删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

层状云催化宏微观物理响应的数值模拟研究

本站小编 Free考研考试/2022-01-02

摘要
摘要: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3.6×107 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。
关键词:中尺度冷云催化模式/
催化仿真模拟/
人工增雨/
物理响应/
效果评估
Abstract:Stratiform cloud systems are important for the exploitation and utilization of cloud water resources. Precipitation enhancement requires scientific and feasible operational technical indicators to guide the implementation of actual operations, and a reasonable and accurate assessment of operation effects is an important issue that needs to be solved. One of the necessary ways to establishing and improving operation technologies is to simulate the seeding operation process reasonably through a numerical model and study the changes and mechanisms of a series of macro and micro characteristics of cloud and precipitation after seeding operations. Evaluating the effect of realistic precipitation enhancement is also an effective method through a seeding model simulation. An aircraft seeding operation during the stratiform cloud precipitation in Hebei province on April 15, 2014 was simulated in accordance with a real operation process by a 3D mesoscale cold cloud seeding model. The actual operation process was reasonably simulated by the numerical model. The diffusion and transmission characteristics of AgI particles seeded by aircraft in the atmosphere were studied, the seeding influence on the macro and micro characteristics of clouds and precipitation was analyzed, and the precipitation enhancement effect of the aircraft seeding operation was evaluated. Results show that the horizontal scale of AgI plume can extend to more than tens of kilometers, and most AgI particles in the vertical direction are concentrated within the range of approximately 1 km above and below the seeding layer. Moreover, the upward transport of AgI particles is significantly stronger than the downward transport. The outstanding increase in ice crystals and snow particles in clouds after seeding leads to the inhibition of graupel growth in the early simulation stage. However, the enhancement of the graupel collection snow process and ice phase particle riming processes near the zero layer gradually increases the total mass of graupel after some time. After the aircraft seeding operation, radar reflectivity is enhanced; in addition, it shows different structural characteristics with time. Precipitation decreases first and then increases with time due to seeding. Three hours after seeding, the operation influence area extends to more than 100 km to the downstream of the operation area, showing the distribution characteristics of rainfall-reducing area first and then rainfall-increasing area in general. The model evaluation indicates that the net rainfall increases by 3.6×107 kg in the entire evaluation area, with an average rainfall-increasing rate of 1.1%; furthermore, the increase in the concentration and size of graupel particles in the warm layer is the main reason for rainfall increase. Given the weak seeding operation conditions in the target cloud area, the AgI seeding amount of this operation is relatively high, resulting in a low effect of precipitation enhancement.
Key words:Mesoscale cold cloud seeding model/
Emulational seeding simulation/
Rainfall enhancement/
Physical response/
Effect evaluation



PDF全文下载地址:

http://www.iapjournals.ac.cn/dqkx/article/exportPdf?id=a8bc6c10-a567-41c5-a607-9233fa6fce11
相关话题/过程 物理 科学 作业 结构

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 太行山东麓层状云微物理特征的飞机观测研究
    摘要摘要:本文利用“太行山东麓人工增雨防雹作业技术试验”的飞机和地面雷达观测数据,重点研究分析了2018年5月21日一次典型西风槽天气系统影响下的层状云微物理特征。结果表明,?5°C层的过冷水含量低于0.05gm?3,冰粒子数浓度量级101~102L?1。冰粒子数浓度高值区主要以针状和柱状冰晶为主。 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 气溶胶对新疆冰雹形成物理过程影响的数值模拟研究
    摘要摘要:利用带有分档微物理方案的中尺度模式(WRF-SBM)模拟了一次新疆夏季的冰雹天气过程,并通过敏感性试验研究了气溶胶浓度变化对雹云微物理特征、降水过程及冰雹形成机制的影响。结果表明:初始气溶胶浓度越大,对流云发展越旺盛。雹云发展阶段,云中液水含量随气溶胶浓度增加而增多,冰水含量在中度污染时最 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 一次新疆伊犁河谷特大暴雨过程的环境场及不稳定条件分析
    摘要摘要:伊犁河谷是新疆地区暴雨多发且暴雨强度最强的地区。本文以该地区的一次特大暴雨过程为例,利用观测资料以及WRF高分辨率数值模拟结果对该次暴雨过程的环流背景及不稳定条件进行了分析。结果表明:(1)此次降水过程发生在对流层高层南亚高压“双体型”,中层中高纬度“两脊一槽”以及两个中亚低涡发展移动的环 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 安徽省淮南森林冠层辐射传输过程的特征
    摘要摘要:本文利用淮南森林观测站2018年7月1日至2019年6月30日冠层辐射观测,分析了淮南栎树森林下垫面冠层内外辐射变化特征。结果表明:(1)从春季到夏季,栎树冠层之上向下的太阳短波辐射增加,到冬季逐渐减少。从早春开始,由于叶片生长增多,冠层中间和冠层之下向下的太阳短波辐射下降,从秋季到冬季树 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 副热带东亚季风区一次穿透性对流过程影响下平流层成分变化的个例分析
    摘要摘要:穿透性对流是导致北半球夏季平流层低层南亚高压内水汽极值形成的重要机制之一,关于副热带东亚季风区穿透性对流是否对平流层低层水汽等物质分布存在影响目前尚不清楚。本文选取2016年的武汉暴雨事件,采用Cloudsat和AuraMicrowaveLimbSounder(MLS)卫星数据,分析了东亚 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 气溶胶辐射效应对边界层结构及夹卷特征影响的观测分析
    摘要摘要:2017年12月22日至2018年1月18日利用无人机携带温、湿和颗粒物浓度探测仪对南京地区灰霾污染条件下大气边界层垂直结构开展加密观测。通过比较不同灰霾污染条件下温度、湿度和PM2.5(直径小于2.5微米的颗粒物)浓度的垂直结构差异,结合地面热通量、2米空气温度、相对湿度、风速、风向及主 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 2014年南京青奥会开幕式日降水过程数值模拟研究
    摘要摘要:为评估2014年南京青奥会开幕式日的人工催化消减雨作业效果,利用中尺度数值模式WRF对当日的云降水过程和催化作业开展数值模拟。本文系第一部分工作。首先对常用的八种云微物理方案的降水模拟效果进行评估,进一步选取Thompson和Milbrandt-Yau两个微物理方案对此次降水过程的云系结构 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 一次粤西南暴雨过程的预报误差来源分析
    摘要摘要:本文基于WRF模式研究了2015年5月16~17日广东西南地区的一次暴雨过程的预报误差来源。首先比较了以NCEP_FNL为初始资料的WRF模式的模拟预报(记为WRF_FNL)和ECMWF(EuropeanCentreforMedium-RangeWeatherForecasts)关于该次暴 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • “威马逊”(1409)强降水物理过程模拟诊断研究
    摘要摘要:利用WRF模式,结合三维降水诊断方程和降水效率定义,针对1409号超强台风“威马逊”临岸迅速加强为超强台风并登陆我国华南沿海这一时段的强降水物理过程开展了高分辨率数值模拟诊断研究。结果表明,“威马逊”主体环流区域内一直维持很强的平均降水强度(PS),陆地和海洋PS的相对贡献基本呈反向变化, ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 基于飞机观测的华北积层混合云降水微物理特征的数值模拟研究
    摘要摘要:基于2009年5月1日积层混合云降水2架飞机观测数据分析,使用中尺度模式WRFV3对此次过程积云区和层云区的微物理特征和转化过程进行数值模拟比较研究。飞机观测数据分析表明,此次积层混合云中的层云区和积云区冰粒子形状和形成过程有明显差别,层云区的粒子形状组成比较复杂,包含针状、柱状和辐枝状等 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02