西藏自治区人工防雹效果检验方法

对西藏自治区人工防雹作业效果的检验,一是利用雷达回波参量作物理判别分析。将雷达回波对冰雹云的反映,分回波高度H、回波强度Z和强回波范围V3项,利用雷达回波对比法进行作业效果检验。二是利用农田受灾面积和损失值作效果检验的数值计算。     

人工防雹催化效果的数值模拟

[目的]数值模拟人工防雹催化效果。[方法]在对内蒙古中部地区(以呼和浩特地区为代表)10年雷达探测资料、降雹资料以及人工防雹作业资料分析的基础上,利用三维积云催化模式,对冰雹云或雷雨云进行分时段催化数值模拟试验、不同催化部位数值模拟试验以及不同催化剂量数值模拟试验,根据数值模拟结果,经过分析并考虑实际人工防雹作业状况,得出适宜而有效的催化作业时间、作业部位以及作业催化量(AgI)。[结果]有效作业时间宜早不宜迟,提前20 min左右作业,效果比较好;催化作业部位应视冰雹云强度、形态结构以及催化剂运载工具的性能而定,对于中等强度及以下的冰雹云,在回波强中心催化即可,对于强冰雹云,一般在冰雹胚胎帘即过冷水累积区中作业效果最好;每次作业的有效催化剂量(AgI)一般应达100 g,对中等强度以上的冰雹云每次作业催化剂量通常要达100 g(相当于100发炮弹)以上。[结论]在冰雹云发展的适宜时间、适宜部位进行适宜剂量的AgI催化,可达到抑制冰雹云发展、防御冰雹灾害的目的。     

昆明地区夏季冰雹云多普勒雷达定量判别指标

利用昆明市探空资料、多普勒天气雷达资料、地面观测资料,对2010—2014年昆明地区19次典型降雹天气过程进行综合分析,重点对冰雹云发展初期的雷达判识指标进行研究,对原有的冰雹云发展阶段雷达判识指标进行更新、细化、完善,总结得出基于雷达资料的人工防雹作业判识新指标,并利用2015年发生的冰雹天气过程检验了指标。结果表明,昆明防雹作业指标为组合反射率回波强度达45dBZ、强回波H_(45dBZ)中心强度跃增≥5dBZ、回波顶高≥8 km、强回波中心顶高﹥6 km。利用强回波H_(45dBZ)中心顶高﹥6 km和强中心强度跃增≥5dBZ能很好地识别冰雹云,但提前预警时间太短,预警作用有限。     

湘西北山区人工防雹作业个例分析

选取湖南省人工防雹重点试验区湘西北张家界市2006～2009年的2个典型人工防雹作业个例,对冰雹云的形成、冰雹云雷达定量判别指标、人工防雹催化方法和作业效果评估等环节进行了详细分析与介绍,对跨区域开展人工防雹作业展开了探讨。结果表明,多单体风暴是湘西北山区人工防雹作业的重要对象,雷达定量判别冰雹云、提前作业和防止各单体间合并是人工防雹作业成功的关键,过量催化（用弹量）是要特别引起注意的技术问题,效果评估是不能忽略的重要环节。区域冰雹联防除开展雷达预警和资料共享外,在炮点设置和防雹作业时都要充分考虑下游地区。使用这套方法在湘西北地区已开展了5年时间的人工防雹作业实践,获得了良好的人工防雹效果和显著经济社会效益。     

贵州春季一次强冰雹天气过程双线偏振雷达观测分析

为探索X波段双线偏振雷达对冰雹云识别效果,对贵州春季一次强冰雹天气过程偏振雷达降水识别进行分析。结果表明,双线偏振雷达能够从水平反射率因子识别出冰雹云,在有效探测范围内能够获取冰雹粒子真实回波信息。偏振雷达的降水类型识别能够正确识别冰雹,同时识别到冰雹落区与实际降雹落区基本一致。在人工防雹作业时,可以利用双线偏振雷达识别冰雹云,获得科学作业时机和作业部位。     

冰雹云雷达识别方法及防雹作业经验分析

总结甘肃省10余年的人工防雹经验以及成果,总共归纳了2种冰雹云的雷达回波特征以及利用冰雹云的回波形态对冰雹云进行识别。结合冰雹云的具体数值模拟冰雹云的结果,总结了具有累积区的冰雹云、超级单体冰雹云实施人工防雹作业的具体方法以及工作经验,对于各地的人工防雹具有一定的参考作用。     

内蒙古中部人工防雹作业方式及效果的客观评估

[目的]对内蒙古中部人工防雹作业方式及效果进行客观评估。[方法]通过对内蒙古中部地区(以呼和浩特地区为代表)1990～2007年雷达探测资料、降雹资料以及人工防雹作业资料进行对比分析,再结合人工防雹催化运载工具("三七"高炮)的性能、催化剂成核率以及单位体积冰雹云内的适宜催化量标准,得出对当地人工防雹作业方式及效果的客观评估。[结果]在选择作业目标云系时,对雹云云体的形态和强度的判断比较准确,但对雹云云体高度的选择还存在着不确定性;作业高度仍然偏低,难以达到理想催化高度;大部分作业的时机掌握得比较好,但作业时间偏晚所占的比例也不小;每次作业的用弹量明显偏少,需加大用弹量或提高催化剂成核率。[结论]内蒙古中部人工防雹作业方式总体上比较适宜,总有效率在85%左右。     

多普勒雷达产品在湘南一次人工防雹作业中的应用

[目的]为探索多普勒雷达产品在人工防雹作业时机选择和作业效果分析中的作用,[方法]利用郴州站多普勒雷达产品结合高空、地面观测资料,分析了2016年3月20日发生在湘南地区的一次人工防雹作业过程,[结果]结果表明:500 hPa高空槽东移、中低空急流和切变线、地面辐合线等在湘南共同作用,为本次冰雹天气的发生提供了有利的动力、热力、水汽和不稳定条件;根据组合反射率出现超过65 dBZ的强回波、多个仰角上出现明显的三体散射及旁瓣回波特征、大于50 kg/m2的垂直积分液态含水量VIL高值区等回波特征选择作业时机;通过风暴属性特征的对比,作业前冰雹的回波特征和指标明显,作业后冰雹回波特征迅速减弱消失,说明雷暴单体(冰雹云)特征的生消演变与人工防雹作业过程非常吻合,[结论]因此,综合应用多种多普勒雷达产品对准确选择作业时机以及分析作业效果具有重要指示作用。     

青海省东北部冰雹云提前识别及预警研究

利用2008—2012年西宁雷达资料和探空资料对冰雹和强降水天气的物理量和雷达参数特征进行了对比分析。结果表明:淤较强的低空垂直风切变有利于降雹天气生成,较低的0 ℃层和-20 ℃层高度也是利于冰雹云形成的重要参数。于所有冰雹云的组合反射率均≥55 d Bz,占75%在60～65 d Bz之间;降雹时回波顶高均在9 km以上,其中回波顶高≥11 km的冰雹云占90%;当冰雹天气出现时,大部分雹云的最大垂直液态含水量≥25 kg/m2,其比例为80%,最高可达40 kg/m2。盂利用45 d Bz回波顶高可较好地识别冰雹云,当强回波高度达到8.0 km时预示有冰雹出现,其临界成功指数达85%。     

河套一次低涡强冰雹的新一代天气雷达回波研究

通过对2007年7月24日河套南部庆城县强冰雹过程的大气环流背景和西峰新一代天气雷达回波资料分析,探讨此次低涡强冰雹的新一代雷达回波特征。结果表明,河套低涡在铅直剖面上对应有深厚的正涡度场分布;提出河套低涡影响下大冰雹的新一代天气雷达监测预警指标模型：降雹前强度R≥57 dBz且随高度有＂跃增＂特征,径向速度V回波的中气旋M和≥±20 m/s的速度中心在2~11 km高度上活跃,云顶高度ET＂跃升＂显著,垂直液态水含量VIL≥45 kg/m2大值中心面积迅速扩大,对有效实施人影防雹增雨作业,具有一定的指导意义。     

2006年7月阳泉市两次致灾冰雹天气过程分析

2006年7月山西省阳泉市出现两次致灾冰雹天气过程。分析了天气预报业务中常用的实际观测资料、卫星云图资料、太原多普勒雷达资料,尝试对同类天气的短时和临近预报进行总结,得出预报指标和可用的概念。经分析发现:夏季午后致灾冰雹发生时,当日08时是典型的降雹环流形势,500 hPa有低于-12℃的冷中心,存在高层干冷,低层暖湿的大气层结,有正的对流有效位能,本地地面总能量达到高能(≥60℃)。当对流云发展时,卫星云图上云顶亮温低于-40℃,多普勒雷达探测到回波强度在45 dBz以上,强回波(≥45dBz)高度在8 km以上,强回波面积≥15 km×15 km,对流回波发展为典型的冰雹云特征,垂直液态含水量(VIL)≥40 kg/m2,强回波对应径向速度场的逆风区(风辐合)或模糊区(风突变引起)。     

北京地区强冰雹风暴的双偏振特征观测分析

针对2008年6月23日北京地区出现的冰雹天气过程,结合再分析资料(NECP)分析此次降水天气过程的天气背景,利用中国科学院大气物理研究所车载X波段双偏振天气雷达的差分相位移ΦDP、差分反射率ZDR、相关系数ρhV等偏振参量的图像和数值分布数据,得到此次强冰雹云的偏振参量结构和演变特征;然后利用模糊逻辑算法对强冰雹云粒子进行相态识别,结果与分析一致,表明双偏振雷达在强对流风暴云和降水微物理结构分析中具有重要作用。     

安阳区域冰雹天气雷达回波特征分析

利用安阳市2004—2009年的714雷达观测资料和实况资料,运用统计和对比的方法,对安阳市冰雹天气雷达回波特征进行综合分析。结果表明：源于山西涉县到林州西北部一带生成的对流单体,合并加强后沿涉县与平顺交界南段入侵林州市,强冰雹云移动路径基本为西北—东南方向,基本沿太行山东麓呈西北—东南贯穿林州市,在RHI上依据回波顶高度h与45 dBz回波顶高h45的差距识别冰雹云,当h-h45≤1.5 km时,为强冰雹云,当1.5 km3.0 km,为雷雨云。     

湖北保康冰雹累积带特征和成雹机制的数值研究

利用中国科学院大气物理研究所三维冰雹云模式对湖北保康冰雹云进行模拟,分析了保康6次冰雹云个例的过冷水累积带特征,同时对累积带明显和降雹强度大的040706雹云个例进行了详细分析。结果表明,这6例雹云的形成阶段均存在累积带,累积带平均维持时间为7 min,厚度为1～2 km,雹胚大部分以冻滴为主;雹胚产生于累积带,靠碰并累积区中的过冷雨水迅速增长,冰雹形成后主要靠碰并过冷云水增长;通过040706、040708和060806个例的对比分析发现,累积带存在时有较大的上升气流和过冷雨水含量,是冰雹形成和增长的有利条件,但雹云整个生命期中存在较大的上升气流,对冰雹的形成和增长也具有一定作用。     

淮安市一次初春冰雹过程分析

利用数值预报产品的诊断、卫星云图以及多普勒雷达资料,从冰雹形成机制、动力及热力条件入手,分析了2010年2月28日淮安市出现的一次初春冰雹过程,从中寻找一些突发灾害性天气过程发生的规律、特点,为今后出现类似的天气过程提供预报依据,积累工作经验。结果表明:前期近地面层迅速回暖,在充足的水汽条件配合下,当大气环流配置产生了一定的触发机制后,容易产生此次罕见的强对流天气过程。有利于冰雹产生的物理机制是位于-25～-10℃等温线之间的对流有效位能(CAPE)值较大,有垂直风切变,0℃层距离地面的高度适中。由于冰雹天气过程生消时间短,危害程度大,因此雷达回波图是短时天气预报的重要工具。经分析,冰雹天气产生时,回波云中存在60 dBz以上的回波单体,而且回波区出现的特征是典型的冰雹回波特征,这是判别有否冰雹天气的重要指标。     

一次雹暴过程的三维数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所建立的完全弹性三维雹云数值模式,模拟了2007年7月25日发生在南京市六合县的一次强雹暴过程,分析了风暴的气流场、雷达回波结构、涡度场和含水量等宏观微物理的分布及其演变。通过将模拟结果与多普勒雷达资料进行对比发现,模拟的雷达回波强度及回波顶高与雷达观测资料基本一致。模拟结果表明,在雹云强盛时期,近地面层是以辐散气流为主,中上层是以辐合上升气流为主,气流在顶端转变方向,形成辐散出流;模拟的高含水量中心,对应着雷达回波图上的强回波中心,出现在上升气流最大区附近,动力场与物质场配合得较好。