刘卫国
- 作品数：8 被引量：18H指数：3
- 供职机构：中国气象局更多>>
- 发文基金：公益性行业(气象)科研专项国家自然科学基金“十一五”国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：天文地球自动化与计算机技术更多>>
- 一次对流云人工消减雨作业云条件预报和作业预案合理性分析被引量：6
- 2021年
- 为做好固定目标时段和区域的人工消减雨作业,利用云降水显式预报系统(CPEFS-v1.0)对云系性质和结构、移速移向及演变、降水机制等云条件进行预报。预报结果显示,2017年8月8日影响呼和浩特的云系性质为分散性对流云,具有冷暖混合云结构,云中上升气流强,对流单体水平尺度约为几十千米,生命史约为1.5~3 h,云顶高度约为10 km、云底高度约为3 km,0℃高度约为4.3 km;微观方面,冰相水凝物雪、霰含量高,暖区云水含量少,云中过冷水含量最大达0.7 g·kg^(-1),过冷水丰沛区域冰晶数浓度低,以冷云降水为主。初生在呼和浩特特定防护区西北方向的对流云团快速发展东移南压影响核心保障区,移速约为30~40 km·h^(-1)。卫星、雷达等实况监测显示,8日的云系为分散性对流云,预报对流云的生成时间比实况偏晚1~2 h,移向与实况一致,移速偏慢10~20 km·h^(-1)。在5 400 m高度处(-8℃),机载云物理探测的液水含量最大为0.6 g·m^(-3),预报与实况接近。根据预报的云系条件制定作业预案指出,在核心保障区的偏西北方向30~50 km处进行重点布防,适宜在5.1~7.0 km高度处实施AgI过量催化,8日上午飞机在第一道防线的弱回波区开展探测作业,地面作业集中在第三道防线对流云初生阶段实施过量播撒,以达到消减雨作业的目标。根据预案,提前24 h在核心保障区偏西北方向的第三道防线增设了5个地面移动作业点,这些作业点8日及时实施了消减雨作业。总体看来,此次云条件预报正确、预案制定合理,及时为外场实施消减雨作业提供了支撑。
- 史月琴刘卫国王飞高扬
- 关键词：对流云降水
- 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
- 2023年
- 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。
- 刘卫国史月琴党娟陶玥周毓荃
- 人工影响天气数值模式简介及其在准业务保障中的应用
- 人工影响天气数值模式耦合了PSU/NCAR的非静力平衡模式MM5 v3和中国气象科学研究院(CAMS)详尽的云物理方案,云物理预报量包括各种水成物的比质量与比数浓度,分别是水汽、云水、雨、冰晶、雪和霰的比质量(Qv,Qc...
- 史月琴楼小凤陶玥刘卫国孙晶胡志晋
- 关键词：人工影响天气
- 文献传递
- 人工影响天气数值模式简介及其在准业务保障中的应用
- 1模式介绍人工影响天气数值模式耦合了PSU/NCAR的非静力平衡模式MM5 v3和中国气象科学研究院(CAMS)详尽的云物理方案,云物理预报量包括各种水成物的比质量与比数浓度,分别是水汽、云水、雨、冰晶、雪和霰的比质量(...
- 史月琴楼小凤陶玥刘卫国孙晶胡志晋
- 文献传递
- 一种中尺度模式中实现人影火箭催化仿真模拟的方法
- 本发明提供了一种使中尺度数值模式实现人影火箭催化作业方式仿真模拟的方法，包括建立人影火箭的火箭基础信息文件、人影火箭催化作业轨迹的计算处理、将计算结果提供给数值模式进行催化仿真模拟。本发明公开的使中尺度数值模式实现人影火...
- 刘卫国史月琴党娟周毓荃
- 基于飞机真实轨迹的一次层状云催化的增雨效果及其作用机制的模拟研究被引量：7
- 2021年
- 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2.12×10^(8) 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。
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- 关键词：层状云人工增雨效果
- 一种使中尺度数值模式实现人影火箭催化作业方式仿真模拟的方法
- 本发明提供了一种使中尺度数值模式实现人影火箭催化作业方式仿真模拟的方法，包括建立人影火箭的火箭基础信息文件、人影火箭催化作业轨迹的计算处理、将计算结果提供给数值模式进行催化仿真模拟。本发明公开的使中尺度数值模式实现人影火...
- 刘卫国史月琴党娟周毓荃
- 层状云催化宏微观物理响应的数值模拟研究被引量：6
- 2021年
- 层状云系是进行人工增雨开发利用空中云水资源的重要对象,增雨作业需要有科学可行的技术指标来指导实际作业的科学实施,而合理准确评估人工增雨作业的效果也是需要解决的重要课题,通过数值模式合理地仿真模拟实际催化作业的过程,进而研究增雨作业后云和降水的一系列宏微观特征的变化及其机理,是建立和改进催化作业技术的必要途径,也是评估实际人工增雨作业效果的有效手段。本文使用三维中尺度冷云催化模式对2014年4月15日河北省一次层状云降水的飞机催化作业过程进行了仿真模拟,力图对实际作业过程进行合理再现,通过对模拟结果的分析,研究飞机播撒的AgI(Silver iodide)催化剂在空中的扩散传输特征,分析催化对云和降水宏微观特性的影响,并对此次飞机催化作业的增雨效果进行评估。研究结果表明,播撒的AgI催化剂烟羽扩展的水平尺度可达数十公里以上,垂直方向上,大部分AgI粒子则主要集中在作业层上下约1 km的厚度范围内,AgI粒子的向上输送明显强于向下的输送;催化后云中的冰晶和雪粒子明显增加,导致催化模拟前期的霰增长受到抑制,之后随着霰碰并雪过程及零度层附近冰相粒子淞附过程的增强,云中霰的总量逐渐增加;催化作业后,催化云的雷达回波强度有明显增强,且随时间变化表现出不同的结构特征;催化导致地面降水出现先减少后增加的时间变化特征,催化后3小时,作业影响区向作业区下游扩展100 km以上,总体呈现减雨—增雨的区域分布特征;数值模拟评估表明,整个评估区内的净增雨量达到3.6×10^7 kg,平均增雨率为1.1%,暖层霰粒浓度和尺度的增加是降水增加的主要原因。由于作业目标云系的催化条件一般,而播撒的AgI剂量偏大,造成增雨作业效果偏低。
- 刘卫国刘卫国陶玥
- 关键词：人工增雨
