外两组常用的冰核资料,利用中国科学院大气物理研究所研制和发展的三维对流云人工催化数值模式,讨论了3类不同大气冰核谱环境对模拟对流风暴云人工催化增雨效果的影响,模式中还考虑了国内人工影响天气部门常用的RYI-6300型和WR-1B型人工增雨防雹火箭播云弹道的差异.模拟结果表明,3类不同大气冰核谱环境对模拟对流风暴云的宏观和微观参量分布结构有很大影响,在这些对流云中进行火箭播云催化试验得到的播云效果也有很大差异.大气环境中高温冰核浓度低,而低温冰核浓度高时,对流风暴云人工催化将导致云中冰晶过量,不利于对流风暴云降水增加.在大气环境中高温冰核浓度较高,并且低温冰核浓度较低时,对流催化风暴云可获得最高的人工增雨效果.在青海试验区的大气冰核谱环境下,火箭催化对流风暴云增雨有一定效果.对不同地区进行人工增雨作业时,了解清楚当地大气冰核的基本背景状况对于正确地评估播云效果非常重要.文中还给出了导致这些结果差异的物理解释.     

中尺度碘化银催化数值模式在人工影响天气业务中的应用试验

数值模式越来越多地应用于人工影响天气业务工作中。文中着眼北京地区人工影响天气业务对数值模式预报的需求,结合地基作业的特点,初步进行了碘化银（AgI）冷云催化数值模式在人工影响天气业务中的应用试验。试验采用同化了多种观测资料的北京睿图快速更新和多尺度分析预报系统-临近子系统（RMAPS-ST,Rapid-refresh Multi-scale Analysis and Prediction System-Short Term）的预报结果做为初始场,运用耦合了冷云催化模块的中尺度数值模式WRF（Weather Research and Forecasting Model）进行冷云催化数值试验,催化模块添加在Morrison双参数微物理方案中,考虑了水汽在人工冰核上的凝华核化、凝结冻结和接触冻结核化过程,模拟范围覆盖北京地区所有的地面作业站点以及华北人工影响天气飞机作业区域。业务试验包括运行对照试验以判定具有催化潜力的地基作业站点及催化信息、进行预催化模拟和实际作业后的催化模拟。个例应用显示,冷云催化数值模式的业务试验可以预判未来一定时段内人工影响天气相关物理量场的变化及作业效果,可为前期人工影响天气地面作业方案的制定提供参考,后期可进行实际作业信息输入进行催化模拟,对比验证与分析可以改进和优化流程算法,不断提升制定地面作业方案的科技水平。