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三维冰雹云数值催化模式改进与个例模拟研究
被引量：
21
1
作者
李兴宇
洪延超
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2005年第6期874-888,共15页
鉴于播撒冰核形成的冰晶与自然冰晶谱型不同,对三维冰雹云催化模式人工引晶物理过程参数化部分进行了改进,将人工引入的冰晶单独作为预报量处理,导出人工冰晶与其他粒子发生的微物理过程的参数化方程。分析了改进模式的催化功能及人工...
鉴于播撒冰核形成的冰晶与自然冰晶谱型不同,对三维冰雹云催化模式人工引晶物理过程参数化部分进行了改进,将人工引入的冰晶单独作为预报量处理,导出人工冰晶与其他粒子发生的微物理过程的参数化方程。分析了改进模式的催化功能及人工冰晶的微物理过程及其在催化防雹中的作用。结果表明,在同样催化条件下,改进模式的催化效果优于原模式。水汽在碘化银粒子上核化是产生人工冰晶的主要过程。人工冰晶的空间分布特征表明,它与云水和雨水接触的比例要比自然冰晶高得多,因此人工冰晶收集过冷云水增长是其与自然冰晶最大的差别。与自然冰晶相比,人工冰晶向霰转化的数量多,通过人工冰晶形成的冻滴也多。自动转化是消耗人工冰晶的最重要的物理过程。人工冰晶减雹机制是:对雹云催化后,人工冰晶增加使雪、霰和冻滴增加,转化成冰雹的数量也增加,冰雹的尺度减少,降雹强度和降雹动能通量就减少。
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关键词
模式改进
催化功能
人工
冰晶
转化特征
防雹机制
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职称材料
三维对流云催化数值模式人工冰晶参数化方案的改进与个例模拟试验
被引量：
7
2
作者
崔雅琴
肖辉
+1 位作者
王振会
周丽娜
《高原气象》
CSCD
北大核心
2007年第4期798-811,共14页
在中国科学院大气物理研究所的三维全弹性对流风暴云催化数值模式(简称为IAP-CSM3D)的基础上,对模式中催化部分的参数化方案进行了改进,推导出人工冰晶与其它粒子之间相互作用的微物理过程的参数化方程。改进后的模式将催化产生的人工...
在中国科学院大气物理研究所的三维全弹性对流风暴云催化数值模式(简称为IAP-CSM3D)的基础上,对模式中催化部分的参数化方案进行了改进,推导出人工冰晶与其它粒子之间相互作用的微物理过程的参数化方程。改进后的模式将催化产生的人工冰晶单独作为预报量进行处理,把人工冰晶与自然冰晶区分开,且考虑的人工冰晶谱型为双参数粒子谱,使模式更符合实际。利用改进后的模式模拟了2005年7月8日发生在辽宁省朝阳市的一次冰雹云天气过程,着重分析了催化云人工冰晶的微物理过程、空间分布和谱型,以及对冰相降水粒子的贡献。数值试验表明,自然雹云模拟结果与观测事实相吻合,说明改进后的模式对冰雹云具有较可靠的模拟能力。模拟分析表明,冻滴是该例自然雹云冰雹胚胎的主要来源,对该冰雹云进行AgI催化可明显地减少降雹量,特别是在云中冰雹形成初期进行催化防雹效果最好,既可产生最大的防雹作业效果又不至于过度减少降雨量。催化减雹的主要原因是催化显著地减少了云中冻滴向冰雹胚胎的转化总量。进一步研究发现,人工冰晶在云的不同阶段对各种冰相降水粒子的贡献是不同的。人工冰晶对雪花总质量的贡献较小,对霰总质量的贡献有所增大,而对冻滴总质量的贡献较大。模拟的冰晶粒子谱可较好地反映出人工冰晶谱型较窄,浓度较大,尺度较小的特征。
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关键词
人工
冰晶
微物理过程
对流云模式改进
数值模拟
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职称材料
基于火箭和高炮真实催化轨迹的一次对流云消减雨的数值模拟
被引量：
1
3
作者
刘卫国
史月琴
+2 位作者
党娟
陶玥
周毓荃
《大气科学》
CSCD
北大核心
2023年第2期430-452,共23页
效果评估仍是人工影响天气研究面临的困难问题,数值模式在催化效果的评估方面有望发挥更大作用,建立能够模拟真实催化过程的数值模式是一条可行的途径。本文对一套三维中尺度催化模式进行了改进,采用了新的碘化银核化计算方案,在模式中...
效果评估仍是人工影响天气研究面临的困难问题,数值模式在催化效果的评估方面有望发挥更大作用,建立能够模拟真实催化过程的数值模式是一条可行的途径。本文对一套三维中尺度催化模式进行了改进,采用了新的碘化银核化计算方案,在模式中增加了人工冰晶预报量及相关微物理过程,并实现了对地面火箭和高炮作业方式的仿真模拟。使用改进后的模式,采用500 m的水平分辨率,模拟了2019年9月1日华北地区一次对流云系的人工消减雨作业过程,对催化作业的消减雨效果进行了数值评估,并对碘化银在对流云中的核化特征及其催化作用机制进行了分析。结果表明:(1)催化作业对目标云系的雷达回波强度产生了一些影响,催化导致较多降水粒子滞留在高空,使得云体上部的回波强度略有增加,云体中下部的回波强度减弱,但催化作业并未改变目标云系雷达回波的自然演变趋势。(2)催化作业达到了一定的消减雨效果,作业区下游出现大面积减雨区,降水总量减少,降水强度减弱,局地最大减雨量为0.27 mm,主要影响区的平均减雨率为5.1%。(3)碘化银催化剂主要的核化方式为凝结冻结核化,其次为接触冻结核化。(4)催化作业造成了过量播撒,人工冰晶的成长占据竞争优势,它抑制了过冷层中其他水成物的自然增长过程,人工冰晶的凝华增长是导致云中水汽和云水消耗量增加的主要原因,凝华潜热的释放最终也引起云中垂直气流发生变化。(5)冷云降水是此次降水的主要物理机制,受催化的影响,暖层中霰融化过程的减弱导致雨滴总质量减少,这是降水减弱的主要原因,落入暖层下部的雨滴数量减少则是降水减弱的另一原因。
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关键词
中尺度催化模式
对流云消减雨
碘化银核化
人工
冰晶
效果评估
催化作业仿真
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职称材料
题名
三维冰雹云数值催化模式改进与个例模拟研究
被引量：
21
1
作者
李兴宇
洪延超
机构
中国科学院大气物理研究所
出处
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2005年第6期874-888,共15页
基金
国家"十五"攻关课题"人工增雨技术研究及示范"(2001BA610A-06)
国家自然科学基金重点项目"人工增雨机理与播撒方法研究"(40333033)
文摘
鉴于播撒冰核形成的冰晶与自然冰晶谱型不同,对三维冰雹云催化模式人工引晶物理过程参数化部分进行了改进,将人工引入的冰晶单独作为预报量处理,导出人工冰晶与其他粒子发生的微物理过程的参数化方程。分析了改进模式的催化功能及人工冰晶的微物理过程及其在催化防雹中的作用。结果表明,在同样催化条件下,改进模式的催化效果优于原模式。水汽在碘化银粒子上核化是产生人工冰晶的主要过程。人工冰晶的空间分布特征表明,它与云水和雨水接触的比例要比自然冰晶高得多,因此人工冰晶收集过冷云水增长是其与自然冰晶最大的差别。与自然冰晶相比,人工冰晶向霰转化的数量多,通过人工冰晶形成的冻滴也多。自动转化是消耗人工冰晶的最重要的物理过程。人工冰晶减雹机制是:对雹云催化后,人工冰晶增加使雪、霰和冻滴增加,转化成冰雹的数量也增加,冰雹的尺度减少,降雹强度和降雹动能通量就减少。
关键词
模式改进
催化功能
人工
冰晶
转化特征
防雹机制
Keywords
Model improvement, Seeding function, Seed-produced ice crystal, Converting character, Hail suppression mechanism.
分类号
P482 [天文地球—大气科学及气象学]
O641.4 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
三维对流云催化数值模式人工冰晶参数化方案的改进与个例模拟试验
被引量：
7
2
作者
崔雅琴
肖辉
王振会
周丽娜
机构
中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室
南京信息工程大学遥感学院
出处
《高原气象》
CSCD
北大核心
2007年第4期798-811,共14页
基金
国家自然科学基金重点项目(40333033)
中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3-SW-225)
+1 种基金
中国科学院奥运科技项目(KACX1-02)
国家科技支撑计划项目(2006BAC12B00-1)共同资助
文摘
在中国科学院大气物理研究所的三维全弹性对流风暴云催化数值模式(简称为IAP-CSM3D)的基础上,对模式中催化部分的参数化方案进行了改进,推导出人工冰晶与其它粒子之间相互作用的微物理过程的参数化方程。改进后的模式将催化产生的人工冰晶单独作为预报量进行处理,把人工冰晶与自然冰晶区分开,且考虑的人工冰晶谱型为双参数粒子谱,使模式更符合实际。利用改进后的模式模拟了2005年7月8日发生在辽宁省朝阳市的一次冰雹云天气过程,着重分析了催化云人工冰晶的微物理过程、空间分布和谱型,以及对冰相降水粒子的贡献。数值试验表明,自然雹云模拟结果与观测事实相吻合,说明改进后的模式对冰雹云具有较可靠的模拟能力。模拟分析表明,冻滴是该例自然雹云冰雹胚胎的主要来源,对该冰雹云进行AgI催化可明显地减少降雹量,特别是在云中冰雹形成初期进行催化防雹效果最好,既可产生最大的防雹作业效果又不至于过度减少降雨量。催化减雹的主要原因是催化显著地减少了云中冻滴向冰雹胚胎的转化总量。进一步研究发现,人工冰晶在云的不同阶段对各种冰相降水粒子的贡献是不同的。人工冰晶对雪花总质量的贡献较小,对霰总质量的贡献有所增大,而对冻滴总质量的贡献较大。模拟的冰晶粒子谱可较好地反映出人工冰晶谱型较窄,浓度较大,尺度较小的特征。
关键词
人工
冰晶
微物理过程
对流云模式改进
数值模拟
Keywords
Artificial ice crystal
Microphysical process
Improvement of convective cloud model
Numerical simulation
分类号
P426.51 [天文地球—大气科学及气象学]
下载PDF
职称材料
题名
基于火箭和高炮真实催化轨迹的一次对流云消减雨的数值模拟
被引量：
1
3
作者
刘卫国
史月琴
党娟
陶玥
周毓荃
机构
中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室
中国气象局人工影响天气中心
出处
《大气科学》
CSCD
北大核心
2023年第2期430-452,共23页
基金
国家重点研发计划项目2018YFC1507901,2016YFA0601701
中国气象局重点创新团队支持项目CMA2022ZD10
国家自然科学基金项目41075099。
文摘
效果评估仍是人工影响天气研究面临的困难问题,数值模式在催化效果的评估方面有望发挥更大作用,建立能够模拟真实催化过程的数值模式是一条可行的途径。本文对一套三维中尺度催化模式进行了改进,采用了新的碘化银核化计算方案,在模式中增加了人工冰晶预报量及相关微物理过程,并实现了对地面火箭和高炮作业方式的仿真模拟。使用改进后的模式,采用500 m的水平分辨率,模拟了2019年9月1日华北地区一次对流云系的人工消减雨作业过程,对催化作业的消减雨效果进行了数值评估,并对碘化银在对流云中的核化特征及其催化作用机制进行了分析。结果表明:(1)催化作业对目标云系的雷达回波强度产生了一些影响,催化导致较多降水粒子滞留在高空,使得云体上部的回波强度略有增加,云体中下部的回波强度减弱,但催化作业并未改变目标云系雷达回波的自然演变趋势。(2)催化作业达到了一定的消减雨效果,作业区下游出现大面积减雨区,降水总量减少,降水强度减弱,局地最大减雨量为0.27 mm,主要影响区的平均减雨率为5.1%。(3)碘化银催化剂主要的核化方式为凝结冻结核化,其次为接触冻结核化。(4)催化作业造成了过量播撒,人工冰晶的成长占据竞争优势,它抑制了过冷层中其他水成物的自然增长过程,人工冰晶的凝华增长是导致云中水汽和云水消耗量增加的主要原因,凝华潜热的释放最终也引起云中垂直气流发生变化。(5)冷云降水是此次降水的主要物理机制,受催化的影响,暖层中霰融化过程的减弱导致雨滴总质量减少,这是降水减弱的主要原因,落入暖层下部的雨滴数量减少则是降水减弱的另一原因。
关键词
中尺度催化模式
对流云消减雨
碘化银核化
人工
冰晶
效果评估
催化作业仿真
Keywords
Mesoscale seeding model
Convective cloud rainfall reduction
AgI nucleation/Artificial ice crystal
Effect evaluation
Seeding mode simulation
分类号
P481 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
三维冰雹云数值催化模式改进与个例模拟研究
李兴宇
洪延超
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2005
21
下载PDF
职称材料
2
三维对流云催化数值模式人工冰晶参数化方案的改进与个例模拟试验
崔雅琴
肖辉
王振会
周丽娜
《高原气象》
CSCD
北大核心
2007
7
下载PDF
职称材料
3
基于火箭和高炮真实催化轨迹的一次对流云消减雨的数值模拟
刘卫国
史月琴
党娟
陶玥
周毓荃
《大气科学》
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
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