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?...     

碘化银冷云催化的数值模拟研究

利用加入碘化银冷云催化模块的中尺度数值模式WRF对2014年5月9一11日发生在华北地区的一次降雨天气过程进行了增雨催化数值模拟研究。模式的催化参数根据实际增雨作业信息进行设置,探讨了增雨的效果和机理,并针对催化高度和催化剂量进行了两组敏感性试验。结果表明:在高度5~6 km,温度一20~一15℃左右的冷云区位置引入碘化银冷云催化剂可使地面降水量显著增加。地面增雨开始于作业后30 min左右,70 min左右达到最大,90 min后出现减雨,110 min后减雨效果大于增雨。增雨机制主要为:碘化银的播撤使融化层之上云中的过冷水含量显著减少,冰雪晶的含量增加,雨滴碰并雪的过程和雨滴捕获云滴的过程增强;增加的雪晶下落到暖区融化成雨滴的过程增多,最终造成地面降雨量的显著增加。从微物理过程的量级来看,雪晶粒子的融化是导致降水增加的最主要过程。不同催化高度和催化剂量的敏感性试验结果表明,针对这次过程在过冷云水丰富,温度较低而冰雪晶含量相对较少的高度进行催化效果较好。继续加大催化剂量,可以起到更好的增雨效果。     

基于MICAPS 3核心的人影业务平台设计与开发

文章主要介绍了基于MICAPS 3.2系统框架的人工影响天气业务平台的设计与开发.首先介绍了MICAPS 3.2的主要功能、模块设计特点以及主要的系统接口情况.其次介绍了人工影响天气的工作流程、工作内容以及主要产品并指出不同类型的数据在该系统中的交互方法.最后,针对人影工作特点设计菜单和界面布局,完成系统开发设计,并展示了开发完成后人影业务主要产品的例子.     

冷云人工增雨催化区的探空判据

为解决冷云人工增雨催化前没有微物理资料确定人工增雨潜力区的问题,文中利用加密探空资料,根据发生贝吉龙过程的条件,分析了适宜冰晶增长的区域和冷云可播区,提出了冷云人工催化的宏观判据。适宜冰晶增长的区域先于降水在高层出现,降水开始时在-1℃层以上存在深厚的冰水转化区,这一区域自高空向下随天气系统自西向东传播。文中还构造了增雨潜力系数和结束冷云催化的判据。降水过程后期根据可播区、准饱和层的分布判断是否继续进行冷云催化。该宏观判据易于在人工增雨作业中使用。     

高炮、火箭人影催化作业云层高度的确定

通过对碘化银的成核机理、高炮火箭撒播特点以及对不同类型云的特征分析,确定了使用高炮、火箭进行人影作业时云顶温度和人工增雨炮弹炸点及火箭播撒催化起点的温度:作业催化云层的云顶温度应处于-10～-24℃,最适宜为-15～-20℃;对层状云进行播撒催化,人工增雨炮弹炸点的高度应在-10～-15℃温度层,用火箭进行播撒作业时,起始播撒点的高度应确定在-10℃温度层;对积状云进行催化作业,人工增雨炮弹炸点的高度应选在-4～-10℃温度层,火箭起始播撒点的高度应确定在-4℃温度层.     

基于ArcGIS的人工影响天气综合分析平台

人工影响天气业务涉及大、中、小、微尺度各种资料分析,信息种类繁多,类型复杂,需要一个强大的综合分析平台的支持。文章介绍了基于ArcGIS的人影综合分析平台(WMicaps)的总体设计目标、软件框架、数据标准化、系统数据库、平台主要功能以及主要采用的技术方法等。该平台是针对人工影响天气作业研究设计的系统,主要用于人影综合分析处理、决策指挥、效果评估以及高炮、火箭增雨防雹服务等。     

人影决策指挥地理信息平台的建立和应用

在“3S”集成应用技术思想指导下,利用Citystar3.0地理信息系统工具软件的GISOCX控件,将人工影响天气需要的多种气象和地理背景信息集成于同一平台上,从而建立起具有飞机、高炮、火箭人工增雨作业方案决策、实时监控、信息查询和效益评估等多种功能的地理信息平台,该平台可脱离Citystar GIS工具软件环境而单独运行,并实现了多源信息的实时输入、输出。     

地形云催化增雨试验研究进展

地形云作为最具有前景和可行的人工影响云系,受到人工影响天气工作者和研究人员的关注。本文分析了国内外地形云催化增雨野外科学试验的历史进程,总结了野外科学试验中取得的成果,梳理了在地形云催化增雨试验中需关注的几个关键科学问题,包括对地形云自然降水过程的分析、地形云系统中过冷水在云内的分布、山地云系的微物理过程演变特征及其与中尺度动力结构的关联,介绍了宁夏开展地形云野外科学试验的实践,提出了加快地形云催化野外科学试验,提高地形云云水资源开发利用的对策及建议。为解决中国西北地区干旱问题,推动黄河流域生态环境保护及高质量发展提供了一种思路。     

基于GIS技术的人工影响天气业务系统的设计

介绍基于GIS技术，以基础地理环境为基础构筑人工影响天气业务系统平台，对炮点定位数据、卫星云图资料、雷达回波资料、气象观测资料等数据进行分析、定位及叠加等处理，为人工影响天气的决策提供依据；利用GPS技术对进行人工降雨作业的飞机进行监控，及时了解作业情况等。     

基于十一运会人影应急服务的几点体会

加强人影应急机制建设、完善各项应急工作流程,最大限度地发挥人工影响天气的作用,是新形势下人工影响天气工作亟待解决的重要课题。通过对6次人影应急演练和服务情况的总结分析,提出了提高人影应急服务能力的几点体会。     

人工影响暖云过程吸湿性催化研究

介绍了近年来吸湿性催化的一些最新理论、新催化剂研制和播撒方法的研究,并分析了近期4个不同地区吸湿性作业试验结果:南非和墨西哥试验试图引入吸湿性凝结核,增宽云滴谱,加速凝结过程;泰国和印度试验试图引入活跃的凝结核,跳跃性地开启碰并过程.两类试验均促进云滴早期发展,产生比自然状态下更多的降水.此外通过暖云催化试剂在云室中催化湿空气的试验,来初步评估吸湿性催化的效率.     

人工影响暖云过程吸湿性催化研究

介绍了近年来吸湿性催化的一些最新理论、新催化剂研制和播撒方法的研究,并分析了近期4个不同地区吸湿性作业试验结果：南非和墨西哥试验试图引入吸湿性凝结核,增宽云滴谱,加速凝结过程;泰国和印度试验试图引入活跃的凝结核,跳跃性地开启碰并过程。两类试验均促进云滴早期发展,产生比自然状态下更多的降水。此外通过暖云借化试剂在云室中催化湿空气的试验,来初步评估吸湿性催化的效率。     

人影作业现场调取新一代天气雷达图的实现

通过使用路由器的NAT功能、使用ROUTE命令为双网卡计算机配置合适的路由,利用WINDOWSSERVER2003的远程桌面共享服务,使人工影响天气作业人员实时调取内网中的天气雷达资料,为人工影响天气作业提供有效、直观的气象资料。     

基于GIS技术的人工影响天气业务系统的设计

介绍基于G IS技术,以基础地理环境为基础构筑人工影响天气业务系统平台,对炮点定位数据、卫星云图资料、雷达回波资料、气象观测资料等数据进行分析、定位及叠加等处理,为人工影响天气的决策提供依据;利用GPS技术对进行人工降雨作业的飞机进行监控,及时了解作业情况等。     

人影作业现场调取新一代天气雷达图的实现

通过使用路由器的NAT功能、使用ROUTE命令为双网卡计算机配置合适的路由,利用WINDOWSSERVER2003的远程桌面共享服务,使人工影响天气作业人员实时调取内网中的天气雷达资料,为人工影响天气作业提供有效、直观的气象资料。     

基于外弹道计算的人影高炮作业安全评估方法

随着经济的高速发展,各个高炮作业点所在地的周边环境已经发生了很大变化,为了进一步提高人工影响天气作业的安全性,针对高炮作业特点提出了一套安全论证方法。推导了弹道计算的方法,在此基础上结合安全射界法和地理信息系统对作业安全性进行了更精确的评估,并给出实例说明。提出用危险系数的方法进行安全性评估,给出了具体的危险系数定义方法,通过评估系统的一次实际作业评估证明了危险系数进行安全性评估的可行性。以该方法进行安全性评估可有效保障人影作业的安全性,为人影作业提供重要的参考。     

不同降水天气系统自然降水特征及火箭人工增雨潜力分析

统计分析了1981~2000年20年中15种降水天气系统影响下河北地区自然降水特征,并对火箭人工增雨的潜力进行了初步分析。统计分析表明:西来槽类、高空低涡类、冷锋、切变线和副高后部等天气系统是影响河北地区的主要降水系统,其降雨量和降雨日数占到了90%以上;不同的天气系统在不同季节对降水的贡献有所不同,其中西来槽类的降雨量和降雨日数均居首位,开展人工增雨催化作业机会最多;夏季降水系统最强,云水资源最为丰富,人工增雨潜力很大,是开展火箭人工增雨催化作业的最佳季节,春秋两季增雨潜力明显比夏季小,冬季最小;倒槽、副高后部、台风低压、高空低涡类和气旋类等系统最强,日降雨量和单位面积降雨量明显比其它系统大,尤其对蓄水型火箭增雨作业十分有利。     

基于MapGuide技术的人影WebGIS平台开发

人工影响天气工作中适当应用地理信息可以为数据处理、分析、预报决策等提供便利。本文介绍搭建人工影响天气WebGIS平台中采用开源、跨平台的MapGuide Open Source技术方法的优势,通过组织数据和配准地图等介绍人工影响天气常用数据的地理信息化构造方法。     

层状云催化宏微观物理响应的数值模拟研究

层状云系是进行人工增雨开发利用空中云水资源的重要对象,增雨作业需要有科学可行的技术指标来指导实际作业的科学实施,而合理准确评估人工增雨作业的效果也是需要解决的重要课题,通过数值模式合理地仿真模拟实际催化作业的过程,进而研究增雨作业后云和降水的一系列宏微观特征的变化及其机理,是建立和改进催化作业技术的必要途径,也是评估实际人工增雨作业效果的有效手段。本文使用三维中尺度冷云催化模式对2014年4月15日河北省一次层状云降水的飞机催化作业过程进行了仿真模拟,力图对实际作业过程进行合理再现,通过对模拟结果的分析,研究飞机播撒的AgI（Silver iodide）催化剂在空中的扩散传输特征,分析催化对云和降水宏微观特性的影响,并对此次飞机催化作业的增雨效果进行评估。研究结果表明,播撒的AgI催化剂烟羽扩展的水平尺度可达数十公里以上,垂直方向上,大部分AgI粒子则主要集中在作业层上下约1 km的厚度范围内,AgI粒子的向上输送明显强于向下的输送;催化后云中的冰晶和雪粒子明显增加,导致催化模拟前期的霰增长受到抑制,之后随着霰碰并雪过程及零度层附近冰相粒子淞附过程的增强,云中霰的总量逐渐增加;催化作业后,催化云的雷达回波强度有明显增强,且随时间变化表现出不同的结构特征;催化导致地面降水出现先减少后增加的时间变化特征,催化后3小时,作业影响区向作业区下游扩展100 km以上,总体呈现减雨—增雨的区域分布特征;数值模拟评估表明,整个评估区内的净增雨量达到3.6×107 kg,平均增雨率为1.1%,暖层霰粒浓度和尺度的增加是降水增加的主要原因。由于作业目标云系的催化条件一般,而播撒的AgI剂量偏大,造成增雨作业效果偏低。     

广东人影综合业务系统的设计与实现

为规范实施广东省人工影响天气5段实时业务,设计建设了广东人影综合业务系统。该系统基于B/S架构,省、市、县、标准化作业点4级共用,由桌面端系统和手机端系统共同构成,功能互补,通过账户分配区分各级权限。系统包含数据存储管理子系统、信息综合处理分析与指挥子系统、指导产品发布子系统、外场作业信息传输与采集子系统。该系统基于广东基本气象业务标准数据接口和国家局下发的云模式和卫星反演云产品数据,开发人影业务需要的基本气象业务产品、作业需求分析产品、人影作业指导产品等,支持作业指挥人员进行多源资料融合分析与作业条件及效果的监测识别,实现作业指导产品和实时作业数据在指挥中心与作业实施现场之间的互连互通。