四川盆地云和降水观测科学试验设计与实践

2014—2017年四川地区开展了大范围云系观测科学试验。观测对象以盆地层状云系和积层混合云系为主,积状云(对流云)为辅。本文围绕试验目标、区域、观测要素、观测布局设计、观测方案设计、设备技术参数和典型个例等7个方面进行介绍,根据不同类型云系和降水变化特征,设计有针对性的观测方案,获得了不同类型云系和降水的多尺度连续性观测数据,为四川地区开展云和降水关系研究提供详实的综合型外场观测数据。层状降水云典型个例云高可达8km,云强核心部位的云雷达反射率可达28dBz,径向速度可达-6m·s~(-1),在0℃附近,反射率和退偏振因子LDR上有一条明显的亮带,表现为极大值,液态水主要集中于4.5km以下,随着雨强增大,液水含量增加,降水滴谱分布较窄,随着雨强减小,雨滴谱和速度谱变窄,但小粒径数浓度增加,说明对层状云雨强起主导作用的是雨滴直径,而不是数浓度;无降水层状云典型个例云层厚度为3.2km,云顶约为4km,云雷达反射率不超过0dBz,径向速度不超过5m·s~(-1),层状云内整层水汽含量和液水含量较为稳定,云中主要为液态粒子且粒径偏小、小粒径数浓度较高。     

青藏高原四季划分方法探讨

利用中国气象局国家气象信息中心提供的青藏高原60个测站1961~2007年逐日气温资料,分析常用的四季划分方法在高原的适用性,指出各种四季划分方法的不足和局限,并根据四季持续时间的合理性、物候特征、海拔高度、气候（温度）分布特征等因素提出了针对不同的生产、生活目的而建立的新四季划分方法。探讨认为：（1）根据高原物候特征和气温相结合的方式得到的＂物候四季划分方法＂即＂4℃-12℃-10℃-1℃＂对高原农牧业尤为适合;（2）＂海拔季节划分方法＂对高原旅游和人们衣着尤为适合,海拔季节划分方法把高原分成二个区：海拔4000m以上四季划分方法为＂5℃-12℃-12℃-5℃＂,4000m以下四季划分方法为＂5℃-15℃-15℃-5℃;＂（3）＂生活季节划分方法＂对高原不同区域的生产生活尤为适合,生活季节划分方法将高原分为三个区：Ⅰ区四季划分方法为＂6℃-16℃-16℃-6℃＂,Ⅱ区四季划分方法为＂5℃-12℃-12℃-5℃＂,Ⅲ区四季划分方法＂7℃-7℃＂划分春冬和秋冬,不存在夏季。最后,综合以上各种方法的优缺点,初步定义＂高原普适季节划分方法＂即＂5℃-15℃-15℃-5℃＂为高原总体的四季划分方法,对高原整体的国民经济和政府活动、旅游、人们的衣着、生活生产、季节类产品的销售具有总体的指导意义。     

川西地区一次人工防雹的分析与研究

人工防雹是指为避免或者减轻冰雹引起的气象灾害,在适当的天气条件下,通过人工干预,对冰雹云的物理过程进行影响,实现防雹活动。本文对雅安市汉源县2016年5月6日发生的一次冰雹过程进行人工防雹作业,通过分析人工防雹作业前的天气背景,作业情况和冰雹实况,以及利用雷达、卫星、雨量来分析防雹效果,并对如何提高本地防雹作业效益提出一些针对性的对策建议。      

1961～2007年青藏高原四季开始日期的变化趋势分析

利用中国气象局国家气象信息中心提供的青藏高原60个测站1961～2007年逐日气温度资料,分析了青藏高原近47年来四季开始日期的时空变化特征和年代际变化趋势.结果表明,青藏高原的四季开始日期变化主要表现为春季和夏季的提前趋势,秋季和冬季的推后趋势,其中春季、冬季的变化显著,夏季、秋季的变化相对春季、冬季变化较小,四季开始日期的这种变化在增温明显的1990年代和21世纪初最为明显,并且春季和冬季开始日期的年代变化较大,而夏季和秋季开始日期的年际变化较大.这种变化趋势在空间分布上有所差异,春季和冬季开始日期变化的空间分布相似,春季和冬季开始日期的变化在空间上有相当的同步性而且都属于“中间高两边低”的分布状态,夏季和秋季开始日期变化的空间分布相似.此外,春季丌始日期在1990年代之前整体相对平稳并没有表现出明显的提早趋势,从1990年代开始变得较明显;夏季开始日期的提早变化相对平稳但年际变化较大;秋季开始日期的推迟相对平稳但是年际变化较大,1990年代有较明显的推迟趋势;冬季在1990年代表现出推迟趋势但是并不明显,但是到21世纪初表现出强烈的推迟.     

高原季节转换时期大气环流变化特征

利用1961～ 2007年NCEP/NCAR的再分析逐日资料,分析高原主体上空大气环流的季节变化和受到高原影响的东亚大型环流系统的季节变化,以此证明本文得到的“高原普适性划分方法”的合理性.得到的初步结论概括如下：高原主体上空的位势高度、风场、高空温度、降水的季节变化和高原普适性季节划分方法划分的高原四季变化一致,高原南亚高压、副热带高压、副热带西风急流的三个特征指数季节变化和高原普适性季节划分方法划分的高原四季变化一致,这些结论都说明高原普适性季节划分方法划分的高原四季是合理的;风场季节率（500hPa、100hPa）显著区随高度升高向赤道靠近,风场季节率的变化主要和东亚季风的变化有关,大气环流系统季节率的显著说明了大气环流的季节变化,同时也证明了高原普适性季节划分方法的合理性.     

利用FY-4A卫星反演产品对飞机增雨作业的分析

本文利用FY-4A卫星反演的云降水微物理特征参数,分析了2018年10月8日的一次飞机增雨前层状云的微物理结构和特征参数变化,得到四川盆地秋季层状云增雨潜力区的分布,结果表明:①此次作业过程,四川盆地大部分地区覆盖中低云,局部有高云,中低云含有丰富的过冷水,云底粒子较小10～15μm,主要通过凝结过程增长;②此次作业过程,云系随时间的演变特征为从中午到傍晚,云层加厚,云顶升高,粒子有效半径增长,有大片过冷水区,但是缺乏大滴和冰晶,降水不充分;③在无高云配置下,中低云区产生的地面降水较小,而有高低云共同配置和粒子有效半径较大的地区,降水更为充沛;④利用统计检验中的区域对比分析、双比分析和区域历史回归分析方法对本次飞机增雨进行分析后表明,对具有丰富过冷水区的中低云进行人工引晶后,绝对增雨量分别为1.81mm (对比分析)、1.26mm (双比分析)、1.69mm (区域历史回归分析)。利用FY-4A卫星反演方法能够提供云和降水高时空分辨率的物理特征参数演变,丰富了云和降水宏微观物理信息,为人工增雨判别增雨潜力区和准确把握增雨时机提供了一种新的方法。      

如何规范地面人工影响天气作业安全事故调查

为有效解决人工影响天气安全事故调查组织不够严密、调查方法不够完善、调查程序不够简明、调查报告撰写不够规范等问题,增强安全事故调查的科学性、规范性和权威性,运用现代安全管理原理,依据相关法律、法规和业务技术标准,在分析作业安全风险隐患与防控措施、研究安全事故的性质和分类的基础上,从"遵循调查原则、确定调查主体、优化调查流程、明确调查职责、掌握调查方法、科学分析事故、提交调查报告"等7个方面,提出了规范安全事故调查的建议,这将对今后的安全事故调查工作具有重要的指导意义。     

四川一次超级单体风暴的多普勒雷达观测分析

利用常规天气资料和多普勒天气雷达等资料对2015年7月27日发生在四川资阳的一次伴随冰雹大风的超级单体进行综合分析。结果表明:(1)该超级单体具有较大的CAPE值,适宜的0℃层和-20℃层高度,有利于雹粒的增长,为大暴雨和冰雹提供了不稳定能量。(2)此次风暴具有超级单体风暴的典型特征,在雷达反射率因子上,中低层有“钩状回波”、弱回波区、三体散射长钉,中高层有回波悬垂现象,速度图上是气旋式流场,后发展为中气旋,中气旋首先出现在中低层,随后向上向下发展。(3)垂直累计液态水含量(VIL)在发生冰雹前会有一个跃增变化,在30分钟内从5kg/m2跃增到75kg/m2,VIL跃增变化提前冰雹发生,对冰雹具有警示作用。(4)三体散射长钉是预示冰雹的一个重要特征,此次风暴的三体散射出现在高度5~10km,只在2个体扫时间内出现过。      

基于雨滴谱的增雨作业微物理特征分析

针对2018年3月16—17日四川盆地西北部一次典型层状云降水天气过程,利用云模式、卫星、雷达、探空等资料,分析了人工增雨作业条件和物理响应。同时,基于雨滴谱观测数据开展了人工增雨作业微物理特征分析,重点研究了粒径速度谱分布特征。结果表明:人工增雨作业后,不同粒径、不同粒速的粒子数变化明显,大滴粒子显著增多,雨滴谱变宽,0.437～1.625mm粒径谱和1.5～5.2m/s速度谱明显变宽;同时,粒径和粒子速度无明显跃变,区间值分布相对集中在粒径0.312～2.125mm、粒速1.1～6.8m/s,人工增雨作业对降水粒子的粒径和粒子速度改变有限。人工增雨作业影响时段,降水强度和雨含水量以及总数浓度和有效粒径,依然保持与自然降水时段各自峰值、谷值、震荡态势的一致性,人工增雨作业不改变各物理量之间的相关性。     

基于SRTM数据的波束遮挡能量耗损率计算方法和效果分析

地形对波束遮挡是影响雷达观测资料质量的重要误差源之一。基于SRTM数据的雷达波束遮挡能量耗损率方法是根据雷达站地理位置及其周围一定范围内的地形信息,计算出探测目标时波束能量的耗损百分比。可以用于对雷达波束能量遮挡进行定量订正,提高雷达基数据质量控制精度。本文详细介绍了波束遮挡能量耗损率计算原理和方法,并利用晴空回波特点分析了波束遮挡对雷达回波强度的影响;提出雷达回波概率特征方法,通过建立北京CINRAD/SA雷达样本数据集,统计得到不同仰角层的概率空间分布,并与波束遮挡能量耗损率进行对比分析。结果表明:雷达波束遮挡能量耗损率与实际雷达回波资料统计的概率空间分布有很好的一致性。