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广州亚运开幕日人工消(减)雨作业的物理响应分析 总被引：1，自引：0，他引：1
2010年11月12日广州亚运会开幕日当天对广州西部降水云系实施了飞机人工消(减)雨作业。对实施人工消(减)雨作业前后FY-2C/D静止卫星资料反演的云顶高度、云顶温度、云粒子有效半径、液水路径等4个云参量的时间序列变化特征进行分析,初步明确了此次飞机人工消(减)雨作业的物理响应,结果显示:作业后,云顶高度高的云系面积减小,整个目标云系迅速收缩;针对冷暖云层分别采用冷暖云催化剂进行催化,作业后冷云层很快消散;作业目标云系的云粒子有效半径在母云系的云粒子有效半径增加时出现不断减小的情况,这与催化后降水提前产生,大粒子从云体落至地面,使得目标云中大粒子越来越少有关;云中垂直液水含量在作业后迅速减小。 相似文献
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十一运会人工消（减）雨卫星反演产品特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用2009年10月16日MODIS和FY-2卫星资料以及Rosenfeld的卫星微物理反演分析方法对云的微物理特征进行反演,通过对云中粒子有效半径、过冷水含量等微物理特征以及消(减)雨作业情况的研究,初步分析了开幕式当日影响山东中西部地区天气系统的发展、变化特征以及作业效果。研究表明:蒙古气旋后部扩散南下的冷空气在东移过程中呈现出由初生到发展的变化过程;消减雨作业后,云顶高度持续下降,而未进行催化作业的云系则出现发展增强的现象,消(减)雨作业可能在一定程度上抑制了对流云系的发展。 相似文献
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云数值模拟是研究降雹过程和人工防雹试验的重要手段。利用三维冰雹云AgI催化模式,对北京1996年6月10日的一次降雹过程进行AgI不同催化高度、催化剂量和催化时间的系列催化模拟试验,并优选催化方案,为外场防雹设计和作业提供依据。在催化系列模拟中发现,不同催化高度的催化剂均在上升到-5℃高度后开始核化。在2.1~4.9 km高度范围内催化,AgI成核率比较高,防雹效果较好。核化的人工冰晶有效弥补了该高度上自然冰晶的不足。小剂量催化,可在减雹的同时增加部分降雨量,而大剂量催化,在减雹的同时会减少降雨。在催化时间、剂量和高度的系列催化试验中得出,采用在模拟的第15分钟在5 km高度附近播撒AgI,连续4次以5×106 kg-1的催化剂量进行催化,催化效果较好,可减少降雹量约60%,同时可避免降雨量的大幅减少。 相似文献
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2008年奥运会开幕式日人工消减雨作业中尺度数值模拟的初步结果 总被引：3，自引：1，他引：2
2008年8月8日,在2008年北京奥运会开幕式举行之际,北京及周边地区出现了较强对流云团,给国家体育场内开幕式活动的顺利进行带来了极大威胁。根据云系的发展状况,北京市人工影响天气办公室有针对性地组织实施了大规模地面火箭人工消减雨作业,对抑制云、降水的形成和发展起到了一定作用。在中尺度数值模式MM5的Reisner2方案中引入了AgI粒子与云相互作用的过程,在MM5中实现了催化功能。参照2008年8月8日20:05至20:12进行的消减雨作业情况,利用加入催化方案的中尺度数值模式对该作业进行了数值模拟试验,就不同的播撒量对催化效果的影响进行了研究,并对其中的微物理机制进行了分析。研究结果表明:AgI播撒率对降水量改变影响很明显,当以5g·s-1的速率持续播撒AgI7min,在播撒作业后2h,催化区域内均表现为减雨,2h后为增雨。对于减雨的微物理机制主要是由于大量播撒AgI后导致空中云水大量减少,进一步导致霰减少,霰的减少导致雨水的减少;而2h后的增雨机制则是由于在雨水、云水、霰以及温度之间形成了正反馈,最终导致地面降水的增加。需要指出的是由于单参数方案的局限性,模拟的最大减雨率仅为8%～12%,离消雨的要求尚有差距,应利用双参数云方案作进一步模拟研究。 相似文献
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三维对流云盐粉催化模式的发展和催化模拟试验 总被引：1，自引：0，他引：1
在三维混合相对流云模式中发展了盐粉催化方案,该方案考虑了盐粒与云雨滴和冰相粒子间的相互作用,模式中增加了盐溶滴的质量Qn和浓度Nn两个预报量.利用盐粉催化模式进行了个例模拟试验,并对催化结果进行了对比分析.结果表明,当采用30个·L-1剂量的盐粉两次催化时,催化效果较好,地面总降水量可增加10％;当催化剂量减少时,增雨效果不明显.同时催化剂量超过1 000个·L-1,可导致降水总量减少.催化时间提前或延后都会影响增雨效果.模拟第70 min后出现了少量的减雨,并持续到降水结束.通过分析催化后云中水成物,发现盐粉催化不仅影响了暖雨过程,而且云雨滴通过冻结形成霰等过程也影响了冷雨过程. 相似文献
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层状云降水效率通常较低,但却具有较高的云水资源开发潜力,是人工增雨作业的重要对象。随着中国南方地区生态改善、水库增蓄、抗旱等社会需求的增加,针对这些地区降水云系的人工增雨研究显得愈发重要。使用三维中尺度冷云催化模式,对2018年10月21日湖北省一次层状云飞机人工增雨作业过程进行了数值模拟研究,并将模拟结果与卫星、降水和机载云物理观测数据进行了对比。模式合理地模拟出了云和降水的主要宏、微观特征,观测和模拟结果均显示作业云区具有较好的冷云催化条件,在此基础上,按照实际作业中的飞机播撒轨迹,完整地模拟了此次催化作业过程。对数值模拟结果的分析表明:凝结冻结核化和凝华核化是碘化银催化剂的主要核化方式;90%以上碘化银粒子的局地活化比为0.01%—2%,平均活化比为0.07%—0.27%;云系降水是由冷云降水和暖云降水两种机制共同作用的结果,催化作业使两种降水机制均有增强,增雨效果明显;催化后4 h,整个评估区内的累计净增雨量为2.12×108 kg,局地增雨率为?51.1%—306.7%,区域平均增雨率为8.1%;催化作业也使部分地区出现减雨,主要是由于催化过程中的潜热释放引起过冷层动力场扰动,一部分云区的上升气流减弱,从而导致降水粒子的成长减弱,地面出现减雨;在过冷云区,碘化银核化使冰晶浓度升高,导致冰晶-雪、雪-霰的转化过程增强,雪、霰粒子总量增加,更多的雪、霰粒子从冷区落入暖区,在暖区上层产生更多的大雨滴,从而使暖区的云雨粒子碰并过程增强,最终地面降水增加,这是此次催化作业导致增雨的主要微物理链条。 相似文献
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利用中国气象局人工影响天气中心研发的云参数卫星反演系统反演得到的产品,结合地面自动站观测资料,对2009年9月19—20日降水过程的云参数及地面雨量进行对比分析。结果发现:云顶高度、云顶温度、过冷层厚度和云光学厚度对本次降水过程指示性不强,而云粒子有效半径及云液水路径对降水有较好的指示作用,且云液水路径指示作用更强,二者的变化超前于地面降水30min到1h;云液水路径及云粒子有效半径大值区与地面雨量的大小呈正相关,云液水路径值大于400g.m-2及云粒子有效半径大于27μm区域与地面雨强中心位置基本一致。掌握云参数的演变规律,有助于监测、识别大范围人工影响天气作业条件和分析可播区。 相似文献
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Evaluation of a Lagrangian advection scheme for cloud droplet diffusion growth with a maritime shallow cumulus cloud case 
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下载免费PDF全文 《大气和海洋科学快报》2022,15(6):100255
A Lagrangian advection scheme (LAS) for solving cloud drop diffusion growth was previously proposed (in 2020) and validated with simulations of cloud droplet spectra with a one-and-a-half dimensional (1.5D) cloud bin model for a deep convection case. The simulation results were improved with the new scheme over the original Eulerian scheme. In the present study, the authors simulated rain embryo formation with the LAS for a maritime shallow cumulus cloud case from the RICO (Rain in Cumulus over the Ocean) campaign. The model used to simulate the case was the same 1.5D cloud bin model coupled with the LAS. Comparing the model simulation results with aircraft observation data, the authors conclude that both the general microphysical properties and the detailed cloud droplet spectra are well captured. The LAS is robust and reliable for the simulation of rain embryo formation.摘要云滴凝结增长的拉格朗日平流方案(LAS)于2020年提出, 并通过一维半(1.5D)分档云模式模拟深对流个例得到验证. 相比原先的欧拉平流方案, 新方案的使用改进了模拟结果. 本研究中, 我们进行了海洋性浅积云雨胚形成的个例模拟研究, 个例取自RICO (Rain in Cumulus over the Ocean) 外场试验. 浅积云个例的模拟同样使用耦合了LAS的1.5D分档云模式. 对比飞机观测数据, 我们认为模拟结果较好的刻画了积云的总体微物理特征和精细的云滴谱分布, 利用LAS模拟雨胚形成是合理可信的. 相似文献
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应用常规资料、自动站雨量资料、卫星云图及雷达资料,对2009年5月9-10日发生在鲁西北和鲁中北部的一次区域性大暴雨进行分析。分析发现,低层冷式切变线是引发大暴雨的主要系统,暴雨主要产生在低空冷式切变线右侧、西南低涡的东北象限以及低空急流的左前方,也是高低空急流耦合区。副高西侧的西南急流建立起从南海到华北中部的水汽通道,为大暴雨的发生发展提供暖湿空气和能量,使得低涡辐合加强,是低层切变线长时间停滞的必要条件。地面锋面气旋则是暴雨开始的启动机制,锋后东北冷空气与西南暖湿空气在山东上空交汇,促使对流发展和不稳定能量释放产生暴雨。在低层辐合、高层弱辐散的情况下,暴雨区低涡的涡动作用使得水汽块运动加强。多个对流单体合并形成的中尺度对流系统(MCS)经过大暴雨区,雷达回波表现为层状云为主的混合回波带,说明对流并不旺盛。 相似文献
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利用1951—2009年北半球500hPa高度、北太平洋海温、环流特征量、降水等资料,采用相关分析、合成分析、经验函数正交分解(EOF)、子波分析等多种统计技术,对影响山东2009年10月降水趋势的各种因素进行分析和研究。结果表明:山东10月降水大致存在3种降水分布型;在不同时间尺度的气候背景上,2009年10月山东基本处于一个少雨或由少雨向多雨转换的气候阶段;2009年春季加利福尼亚冷流的减弱,2009年6月开始的厄尔尼诺事件及6月起西太平洋副高持续的偏强、偏西、正常或偏南状态,各种指标均指示山东10月降水偏少的可能性大,预测与实况基本吻合。 相似文献
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Idealized numerical simulation experiment of ice seeding in convective clouds using a bin microphysics scheme 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 《大气和海洋科学快报》2022,15(6):100258
A 2D axisymmetric bin model is used to conduct idealized numerical experiments of cloud seeding. The simulations are performed for two clouds that differ in their initial wind shear. Results show that, although cloud seeding with an ice concentration of 1000 L?1 in a regime that has relatively high supercooled liquid water can obtain a positive effect, the rainfall enhancement seems more pronounced when the cloud develops in a wind shear environment. In no-shear environment, the change in the microphysical thermodynamic field after seeding shows that, although more graupel is produced via riming and this can increase the surface rainfall intensity, the larger drag force and cooling of melting graupel is unfavorable for the development of cloud. On the contrary, when the cloud develops in a wind shear environment, since the main downdraft is behind the direction of movement of the cloud, its negative effect on precipitation is much weaker.摘要本文采用二维轴对称分档云模式开展了人工催化数值试验, 对两种不同初始风切变的对流云进行了模拟. 结果表明, 尽管在过冷水相对较高的区域播撒 1000 L?1 的冰晶可以增加地面降水, 但当云在风切变环境中发展时, 人工播撒对降雨增强的作用似乎更加明显. 在无切变环境下, 微物理量, 热力场的变化表明播撒后大量的霰所产生的拖曳力和融化冷却有可能切断主上升气流, 从而不利于云的发展. 相反, 当云在风切变环境中发展时, 由于播撒产生的主下沉气流位于云的运动方向之后, 其对降水的负面影响要弱得多. 相似文献
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Monthly prediction of tropical cyclone activity over the South China Sea using the FGOALS-f2 ensemble prediction system 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 本研究基于新一代FGOALS-f2动力集合预测系统35年(1981-2015年)的热带气旋历史回报试验对南海台风季(7-11月)热带气旋活动超前10天的月预测技巧进行评估,并对2020年南海台风季热带气旋活动进行了实时月预测尝试.结果表明:FGOALS-f2能较好地预测南海热带气旋路径密度演变特征,预测的热带气旋生成个... 相似文献
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Evaluation of the interannual variability in the East Asian summer monsoon in AMIP and historical experiments of CAS FGOALS-f3-L 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 《大气和海洋科学快报》2023,16(1):100275
The evaluation of East Asian summer monsoon (EASM) simulations could improve our understanding of Asian monsoon dynamics and climate simulations. In this study, by using Phase 6 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6) experiments of the Atmospheric Model Intercomparison Project (AMIP) and historical runs of the Chinese Academy of Sciences (CAS) Flexible Global Ocean–Atmosphere–Land System (FGOALS-f3-L) model, the model simulation skill for the interannual variability in the EASM was determined. According to multivariate empirical orthogonal function (MV-EOF) analysis, the major mode of the EASM mainly emerged as a Pacific-Japan pattern in the western Pacific accompanied by a local anticyclonic anomaly with a total variance of 24.6%. The historical experiment could suitably reproduce this spatial pattern and attained a closer total variance than that attained by the AMIP experiment. The historical experiment could also better simulate the time frequency of the EASM variability than the AMIP experiment. However, the phase of principal component 1 (PC1) was not suitably reproduced in the historical experiment since no initialization procedure was applied at the beginning of the integration in the historical simulation process, whereas the sea surface temperature (SST) was preset in the AMIP experiment. Further analysis revealed that air–sea interactions in the Indian Ocean and tropical western Pacific were important for the model to provide satisfactory EASM simulations, while El Niño–Southern Oscillation (ENSO) simulation was possibly related to the climate variability in the EASM simulations, which should be further analyzed.摘要对东亚夏季季风(EASM)模拟的评估可以提高我们对亚洲季风动力和气候模拟的理解. 在这项研究中, 通过使用中国科学院(CAS)全球海洋-大气-陆地系统(FGOALS-f3-L)模式参加的第六次耦合模式相互比较计划(CMIP6)中的大气模式相互比较计划(AMIP)和历史(historical)试验, 明确了EASM的年际变率的模拟能力. 通过多变量经验正交函数(MV-EOF)分析发现, 观测的EASM的主导模态为西太平洋上的太平洋-日本模态, 并伴有局部反气旋异常. 主导模态的方差贡献率为24.6%. 历史(historical)试验可以基本再现这种空间模态, 其方差贡献率较AMIP试验更接近于观测. 与AMIP试验相比, 历史(historical)试验还能更好地模拟EASM变率的时间频率. 然而, 由于历史(historical)模拟没有在积分开始时应用初始化过程, 而AMIP试验受到海表面温度(SST)的约束, 因此主成分(PC1)的位相在历史(historical)试验中没有得到较好地再现. 进一步分析发现, 印度洋和西太平洋热带地区的海气相互作用对EASM的模拟非常重要, 而EASM气候变率的模拟可能与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的模拟能力有关, 这值得进一步分析. 相似文献
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Evaluating the effects of topographical factors on the precipitation simulated by kilometer-scale versus quarter-degree dynamical downscaling models in eastern China 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 《大气和海洋科学快报》2023,16(2):100287
Topography as well as its attributes are fundamental factors during precipitation generation. Various models with different complexity have been established to interpret the topography–precipitation relationship. In this study, the topography–precipitation relationships simulated by two dynamical downscaling models (DDMs) at the kilometer-scale and traditional quarter-degree resolution in eastern China are evaluated by utilizing multi-scale geographically weighted regression with station precipitation observations as reference. The precipitation simulated by the kilometer-scale DDM had a higher agreement with observations than the quarter-degree simulation. For the effects of topography on precipitation, observations revealed a dominant role played by the topographical relief in the precipitation distribution at most stations in the study region. The kilometer-scale DDM generally reflected this dominant role of topographical relief. However, the quarter-degree DDM showed an excessive dependency of the precipitation distribution on the topographical elevation. This research highlights the key role of underground sub-grid variations on the precipitation in eastern China, which implies a potential way forward for precipitation simulation improvements.摘要与传统的1/4度 (≈25-30 km) 动力降尺度模拟相比, 公里尺度模拟的降水空间分布与观测结果更为接近. 为了研究这一差异原因, 本研究以华东地区为例, 探究了地形因子在观测和模拟的降水中的作用. 为了更好地体现地形因子对降水分布非均匀性的影响, 以及不同地形因子作用的尺度差异, 本研究采用多尺度地理加权回归模型, 对五个主要地形因子与公里尺度和1/4度分辨率模拟的降水的关系进行了评估. 基于观测数据的研究结果显示地形起伏度, 地形高程和离海岸线距离对华东地区降水分布的非均匀性都有重要影响, 其中地形起伏度在研究区大部分站点降水分布中起主导作用; 公里尺度模拟结果基本反映了地形起伏度的主导作用; 而1 / 4度模拟结果表现出降水对地形高程的过度依赖. 本研究揭示了公里尺度地形分布对中国东部降水的非均匀分布的关键作用, 研究结果可以为改进降水模拟提供新的思路. 相似文献
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Analysis of surface temperature bias over the Tibetan plateau in the CAS FGOALS-f3-L model: 关于 CAS FGOALS-f3-L 模式中青藏高原地表温度偏差的归因分析 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 《大气和海洋科学快报》2021,14(1):100012
The Chinese Academy of Sciences Flexible Global Ocean–Atmosphere–Land System atmospheric component model (FGOALS-f3-L) participated in Phase 6 of the Coupled Model Intercomparison Project, but its reproducibility of surface temperature (Ts) over the Tibetan Plateau (TP) as a key climatically sensitive region remains unclear. This study evaluates the capability of FGOALS-f3-L in reproducing the climatological Ts over the TP relative to the Climate Forecast System Reanalysis. The results show that FGOALS-f3-L can reasonably capture the spatial pattern of Ts but underestimates the annual mean Ts for the whole TP. The simulated Ts for the whole TP shows a cold bias in winter and spring and a warm bias in summer and autumn. Further quantitative analysis based on the surface energy budget equation shows that the surface albedo feedback (SAF) term strongly contributes to the annual, winter, and spring mean cold bias in the western TP and to the warm bias in the eastern TP. Compared with the SAF term, the surface sensible and latent heat flux terms make nearly opposite contributions to the Ts bias and considerably offset the bias due to the SAF term. The cloud radiative forcing term strongly contributes to the annual and seasonal mean weak cold bias in the eastern TP. The longwave radiation term associated with the overestimated water vapor content accounts for a large portion of the warm bias over the whole TP in summer and autumn. Improving land surface and cloud processes in FGOALS-f3-L is critical to reduce the Ts bias over the TP.摘要中国科学院全球海洋–大气–陆地耦合模式 (FGOALS-f3-L) 参加了耦合模式比较计划的第六阶段 (CMIP6) 试验,但是其对关键气候敏感地区青藏高原的地表温度的再现能力还不清楚.这项研究用再分析资料CFSR评估了FGOALS-f3-L模式对青藏高原地表温度的再现能力.结果表明, FGOALS-f3-L可以合理模拟整个高原上年平均地表温度的空间分布, 但低估了整个高原上年平均地表温度.模拟的地表温度在整个高原上冬春季表现为冷偏差, 夏秋季表现为暖偏差.基于地表能量平衡方程的进一步定量分析表明, 地表反照率反馈 (SAF) 项极大地贡献了高原西部年平均, 冬春季平均地表温度的冷偏差, 而对高原东部是暖偏差贡献.与SAF项相比, 地表感热项对地表温度偏差的贡献几乎相反, 这大大抵消了SAF项引起的偏差.云辐射强迫项对高原东部的年平均和季节平均弱冷偏差有很大贡献.与高估的水蒸气含量有关的长波辐射项造成了夏秋季整个高原上大部分的暖偏差.该研究表明, 提高FGOALS-f3-L中的陆面和云过程对降低高原上地表温度偏差至关重要. 相似文献