摘要：为研究目前人工影响天气广泛使用的两类催化剂(成冰剂和吸湿性催化剂)在自然大气中燃烧后对气溶胶的影响,及其初生粒子的核化特性,利用搭载气溶胶和云凝结核(CCN)观测设备的增雨飞机设计开展了一次晴空成冰剂、吸湿性催化剂燃烧的尝试性观测试验。结果发现,机载探测设备由于观测尺度范围受限未能检测到成冰剂燃烧前后气溶胶和CCN的微物理变化;吸湿性催化剂燃烧后,观测到气溶胶和CCN(0.3%过饱和度)粒子数浓度明显增加,分别达到1772.4 cm^(-3)和1809.01 cm^(-3),是燃烧前的4倍以上,粒子谱峰值是燃烧前的4.8倍;播撒产生的气溶胶粒子尺度范围在0.5μm以下,峰值直径从播撒前的0.17 m减小到播撒后的0.14 m。文章基于观测事实对焰条催化燃烧后成核率以及新型催化方式进行了探讨,试验方法可为更深入研究催化剂以及各种复合燃剂燃烧后产生粒子的物理和化学特性提供参考,研究成果可为云催化模式特别是暖云催化模型的建立提供客观的初始场数据支持。

摘要：冰雹作为一种短时强灾害天气,常给农业、建筑、电力、交通甚至生命财产等造成严重影响,人工防雹也因此受到人们的广泛关注。文中首先介绍了冰雹形成机理和雹云物理研究情况,然后围绕人工防雹机理、技术、科学试验及效果评估这4个方面的研究进行了评述,旨在从理论和实践上总结人工防雹工作的进展,增进对人工防雹科学问题的认知,从而为促进中国人工防雹理论研究和技术进步提供借鉴。研究表明:(1)“累积带理论”和“循环增长理论”是冰雹形成的最常见理论,限于早期的雷达观测技术和缺乏完整的冰雹数值模式,早期认知的冰雹形成机理存在一定的局限。(2)雹胚一般分为冻滴胚和霰胚,冻滴胚由过冷雨滴冻结而成,霰胚则是冰晶、雪花撞冻生长而成。冰雹云中哪种雹胚占优势,主要看云底温度的高低。雹云的发展依赖于水汽条件、动力不稳定条件、风垂直切变等关键因子。(3)人工防雹主要遵循“播撒防雹”和“爆炸防雹”2条技术路线,“利益竞争”和“早期降雨”是常见的6种防雹原理假说中最广泛被用来作为防雹作业设计依据的2种播撒防雹理论。(4)人工防雹技术上多采用通过飞机、地面火箭、地面燃烧炉等向云中播撒人工冰核,或通过地面高炮向云中发射含人工冰核的炮弹等方式,影响冰雹的生长过程从而达到抑制或削弱冰雹生长的目的。(5)大量外场试验证明人工防雹效果有较大的地域差异,需根据各地冰雹云特征及其降雹特点制定和发展本地适用的人工防雹技术体系。(6)人工防雹效果检验仍然是制约人工防雹技术发展的一个“瓶颈”,目前常用的统计检验、物理检验和数值模拟检验技术方法均需要进一步改进和完善。由于雹云变化迅速、降雹过程短促,人工防雹技术实施的时效性以及防雹效果评估仍存在较大的困难。今后应更多地借助多种探测设备进行冰雹云的精细化探测,开展有科学设计的人工防雹外场综合试验,运用统计检验、物理检验和数值模拟相结合的综合检验技术方法评估防雹效果,推动人工防雹事业进一步快速发展。

摘要：运用中国科学院大气物理所设计开发的三维冰雹云模式,对2002年7月11日至15日期间,发生在中国东北地区的一次由冷涡天气诱发的积云对流变化过程进行三维数值模拟。模拟结果表明:(1)冷涡诱发的积云自然降水呈中小尺度复合体的特征;(2)积云起源于低层暖湿区域里,并由强上升气流抬升到高层,得到充分发展;(3)冷涡中积云同样存在液态水累积区,一般出现在最大上升气流上,其中液态水含量随着积云的发展而变化,冰雹即在此液态水累积区0℃以下的区域内生长;(4)在模拟区域内,模拟出了多个积云单体的并合现象,而后发展为积云团;(5)模拟出的积云形态与雷达回波基本吻合。

摘要：利用Cloudsat和CALIPSO卫星资料统计分析了8、9月沈阳地区云系的垂直结构特征。结果表明,8月下旬和9月上旬沈阳地区出现的云系以单层云为主,所占比例分别是72.43%和63.5%;双层云所占比例分别是27.1%和28.62%;其余为三层云。8月下旬,低云的云底高度在0.5~1.5 km之间,中云在3.8~4.0 km之间,高云在8~9 km之间;9月上旬,低云的云底高度在1.0~1.5 km之间,中云之上如果没有其他云层,其云底高度在5.0 km以上,如果之上还有云层,则其云底高度在3.2~4.5 km之间,高云之下如果没有其他云层,云底高度在7.4~7.8 km之间,如果之下还有其他云层,其云底高度在9 km以上。建立的8、9月沈阳地区作业云系垂直结构特征模型能够为人工影响作业方案的设计提供有效参考。

摘要：为开展云降水微物理过程机理和机制室内试验研究,设计建造北京气溶胶与云相互作用云室(Beijing aerosol and cloud interaction chamber,BACIC),搭建完整的气溶胶、云滴谱及常规气象要素测量系统,并于2019—2021年开展暖云试验。结果表明:BACIC能够模拟大气绝热膨胀成云过程,结果符合云微物理基本原理,云雾环境维持时间为5~10 min,达到开展相关科学问题研究的基本要求。利用环境气溶胶开展膨胀试验,测量显示气溶胶数浓度为10000 cm^(-3)和2500 cm^(-3)环境下,成云云滴数浓度分别为2500 cm^(-3)和200~400 cm^(-3),云滴平均直径分别为8μm和15~25μm;上升速度为14.3 m·s^(-1)和2.09 m·s^(-1)时,气溶胶成云活化率分别为42%和17%;气溶胶成云活化率的敏感区域位于气溶胶数浓度小于5000 cm^(-3)的区域;可定量化分析上升速度、气溶胶数浓度与云滴谱特征的相关关系。不同吸湿特性材料的暖云膨胀试验显示:污染背景下开展亚微米级别吸湿性催化剂播撒会导致云滴谱变窄,表明人工消减暖云或雾应采用大粒径催化剂。

摘要：利用武汉市气象站1961～1999年的风的基本资料,分析了桥位周边平均风速、最大风速、大风日数、最多风向及频率、各风向平均风速及频率、历年的极值风速及大风危害等风的基本特征;建立了武汉市气象站1961～1995年的逐年最大风速序列(其中1989～1995年的逐年最大风速,通过与未受城市化影响的黄陂气象站的比较而进行了合理的订正)。根据建筑设计规范采用极值Ⅰ型曲线,并用两种参数估计方案,推算出武汉市气象站不同重现期(100,50,30a)10m高处10min平均年最大风速(基本风速)分别为19.4m/s,18.4m/s和17.8m/s。采用比值法求出,从气象站到大桥江边最大风速的增大系数为1.54,从而得到桥位区不同重现期(100,50,30a)10m高处10min平均年最大风速(设计风速)分别为29.9m/s、28.3m/s和27.4m/s。最后分析了大风在146m高度内的变化特征,并采用指数和对数法将设计风速外推到200m以下每10m高度层,可供设计、施工及将来维护参考。

摘要：三七炮弹是进行人工增雨和防雹作业所需碘化银催化剂的主要载体之一.炮弹中碘化银催化剂的成核率数据是人工影响天气作业设计和指挥中进行催化剂作业剂量测算的重要参考,因此,对人工影响天气业务中使用的三七炮弹的碘化银成核率进行检测非常重要。2013年11—12月中国气象局人工影响天气中心利用新建的1200L等温云室和钢板式20 m^3专用爆炸室等设备,对目前人工影响天气业务中使用的两个厂家三七炮弹(样品1、样品2)的碘化银成核率进行国内首次统一检测。检测结果表明:两厂家炮弹成核率检测结果的拟合值量级均为10"~10^(12)/(g·AgI)(检测温度-6℃至-20℃),样品2成核率明显高于样品1。将本次检测结果与国内历次三七炮弹检测结果相比发现,两样品在负温高温段的成核率值均高于以往检测结果,其中,在具有指示意义的-10℃下的成核率,两样品均比以往检测结果要高2~3个量级。不同检测实验中成核率检测结果存在较大差异的现状说明,采用同一平台开展成核率统一检测十分必要。

摘要：利用耦合有起电和放电物理过程的中尺度起电放电模式WRF-Electric,开展了华北地区连续3年(2015—2017年)的闪电活动预报试验。结合全国地闪定位观测资料,针对不同影响范围雷暴类型和预报时间,对数值预报结果开展点对点的定量检验,评估模式对闪电活动的预报能力及特点。结果表明:WRF-Electric中尺度模式具备一定的区域闪电活动预报能力,在起报后的6～12 h对闪电活动区域具有较好的预报效果。雷暴落区预报的点对点定量检验中,模式和业务预报在华北主汛期(6—8月)的预报临界成功指数(CSI)均为0.1,模式对于活动范围较小的局地性雷暴过程的预报更具参考价值。模式预报的闪电活动范围相对集中,闪电活动密度偏高,预报的主要问题存在于放电参数化方案的设计。应当考虑到模式空间分辨率对云内电场强度的影响,合理降低闪电参数化中的放电阈值以扩大预报的闪电活动范围。模式在闪电密度的定量预报上还有较大改进空间,单次放电中和电荷量应当更符合观测事实。

摘要：梳理了西北区域人工影响天气能力建设项目总体设计的思路,归纳了设计中所重点考虑的三个技术系统和技术措施,总结了项目建设模式与经验,可为后续区域人影项目建设提供参考和借鉴。

摘要：提前准确识别冷云催化潜力,有助于提升人工影响天气作业的科学水平,是实现气象现代化的重要保障。北京市人工影响天气办公室基于BJ—RUC系统,设计研发了北京人影冷云催化潜力识别模式平台(BJ—CCSPR平台)。该平台通过后台支撑系统和前台分析系统的有机结合,具有自动处理数据监测、模式计算、人影业务产品制作与显示等功能,并能实现人机交互操作。冷云综合催化潜力指标基于BJ—RUC系统输出的三维云宏微观物理量条件、热力和动力条件设计研发,可直观地提供人影催化潜力区的空间和地域分布,具有较强的科学性和可信度。业务应用表明:该平台性能稳定,自动化程度较高,易于扩展,实用性强;与BJ—RUC系统结合,业务产品基本可以反映未来24 h内人影相关物理量场的变化情况;地基增雪和飞行增雨典型实例说明冷云综合催化潜力指标可直接服务于人影决策指挥,在实际业务中发挥重要作用。