积层混合云是人工增雨的重要对象,丹江口水库作为“南水北调”的重要水源地,针对该地区积层混合云降水云系的人工增雨研究显得愈发重要。在中尺度WRF(Weather Research and Forecast)模式双参数云物理方案基础上,采用显式方法加入碘化...积层混合云是人工增雨的重要对象,丹江口水库作为“南水北调”的重要水源地,针对该地区积层混合云降水云系的人工增雨研究显得愈发重要。在中尺度WRF(Weather Research and Forecast)模式双参数云物理方案基础上,采用显式方法加入碘化银粒子的成核机制,引入碘化银比含水量和数浓度预报方程,建立起一个中尺度WRF人工催化模式。使用建立的WRF人工催化模式,对2023年9月25日秋季一次积层混合云开展了面状播撒(EXP1试验)、线状播撒(EXP2试验)和单点播撒(EXP3试验)3组催化模拟试验。结果表明,播撒后碘化银在气流的作用下向下风方输送,碘化银的扩散范围和数量EXP1试验最大,EXP2试验次之,EXP3试验最小。碘化银核化后通过消耗过冷水使云中冰晶大量增加,使得冰晶—雪、雪—霰的转换过程增强,雪、霰粒子含量增加,雪和霰的融化作用导致地面降水增加。EXP1试验主要通过雪的融化增加地面降水,EXP2试验主要通过霰的融化增加地面降水,EXP3试验雪或霰的增加范围最小。催化后在播撒区下风方40~90 km出现降水增加,EXP1试验的地面增雨量、增雨率和增雨范围最大。区域平均增雨雨强最大出现在播撒结束后1.5 h,数值为EXP1试验的0.047 mm h^(-1)。EXP1试验的增雨效果最好,EXP2试验的增雨效果次之,EXP3试验的增雨效果最弱,表明催化作业方式对作业效果有较大影响。研究结果可为人工影响天气外场作业提供科学指导。展开更多
利用河南东部商丘2023年5月3日一次积层混合云过程的飞机探测数据,研究分析了此次积层混合云的水平和垂直云微物理分布特征,并基于该特征讨论了人工增雨作业条件。结果表明,此次积层混合云过程由比较弱的倾斜西风槽过境形成,大气层结比...利用河南东部商丘2023年5月3日一次积层混合云过程的飞机探测数据,研究分析了此次积层混合云的水平和垂直云微物理分布特征,并基于该特征讨论了人工增雨作业条件。结果表明,此次积层混合云过程由比较弱的倾斜西风槽过境形成,大气层结比较稳定。降雨分布范围大且不均匀,雷达回波具有典型大范围层状云回波镶嵌对流泡回波的分布特征。并且飞机主要观测时段,研究区域降雨也比较强,对于揭示积层混合云结构特征和降水形成机制具有比较好的代表性。飞机观测显示,在层状云、对流泡边缘区域,过冷水含量很低,冰粒子以原始柱状冰晶为主。但在对流泡上部的冷云区,存在大量粒径在25μm以下的过冷云滴粒子,最大浓度达到10^(5)~10^(6) L^(-1)量级。过冷水含量最大值达到0.7 g m^(-3)以上。冰粒子主要以凇附状聚合体为主,浓度量级为10^(0)~10^(2) L^(-1)。由于低冰粒子浓度区域的过冷水含量比较高,适合冷云人工增雨作业。但由于高过冷水含量区的温度偏高,碘化银催化剂核化率低,更适合制冷剂(液氮、干冰)催化作业。展开更多
构建了一个基于WRF-ARW(Advanced Research Weather Research and Forecasting)模式的中尺度集合预报系统,直接耦合碘化银(AgI)冷云催化模块,以探讨北方层状云的催化增水潜力及其不确定性。选取2022年2月12~13日华北地区的一次典型降雪...构建了一个基于WRF-ARW(Advanced Research Weather Research and Forecasting)模式的中尺度集合预报系统,直接耦合碘化银(AgI)冷云催化模块,以探讨北方层状云的催化增水潜力及其不确定性。选取2022年2月12~13日华北地区的一次典型降雪过程,通过扰动初始条件(EN_IC)和微物理参数化方案(EN_MP)集合预报催化目标区的作业条件,并通过耦合AgI催化集合(AgI_IC)进行催化效果评估。结果表明,目标区域内云系具备较高的催化潜力,过冷水含量>0.2 g kg^(-1)概率达85%、最大冰晶数浓度<20 L^(-1)的概率超过75%。催化试验结果显示,AgI提高了冰晶生成速率,增强了冰水转化效率。集合成员均预报出增雪效果,集合预报增水量2.76%~101.09%,平均增水量约36.87%。本研究创新性地采用非参数核密度估计(KDE)方法量化催化效果的不确定性,结果表明,催化显著改变了降水概率分布,催化后增水概率>0.01 mm的区域覆盖率达90%,增水概率>0.1 mm的区域超过70%。研究表明,集合概率预报能够量化人工催化中的不确定性,在催化条件预报和效果预估阶段提供科学参考,对提升人工影响天气作业的科学性和精准性有一定应用价值。展开更多
文摘积层混合云是人工增雨的重要对象,丹江口水库作为“南水北调”的重要水源地,针对该地区积层混合云降水云系的人工增雨研究显得愈发重要。在中尺度WRF(Weather Research and Forecast)模式双参数云物理方案基础上,采用显式方法加入碘化银粒子的成核机制,引入碘化银比含水量和数浓度预报方程,建立起一个中尺度WRF人工催化模式。使用建立的WRF人工催化模式,对2023年9月25日秋季一次积层混合云开展了面状播撒(EXP1试验)、线状播撒(EXP2试验)和单点播撒(EXP3试验)3组催化模拟试验。结果表明,播撒后碘化银在气流的作用下向下风方输送,碘化银的扩散范围和数量EXP1试验最大,EXP2试验次之,EXP3试验最小。碘化银核化后通过消耗过冷水使云中冰晶大量增加,使得冰晶—雪、雪—霰的转换过程增强,雪、霰粒子含量增加,雪和霰的融化作用导致地面降水增加。EXP1试验主要通过雪的融化增加地面降水,EXP2试验主要通过霰的融化增加地面降水,EXP3试验雪或霰的增加范围最小。催化后在播撒区下风方40~90 km出现降水增加,EXP1试验的地面增雨量、增雨率和增雨范围最大。区域平均增雨雨强最大出现在播撒结束后1.5 h,数值为EXP1试验的0.047 mm h^(-1)。EXP1试验的增雨效果最好,EXP2试验的增雨效果次之,EXP3试验的增雨效果最弱,表明催化作业方式对作业效果有较大影响。研究结果可为人工影响天气外场作业提供科学指导。
文摘利用河南东部商丘2023年5月3日一次积层混合云过程的飞机探测数据,研究分析了此次积层混合云的水平和垂直云微物理分布特征,并基于该特征讨论了人工增雨作业条件。结果表明,此次积层混合云过程由比较弱的倾斜西风槽过境形成,大气层结比较稳定。降雨分布范围大且不均匀,雷达回波具有典型大范围层状云回波镶嵌对流泡回波的分布特征。并且飞机主要观测时段,研究区域降雨也比较强,对于揭示积层混合云结构特征和降水形成机制具有比较好的代表性。飞机观测显示,在层状云、对流泡边缘区域,过冷水含量很低,冰粒子以原始柱状冰晶为主。但在对流泡上部的冷云区,存在大量粒径在25μm以下的过冷云滴粒子,最大浓度达到10^(5)~10^(6) L^(-1)量级。过冷水含量最大值达到0.7 g m^(-3)以上。冰粒子主要以凇附状聚合体为主,浓度量级为10^(0)~10^(2) L^(-1)。由于低冰粒子浓度区域的过冷水含量比较高,适合冷云人工增雨作业。但由于高过冷水含量区的温度偏高,碘化银催化剂核化率低,更适合制冷剂(液氮、干冰)催化作业。
文摘构建了一个基于WRF-ARW(Advanced Research Weather Research and Forecasting)模式的中尺度集合预报系统,直接耦合碘化银(AgI)冷云催化模块,以探讨北方层状云的催化增水潜力及其不确定性。选取2022年2月12~13日华北地区的一次典型降雪过程,通过扰动初始条件(EN_IC)和微物理参数化方案(EN_MP)集合预报催化目标区的作业条件,并通过耦合AgI催化集合(AgI_IC)进行催化效果评估。结果表明,目标区域内云系具备较高的催化潜力,过冷水含量>0.2 g kg^(-1)概率达85%、最大冰晶数浓度<20 L^(-1)的概率超过75%。催化试验结果显示,AgI提高了冰晶生成速率,增强了冰水转化效率。集合成员均预报出增雪效果,集合预报增水量2.76%~101.09%,平均增水量约36.87%。本研究创新性地采用非参数核密度估计(KDE)方法量化催化效果的不确定性,结果表明,催化显著改变了降水概率分布,催化后增水概率>0.01 mm的区域覆盖率达90%,增水概率>0.1 mm的区域超过70%。研究表明,集合概率预报能够量化人工催化中的不确定性,在催化条件预报和效果预估阶段提供科学参考,对提升人工影响天气作业的科学性和精准性有一定应用价值。
