古田水库地区人工降水试验效果统计分析

1975年和1977年4—7月,在福建古田水库地区进行了由小火箭携带介乙酸(MA)和碘化银(Agl)播云的人工降水试验,采用区域回归随机试验方案,利用统计方法检验效果。试验对象主要是系统天气影响下的降水性层状云和积状云,以三小时时段为试验单元,总共进行了62次随机试验,其中实际作业31次,对比试验31次。试验结果平均增加目标区雨量达40—78.7％,显著性水平α<0.0025。有效区域的范围可延伸到作业点下风方40—60公里远,层状云和积状云的有效范围区是不同的。对比区自然雨量强度小时,试验效果好,随着自然雨强的增大,效果变差。MA和Agl两种催化剂的播云效果,差异不显著。     

闽中雨季区域雨量统计特性及人工影响的效果

本文对福建古田水库地区三年人工降水随机试验的效果,应用双样本回归分析方法作了统计检验。结果发现:(1)区域雨量的四次方根变换正态性很好,拟合度达0.94;(2)区域雨量回归分析中,催化单元与对比单元的余方差不一定相等;(3)三年试验目标区平均增雨量20.3％,平均绝对增雨量1.11(毫米/3小时),显著度a=0.05;(4)在各种天气条件下,以锋面天气的催化效果最好,平均增雨量达70.6％(a<0.05),平均绝对增雨量2.82(毫米/3小时)。其它天气条件下的平均效果都不显著;(5)自然雨量小时,相对增雨量大,它随自然雨量增大而减小,当对比区自然雨强大于3(毫米/小时)时,催化效果就不显著;(6)催化效果大于20％的区域位于作业点下风方10—50公里,宽约20公里的范围;(7)介乙醛与碘化银的催化效果,差异不显著。     

随机试验功效的数值分析

根据自然复随机化法对福建古田地区人工降水试验的统计功效进行数值试验,结果表明,随机交叉设计试验2—3年能以80％的检出概率检验出20—30％的增雨效果(α=0.05),区域控制设计则要试验4—5年才能检验出相应的增雨效果;区域回归随机试验中,不同的统计检验方法:双比分析、多个事件检验和双样本回归分析,其检验功效差别不大,一般不超过5％;分层统计在一定条件下能提高统计功效,如层状云降水,由于其自然变差小,区域相关性高,分层统计其功效显著提高,积状云降水的统计功效则没有改善。区域相关性是影响统计功效的重要因素。     

积状云人工降雨的催化条件分析

一、引言 由于水库蓄水发电和农业抗旱的需要,我们从1968年开始,在浙江省和安徽省南部进行了积状云人工催化降水试验。催化方法是使用飞机撒播精制食盐粉,催化的剂量从每公里几公斤到100公斤不等。为了寻找积状云的有利催化条件,以提高人工降雨的效果,对作业前后云的厚度,云底、云顶的高度与温度进行了观测,并在催化作业的地区配备了装有雨量自记的观测站,一般为10×15公里的距离布设一个,观测降雨的起止时间、雨量和降雨强度。观测方法是先     

吉林省1980—1987年播云降雨的效果检验及其判据

1980—1987年春季到初夏,在外场使用干冰进行了62次播云试验。用事后区域回归窜渡方法检验增雨效果,平均增雨效果为40%,其中积状云催化效果为51%,层状云为31%。根据统计-物理学分析,播云增雨效果与云顶温度,中云云厚密切相关。按照作业判断指标,一般在作业下风方35—60km 处出现最大增雨效果区。另外,用逐步回归和逐步判别法得到了两个估算和判别催化效果的方程。     

福建省古田试验区云系回波特征与人工增雨作业条件分析

利用2008—2012年4—6月古田试验区的新一代天气雷达、探空及地面雨量观测等资料,结合天气形势分析,研究古田试验区云系的回波特征与人工增雨作业条件,结果表明:影响古田试验区的主要天气系统分别为低涡切变、暖区辐合、高空槽和大陆高压。降水云系以积层混合云为主,其次为积状云。天气系统所对应的云系回波类型及降水情况有明显差异,积层混合云的结构有利降水;积层混合云大于25 d Bz的回波面积明显比积状云大,且平均回波顶高和最大回波顶高均比积状云低;积状云的垂直积分液态水含量明显比积层混合云大;积状云和积层混合云的负温层厚度超2 km;积层混合云的最大回波强度、大于25 d Bz的回波面积和负温层厚度与区域平均日雨量有着明显的对应关系。古田试验区积层混合云的作业指标为回波强度大于25 d Bz,大于25d Bz的回波面积S25 d Bz要大于400 km~2,回波顶高大于5.5 km,负温层厚度大于1.5km,垂直积分液态水含量大于1 kg/m~2。     

吉兰泰盐湖火箭增雨技术分析

介绍了吉兰泰地区火箭增雨点、监测点的设定和增雨效果的评估,统计了JFJ型增雨火箭10年增雨资料,初步分析了在层状云与积状云中催化作业对播撒区下游的不同增雨效果,提出了火箭增雨作业时存在的问题以及容易造成的失误,为干旱地区开展火箭增雨提供了一些思路和启示。     

降水自然变异对人工降水效果检验的影响

本文通过对1975—1983年福建省古田水库流域人工降雨区域随机回归试验资料的分析,探讨降水自然变异对人工降水效果统计检验的影响。 分析表明:人工降水效果统计受降水自然变异的影响,这种影响随着试验样本的增大而减小,只有在样本容量无限大时,才可把这种影响视作“偶然误差”。在人工降雨试验中,检出催化效果的概率都是随着样本容量和增雨效果增大而增大,在本试验中,如增雨效果要达到20—30％,在检出率为90％条件下,估计要250个样本。     

冷云中飞机播撒液态CO2的催化效应研究

根据2003年9月17日在延安机载PMS探测作业中观测到的资料,对催化作业区域及可能采集到相应作业信息的下风方影响区域的探测值进行了比较分析,并结合雷达、地面雨量进行了增雨效果检验。研究表明:催化作业下风云影响区的F-100,2DC和2DP的粒子浓度比背景值均有所增加;雷达回波增强,地面雨量增加,飞机增雨作业有一定的效果。     

湖南单块积云高炮增雨随机化试验效果的分析

根据湖南８年夏秋积云随机化高炮ＡｇＩ增雨试验获得的２８块作业云和２０块对比云的观测资料,经雷达回波和降水参数的统计和双比分析表明,催化作业对积云的顶高和面积无明显影响,但可能增加回波强度和降低其强中心高度,使作业积云总降水量增加１７％,雨量增加２８％,雨强增大２４％,降雨持续时间延长７％,但统计样本少,显著度不高。     

高炮、火箭人工增雨效果统计检验方案设计中的几个问题讨论

基于理想化的人工增雨概念模型,分析了地面增雨作业效果检验试验区设计的基本特征,以及作业轮次、云系移动速度、催化云系对试验区中雨量点的覆盖率等因素对效果评估的影响,主要结果为：1）云系移动速度应该作为目标云选取的一个重要指标,它直接影响试验区的长度和作业点的布局,对效果评估也有很大的影响,不同移动速度的目标云系将人工增加的降水分散到不同的区域,增加了效果评估的难度。2）存在一段最短时间的雨量资料可以用于效果评估,它由试验区长度、作业时间和目标云移动速度共同决定。3）分别给出了作业时间与用于效果统计的雨量时间之比、催化云系对试验区雨量点的覆盖率影响相对增雨率的计算公式,据此定量分析了以色列Ⅰ随机试验资料,结果表明要评估出一定的相对增雨率,需要人工催化云系具有较大的增雨量,即较为显著地改变自然降水。     

一次火箭人工增雨作业雷达回波响应探讨

2014年9月28日山东地面人工增雨试验区使用WR-98火箭成功进行一次增雨作业。采用新一代多普勒雷达、探空和自动站10min雨量资料,利用选取对比云和雷达跟踪目标云的方法,探讨了这次人工增雨作业后的雷达响应和地面雨量的关系。结果表明:火箭催化13min后目标云顶开始升高,19min后目标云回波增强了3dBz,25min后目标云VIL从2.5kg/m~2增加到3kg/m~2。目标云所经过的3个雨量站10min雨量具有同样的增大趋势,从时间和地理位置分析这些变化与火箭人工增雨有关。     

层状云系催化增雨的中尺度模拟研究

利用PSU/NCAR中尺度模式MM5研究层状云碘化银催化后的区域外效应.在MM5中双参数显式云物理方案基础上,采用显式方法加入碘化银粒子的成核机制,建立碘化银粒子比含水量和数浓度预报方程.通过增加催化过程的程序模块,建立起一个中尺度人工催化系统.采用三重嵌套到3.3 km格距模拟了一次层状云系大范围降水,此个例-5℃到-10℃上碘化银催化试验结果表明碘化银在高空风的作用下向下风方输送并影响云内的微物理过程,碘化银持续作用时间为3h.大多数碘化银主要起凝华核作用,催化后冰晶增加主要靠凝华过程.催化后3h内在下风方区域80 km到240 km有10％～30％的增雨,出现催化区域外效应.     

基于偏振雷达的积层混合云降水增雨潜力识别方法研究

本文统计分析了北京地区近三年的有效降水,重点研究了积层混合云降水特点并对其分类,发现积层混合云降水出现频次约占总降水次数的61%,其中积层混合云降水以积层连结型和水平混合型为主,二者之和占近80%。重点分析了积层混合云中对流和层云两种不同特点降水类型的宏微观结构,确立了反射率因子Z、温度T、粒子含水量M、催化剂AgⅠ（碘化银）活化率NE和粒子相态HTC（hydrometeor type classification）为人工增雨潜力识别指标及这些识别指标的取值范围,同时也根据研究现状和人工影响天气需求总结制定出人工增雨潜力等级。利用偏振雷达构建模糊逻辑识别算法对积层混合云三种降水类型进行增雨潜力区域识别研究,结果表明:（1）对于播撒碘化银增雨来说,积层混合云的增雨潜力区在垂直方向上可分为上、中、下三层,上层（增雨等级为“不适合”）和下层（零度层及以下）分别受含水量和温度等影响不适合增雨,中间层（增雨等级大于等于“等级一”）是可增雨区域;（2）积层混合云中层云区增雨潜力较小,对流云区可增雨潜力要远大于层云区,开式流场型与积层连结型可增雨潜力要大于水平混合型;（3）当降水云中识别出霰粒子时,其附近的大部分区域会有较好的增雨潜力。通过偏振雷达实例检验和数值模式模拟在积层混合云不同部位播撒碘化银催化试验发现,在增雨潜力较好的区域催化有很明显增雨效果,模拟试验结论与偏振雷达识别增雨潜力区结果也基本一致,说明基于偏振雷达的增雨潜力区识别方法和结果是具有参考意义的。     

方差不相等的双样本回归分析

在人工降水试验效果的区域雨量回归分析中,当余方差不相等时,通常的多个事件检验法就不适用。本文在Welch检验法的基础上,提出了余方差不相等时适用的双样本回归分析方法,并且指出,我们根据双样本回归分析提出的统计量(19),当余方差相等时要比多个事件检验法的统计量(6)有效。 利用双样本回归分析,对福建古田地区人工降水随机试验的效果进行评价。结果表明,人工降水引起的目标区平均相对增雨量随着对比区自然雨量的增大而减小。当对比区为小雨(x′<2毫米/小时)时,催化效果显著(α=0.05),相对增雨量达20—81％,但绝对增雨量不大。只有0.44—1.15(毫米/3小时),而当对比区雨量x′>2.8(毫米/小时)时,催化效果就不显著。     

2010年3月14日河南省飞机增雨作业效果分析

利用天气图资料、河南省自动站降水资料、郑州新一代天气雷达产品等分析了2010年3月14日影响河南省的降水过程,以及当日飞机增雨作业效果,结果表明:由于受高空低槽东移影响,冷暖空气在河南交汇,且水汽输送良好、不稳定能量小,因而河南全省范围内产生了稳定的层状云降水;层状云降水,具备了飞机增雨作业的天气条件。此次增雨作业后,作业区及下风方向的雷达回波强度增强,面积扩大,降水范围及降水量均增大,且增雨效果能维持3 h左右。说明河南省春季,在有利的大尺度天气背景下,K指数在20～24℃,沙氏指数在6～10℃,雷达基本反射率在20～35 dBz,水汽条件较好时,在降水云系发展的区域进行飞机增雨作业效果比较明显。     

鄂西北对流云及其人工催化的三维数值模拟个例研究

该文把三维对流云模式应用于湖北省西北部地区的对流云降水研究和人工增雨试验设计，并和张家口冰雹云个例的模拟进行了比较。模拟结果表明该地区给定季节的对流云主要特征有云底温度（约26℃)。云中上升气流速度中等（最大约18m/s)，初始回波在较暖区1～-2.5℃)形成，云的回波顶高约13km。前期的暖支降水对地面雨量贡献很大。播云的数值模拟结果显示了初始回波出现后约10min回波项高到达-22℃处时，在温度为-2～-6℃层的支的中心部位引进5×105～107个/kg碘化银冰核，使地面降雨只有身长弱增加。湖北西北部对流云中过冷云水偏少，最大仅5g/kg和3.8g/kg,面且过冷云水大值区温度偏高（-2.5℃).催化后云中最大上升气流和地面格点最大雨量值变化不大，有时减少，后期降雨量增加，下风方雨量增加，分布更加均匀，但总雨量增加不多。     

陕西省中北部人工增雨适宜时段及层状云特征

统计分析了陕西中北部1991～2001年4个711雷达站附近15个气候观测站日降雨量大于等于5mm降水过程的时空分布及雷达回波特征。陕西中部适宜人工增雨的时段为2月10日至11月15日，北部为2月25日至11月10日。陕西降雨性层状云0℃层高度变化范围为3．63～5．03km，平均高度为4．65km，融化层强回波区厚度为0．4～1．0km。冷云、暖云降雪(雨)量级较小，不适宜大范围开展人工增雪(雨)作业。适宜人工增雨的稳定性层状云雷达回波特征为：PPI回波结构密实，范围大于30km，雷达回波强度大于等于30dBz，RHI显示云顶高度大于等于5．8km或者融化层明显，强度达30dBz以上。适宜人工增雨的混合性层状云雷达回波特征为：PPI有明显强回波中心，强度大于等于30dBz，15dB回波宽度大于等于25km，回波最大高度大于等于5km；或者融化层明显，雷达观测融化层下挂回波明显倾斜或呈锯齿型排列。     

石家庄的云、降水和水汽特征

应用1972~2003年石家庄17个站的云、降水资料分析了各类云的发生频率及其降水特征,结果表明:全年而言,积层混合云出现频率高,且降水概率、降水率较大;夏季积状云出现频率高,降水概率、降水率大,对两者增雨机会多。应用2000~2004年常规天气图,对造成石家庄降水的天气系统、云、降水、水汽进行分析,结果显示:西来槽、冷切变、东蒙冷涡和华北低涡出现频率较高,造成的降水次数多,实施增雨的机会多;气旋类、西南涡出现频率低,但过程雨量大,降水持续时间长,是人工增雨不可忽视的天气系统;冷涡类降水时间最短,降水强度大,对其实施人工增雨,作业时机的把握很重要。石家庄上空的水汽含量呈单峰型季节变化,空中水汽资源量明显地受到大气环流和天气系统影响。对水汽通量场分析表明,对流层中高层水汽多来自于孟加拉湾和南海,低层水汽主要来自于东海、黄海,地面近地层水汽源多为黄渤海。     

利用雷达回波参数统计特征评定人工增雨效果

１前言测雨雷达是研究人工增雨效果的比较重要的探测工具。以前 ,美国、苏联以及我国南方的福建和湖南省 ,利用作业日与非作业日、作业云与对比云的回波参数统计特征的差异建立回归方程 ,对层状云、积状云进行了很多人工增雨效果检验工作〔１〕。确切地说 ,这些工作都属于物理效应统计检验的范畴。由于我省过去进行这一方面的工作较少 ,本文将对过去几年春季在长春机场配合飞机降雨观测的“７１１”３公分雷达回波资料 ,对比分析其作业前后２个小时的回波参数统计特征及其差异 ,同时分析实际增雨量 ,来探讨人工增雨效果。２资料的收集在长春…