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祁连山北坡一次秋季对流性降水雨滴谱特征分析

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干旱区研究 2024年

作者：付双喜王伏村李宝梓方春刚陈添宇甘肃省人工影响天气办公室甘肃省张掖市气象局中国气象局人工影响天气中心

利用Parsivel2激光雨滴谱仪观测数据，分析了祁连山北坡2020年9月21日发生的一次对流性降水天气的雨滴谱特征。结果表明：雨水含量W和降水强度R的时间演变一致，各站点雨滴数浓度N（D）最大时对应雨滴直径D均小于1 mm，出现在层状云降... 详细信息

利用Parsivel2激光雨滴谱仪观测数据，分析了祁连山北坡2020年9月21日发生的一次对流性降水天气的雨滴谱特征。结果表明：雨水含量W和降水强度R的时间演变一致，各站点雨滴数浓度N（D）最大时对应雨滴直径D均小于1 mm，出现在层状云降水期间。在对流云雨增强至最大阶段，雨滴直径D迅速增大，各站点最大雨滴直径D在2.75～3.75 mm之间。高海拔站总数浓度NT平均值大于低海拔站，低海拔站质量加权平均直径Dm平均值大于高海拔站。对流云降水Dm显著大于层状云降水且分布相对集中，层状云降水Dm分布有更大谱宽。对流云降水logNw分布相对集中，层状云降水logNw分布有更大谱宽。Gamma函数能较好拟合祁连山区对流云和层状云降水平均谱。对流云、层状云μ-λ有很好的拟合关系。Dm-R拟合系数和指数均为正数，Dm随R增强而增大，并在雨强达到一定值后变化有变缓的趋势。层状云降水logNw随R增强变化较快，对流云降水logNw随R增大缓慢。业务雷达默认使用的夏季对流云降水和经典大陆性层状云降水Z-R关系对祁连山区对流云、层状云降水估测值偏低。

关键词：雨滴谱数浓度质量加权平均直径 Z-R关系祁连山

天气雷达间一致性评估算法影响因子分析及改进

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气象 2024年第4期50卷 475-487页

作者：鲁德金胡姮吴蕾柳云雷李瑞义吴林林袁野中国气象局气象探测中心北京100081 安徽省人工影响天气办公室合肥230031 中国气象局人工影响天气中心北京100081

基于基数据的雷达间一致性评估的基本方法,分析了雷达高差、地形遮挡、噪声、充塞、时空重叠率、衰减等对一致性评估算法的结果质量的影响,并采取了相应的改进措施:使用雷达的波束遮挡比例数据进行遮挡订正或直接剔除存在遮挡的重叠点;... 详细信息

基于基数据的雷达间一致性评估的基本方法,分析了雷达高差、地形遮挡、噪声、充塞、时空重叠率、衰减等对一致性评估算法的结果质量的影响,并采取了相应的改进措施:使用雷达的波束遮挡比例数据进行遮挡订正或直接剔除存在遮挡的重叠点;对信噪比较低、充塞不充分及存在异常的重叠点予以剔除;增加了时间、空间重叠率因子,分析了不同阈值时间、空间重叠率对评估结果的影响。改进措施对一致性评估结果中的偏差均值、标准偏差的质量均有了一定的提高。使用改进后的算法对岳阳站雷达系统偏差和苏皖地区雷达回波一致性做了评估。结果表明:岳阳站在维护前后与周边雷达的偏差值有明显的降低,并回到正常水平,标准偏差值也略有降低;苏皖地区雷达间偏差均值大部分在2 dB以内,雷达间偏差均值所组成的矢量三角形闭合度较好,标准偏差在2.9~3.3 dB,相关系数在0.40~0.55。

关键词：雷达基数据一致性评估影响因子算法改进

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2022年甘肃庆阳旱涝急转特征及成因分析

高原气象 2024年

作者：殷丽霞张强曹彦超王研峰甘肃省人工影响天气办公室甘肃省气象局庆阳市气象局

2022年春夏两季甘肃庆阳降水时空差异明显，区域性、阶段性旱涝灾害交替出现，极端天气频繁发生。利用降水观测及环流指数资料，基于相关分析等方法，本文解析了2022年庆阳旱涝急转的降水特征及可能成因。结果表明：（1）2022年庆阳市... 详细信息

2022年春夏两季甘肃庆阳降水时空差异明显，区域性、阶段性旱涝灾害交替出现，极端天气频繁发生。利用降水观测及环流指数资料，基于相关分析等方法，本文解析了2022年庆阳旱涝急转的降水特征及可能成因。结果表明：（1）2022年庆阳市春夏两季降水表现出旱灾持续时间长、旱涝转变异常迅猛、极端降水突破历史极值的特点。3-6月多个县区降水偏少50%以上，7月降水骤然转为偏多41.0%，并在7月15日区域性大暴雨中最大日降雨量373.1 mm，突破历史极值，这种降水态势的急速转变是极为罕见的。（2）3-5月各县区降水量与海洋尼诺指数（ONI）指数呈明显正相关，7月与ONI呈明显负相关，拉尼娜年西太平洋副热带高压位置偏北，庆阳市春季高温少雨，夏季易出现极端降水，2022年春季拉尼娜事件开始加强，对庆阳市旱涝急转产生重要影响。（3）3月至5月中旬，北极涛动（AO）指数明显高于历史平均值，冷空气活动偏弱导致降水整体偏少。7月中旬至8月中旬AO负相位与强盛的副高配合，促使暴雨集中出现。（4）2022年3-6月及8月，欧亚中高纬500 hPa为“两槽一脊”环流形式，西太副高虽然强盛，但气流辐合带并不在庆阳上空。7月500 hPa转为“两脊一槽”，活跃的冷空气与强盛的水汽输送使强降水频率提升，极端降水发生。

关键词：旱涝急转春夏两季拉尼娜北极涛动西太平洋副热带高压

云降水和人工影响天气暖云催化数值模式研发与应用进展

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地球科学进展 2024年第7期39卷 671-684页

作者：沈淑婧史月琴刘卫国花少烽孙晶中国气象局人工影响天气中心中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室北京100081

暖性云系是主要的降水云系之一,也是开展人工影响天气作业的重要对象,使用催化数值模式进行机理研究、催化预估和效果评估,将为人工影响天气作业提供关键依据和科学指导。针对半个多世纪以来的暖云催化数值模式发展,在系统介绍和对比基... 详细信息

暖性云系是主要的降水云系之一,也是开展人工影响天气作业的重要对象,使用催化数值模式进行机理研究、催化预估和效果评估,将为人工影响天气作业提供关键依据和科学指导。针对半个多世纪以来的暖云催化数值模式发展,在系统介绍和对比基于总体积水、分档、拉格朗日超级粒子及混合微物理方案的吸湿性催化模式研发进展的基础上,全面阐述了系列模式围绕播撒型盐粉及燃烧型焰剂在人工增雨、消雾、消减雨、实际催化效果评估以及暖云催化机理研究方面的应用,剖析了当前研究中存在的问题和不足,并对未来研发和应用重点方向进行展望。将对深入发展暖云催化数值模式并基于其开展云降水机理研究和我国人工影响天气业务应用具有重要的指导意义。

关键词：暖云催化数值模式微物理方案人工影响天气

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华北一次层状云系暖区水汽和液态水分布特征

应用气象学报 2024年第2期35卷 196-210页

作者：聂皓浩王婉杨洋林晓萌郭晓军李晓波天津市人工影响天气办公室天津300074 河北省人工影响天气中心石家庄052100 天津市气象台天津300074 天津气象雷达研究试验中心天津300074

基于机载微波辐射计、地基微波辐射计和Ka波段云雷达3种遥感资料,结合FY-4A气象卫星、气象观测站、天气雷达及再分析资料,研究2021年5月15日一次华北降水性层状云系暖区的水汽和液态水分布特征。结果表明:水汽和液态水的水平分布不均,... 详细信息

基于机载微波辐射计、地基微波辐射计和Ka波段云雷达3种遥感资料,结合FY-4A气象卫星、气象观测站、天气雷达及再分析资料,研究2021年5月15日一次华北降水性层状云系暖区的水汽和液态水分布特征。结果表明:水汽和液态水的水平分布不均,飞机平飞时机载微波辐射计探测的积分水汽含量和液态水路径起伏变化,最大值分别为4.00 cm和1.87 mm,随着暖区云顶高度和云层厚度降低,二者分别降至0.89 cm和0.13 mm。随着降水发生发展,地基微波辐射计探测的积分水汽含量和液态水路径均出现跃增,峰值分别为8.62 cm和3.85 mm,水汽变化滞后于液态水,垂直方向上液态水含量的累积区厚度、最大值及所在高度均随降水先增后减,液态水的时空演变对暖区降水及增雨作业时机和部位的判识有重要指示意义。云雷达探测的液态水含量也出现跃增,在1 km高度以下反射率因子较大、粒子下落速度及离散程度较大时段,液态水丰富,对应降水量较大,粒子碰并是暖区降水的主要机制。

关键词：多源遥感华北层状云暖区水汽和液态水分布特征

X波段双偏振雷达物理量时间—高度剖面的重构方法改进及应用研究

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大气科学 2024年第3期48卷 938-954页

作者：贾烁杨洁帆雷恒池韩辉邦周万福闫非中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室(LACS) 北京100029 中国科学院大学北京100049 青海省人工影响天气办公室西宁810000 河北省人工影响天气中心石家庄050021

如何利用现有雷达体扫数据重构反射率或其它物理量的时间—高度剖面,提高雷达体扫垂直分辨率并使其适用于云微物理结构的分析,是近几年来雷达气象学的重点研究内容之一。本文基于分辨率更高的X波段双偏振雷达体扫数据,对目前最新的柱垂... 详细信息

如何利用现有雷达体扫数据重构反射率或其它物理量的时间—高度剖面,提高雷达体扫垂直分辨率并使其适用于云微物理结构的分析,是近几年来雷达气象学的重点研究内容之一。本文基于分辨率更高的X波段双偏振雷达体扫数据,对目前最新的柱垂直廓线(Columnar Vertical Profile,简称CVP)重构算法从目标区范围的选取方面进行改进,使其能够应用于水平尺度较小的局地降水云以及发展演变迅速的对流云。结果显示:对于高原地区局地降水云个例,目标区选取5 km(径向范围)×10°(方位角范围)组成的较小扇形区域,与云雷达的对比显示,改进的CVP方法重构的基本反射率(ZH)垂直廓线体现了回波的垂直结构,尤其是中高层对流泡的结构特点,相应的时间—高度序列能够较好地反映回波顶高的变化以及中高层强度逐渐减弱、低层强度逐渐增加的特点;对于华北地区发展旺盛且局地水平不均匀的对流云个例,本文改进了原始的CVP重构目标区选取方法,对高、低仰角层采用变化的径向范围并调整插值参数,改进后重构的ZH垂直廓线有效避免了低层回波水平分布相对不均匀导致的重构分层结构,显示出高、低层回波特征以及不同阶段目标区云结构的转变。进一步对比改进前后CVP方法重构建立的各偏振量时间—高度序列,改进后准确显示了个例云系微物理特征及其随时间的变化,揭示了高原地区局地降水云中对流泡的形成及其播撒作用机制,华北地区对流云成熟阶段的各偏振量垂直分布特征及其演变。

关键词：体扫数据 CVP 方法改进目标区插值参数时间—高度序列结构特征微物理特征

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基于多源观测资料的江淮气旋北部层状云系宏微观特征分析

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大气科学学报 2024年

作者：赵舒文陶玥胡向峰左懂飞陈羿辰李军霞魏蕾沈淑婧李祥中国气象局人工影响天气中心河北省人工影响天气中心北京市人工影响天气中心中山大学大气科学学院/广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室

本文基于卫星、组网天气雷达、毫米波云雷达以及飞机等观测资料以及ERA5再分析资料，针对2023年4月4日河北南部一次层状云降水过程进行分析。结果表明，此次降水过程是高空槽、江淮气旋以及低空急流共同影响下的江淮气旋北部层状云降水... 详细信息

本文基于卫星、组网天气雷达、毫米波云雷达以及飞机等观测资料以及ERA5再分析资料，针对2023年4月4日河北南部一次层状云降水过程进行分析。结果表明，此次降水过程是高空槽、江淮气旋以及低空急流共同影响下的江淮气旋北部层状云降水过程。云系结构分析表明，江淮气旋进入成熟阶段后，云系向东北方向移动，云顶高度介于8至11km，云系发展深厚。在降水发展阶段，云中冰相粒子占主导地位，微物理转化过程主要涉及冰晶的凝华增长、聚并增长以及淞附增长。在降水消散阶段，云中同样以冰相粒子为主，但云顶和云底降低，冰晶层变得浅薄，云中存在冰晶繁生过程。

关键词：层状云降水云宏微观特征飞机观测多源观测江淮气旋

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水库增蓄型人工增雨作业技术体系研究

中国科技成果 2024年第17期25卷 50-51,54页

作者：张逸轩重庆市人工影响天气办公室重庆401147

目前,人工影响天气服务逐渐从防灾减灾向生态服务等领域延伸,水库增蓄水、水土保持等对气象服务的需求也更加迫切,新的需求对人工影响天气作业服务提出了更高要求.针对重庆市2021年水库增蓄水作业服务情况,对作业服务目标区的水位气象... 详细信息

目前,人工影响天气服务逐渐从防灾减灾向生态服务等领域延伸,水库增蓄水、水土保持等对气象服务的需求也更加迫切,新的需求对人工影响天气作业服务提出了更高要求.针对重庆市2021年水库增蓄水作业服务情况,对作业服务目标区的水位气象条件进行了分析,介绍了工作的组织实施和效益评价方式,总结了经验与不足,并提出了相应的发展建议.

关键词：人工影响降水增蓄水作业技术

环境湿度影响人工催化消减雨效果的数值模拟研究

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大气科学 2024年第2期48卷 572-584页

作者：花少烽查思佳陈宝君中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室北京100081 中国气象局人工影响天气中心北京100081 上海市金山区气象局上海201508

利用耦合了碘化银催化过程的WRF(Weather Research and Forecast)模式,对2014年8月16日南京青奥会开幕式当天实施的人工催化作业开展数值模拟,评估催化效果并通过敏感性数值试验调查低空环境干层对催化效果的影响。结果表明,催化作业产... 详细信息

利用耦合了碘化银催化过程的WRF(Weather Research and Forecast)模式,对2014年8月16日南京青奥会开幕式当天实施的人工催化作业开展数值模拟,评估催化效果并通过敏感性数值试验调查低空环境干层对催化效果的影响。结果表明,催化作业产生了减雨效果,低空干区的存在是影响催化效果的关键。当低空存在深厚的相对湿度很小的干层时,催化导致减雨效果;当增加低层的相对湿度即弱化低空干层,催化减雨效果减弱甚至出现增雨效果。催化增强了雪的形成过程但减弱了雪的增长过程尤其是凝华增长,导致雪粒子浓度增加但粒径减小,融化产生更多的小雨滴增强了蒸发过程,最终导致地面降水减少。

关键词：人工消减雨碘化银催化环境干层雪融化雨蒸发