發(fā)布時(shí)間：2020-06-15 08:54

【摘要】：水不僅是地球系統(tǒng)中的重要組成部分,更是人類賴以生存的重要資源,而我國(guó)的水資源短缺形勢(shì)卻比較嚴(yán)峻,因此,人工增雨是解決這一問題的重要手段。但目前云和降水的宏微觀過程尚未被人類所完全而準(zhǔn)確地掌握并得到準(zhǔn)確的預(yù)報(bào),因而使用何種手段與方法來科學(xué)而又準(zhǔn)確地評(píng)估人工增雨的效果并對(duì)催化作業(yè),以提高作業(yè)效果進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)仍然是一個(gè)亟待解決的問題。因此,人工增雨的效果檢驗(yàn),不僅是氣象業(yè)務(wù)工作的一項(xiàng)重要業(yè)務(wù)內(nèi)容,更是大氣科學(xué)的一個(gè)重要的學(xué)術(shù)問題。目前,我國(guó)絕大多數(shù)采用非隨機(jī)化人工增雨催化作業(yè)方法進(jìn)行人工增雨作業(yè),而如何對(duì)其效果進(jìn)行評(píng)估至今仍然存在很大困難,且由于我國(guó)增雨作業(yè)的背景條件和實(shí)際需求均與其他國(guó)家存在較大不同,我們并不能直接套用其他國(guó)家的評(píng)估技術(shù)方法。因此,進(jìn)一步開展適合我國(guó)的人工增雨效果評(píng)估技術(shù)方法及應(yīng)用研究是非常必要。我國(guó)的冷云催化多以AgI催化為主,因此,本文以冷云催化特別是AgI催化的效果評(píng)估為主線,結(jié)合國(guó)內(nèi)多個(gè)省份的歷史雨量數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)及作業(yè)信息,研究了冷云人工增雨效果統(tǒng)計(jì)評(píng)估方法的改進(jìn)及應(yīng)用問題。其中針對(duì)飛機(jī)大范圍層狀冷云催化主要研究催化影響區(qū)的計(jì)算以及雨量網(wǎng)格插值對(duì)效果評(píng)估統(tǒng)計(jì)模型及結(jié)果的影響,并據(jù)此開發(fā)實(shí)用性強(qiáng)的桌面級(jí)效果評(píng)估軟件。同時(shí),針對(duì)對(duì)流云的地面作業(yè)催化,主要通過對(duì)催化作業(yè)單體的雷達(dá)回波特征參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析,并結(jié)合微物理檢驗(yàn)、數(shù)值模擬技術(shù),綜合地研究對(duì)流云催化作業(yè)效果,并試圖發(fā)現(xiàn)并論證可能存在的對(duì)流云催化物理響應(yīng)證據(jù)和統(tǒng)計(jì)特征。首先,為了在實(shí)際應(yīng)用中得到更合理的人工增雨影響區(qū),建立了一個(gè)理想情況下的三維層狀冷云催化數(shù)值模式,并進(jìn)行了自然冷云及其催化的多組數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn),論證了催化對(duì)自然冷云的地面增雨范圍和高空水平風(fēng)速的正相關(guān)關(guān)系。然后,通過VB+MO地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)技術(shù),結(jié)合飛機(jī)作業(yè)路線及高空風(fēng)速和有效擴(kuò)散時(shí)間等信息,實(shí)現(xiàn)了不規(guī)則影響區(qū)域的范圍確定、面積計(jì)算以及區(qū)域內(nèi)外站點(diǎn)判斷等功能,提高了增雨范圍計(jì)算的合理性。其次,通過原始雨量站數(shù)據(jù)和兩種分辨率均勻網(wǎng)格插值方法分別飛機(jī)播云增雨效果進(jìn)行評(píng)估和對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)采用高分辨率的均勻網(wǎng)格插值方法可以獲得更加精細(xì)的聚類分區(qū),可為逐步回歸分析提供更多的對(duì)比站點(diǎn),增強(qiáng)了回歸建模與預(yù)測(cè)的可靠性,提高了播云效果評(píng)估結(jié)果的合理性。在此基礎(chǔ)上,建立了多普勒雷達(dá)回波強(qiáng)度分析與飛機(jī)播云路徑融合顯示系統(tǒng),為驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)評(píng)估結(jié)論的合理性提供了基于多普勒雷達(dá)回波強(qiáng)度的物理檢驗(yàn)手段。此外,基于本文研究并結(jié)合CA-FCM方法(基于聚類的浮動(dòng)對(duì)比區(qū)歷史回歸方法)開發(fā)了飛機(jī)增雨效果統(tǒng)計(jì)評(píng)估的新軟件。通過對(duì)吉林、山東、青海等省的飛機(jī)增雨個(gè)例效果統(tǒng)計(jì)評(píng)估應(yīng)用,初步表明了該軟件具有很強(qiáng)的實(shí)用性,并有推廣應(yīng)用價(jià)值。同時(shí),通過對(duì)一次傳播單體群“消云減雨”的催化過程的對(duì)流單體物理特征的統(tǒng)計(jì)、降水粒子相態(tài)識(shí)別以及數(shù)值模擬三方面綜合研究,發(fā)現(xiàn)受過量催化后對(duì)流云衰減階段反射率最大值的衰減速率加快,這一物理響應(yīng)特征具有統(tǒng)計(jì)意義,并論證了這個(gè)變化的微物理機(jī)制,是由于催化后高層冰相粒子增多,導(dǎo)致過冷水消耗而使降雨減少,從而達(dá)到減少對(duì)流云降水的目的。
【學(xué)位授予單位】：成都信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P481
【圖文】：

第 9 頁(yè) 共 57 頁(yè)圖 2-2 模擬區(qū)域中心格點(diǎn)的累計(jì)降水量變化范圍與高空風(fēng)速關(guān)系的數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究作業(yè)自模擬到 130 分鐘時(shí)開始，在 4km 高度（-7.41℃）， 15km，飛機(jī)航速 100m/s（即 360km/h），共耗時(shí) 150s，AgI 些數(shù)據(jù)與實(shí)況是吻合的。我們將在 2.2.2 節(jié)自然云模擬的基平風(fēng)速大小的催化實(shí)驗(yàn)（0 倍、0.5 倍、1 倍、1.5 倍水平風(fēng)自然云）相減得到不同水平風(fēng)速條件下催化增雨結(jié)果。為將水平風(fēng) U（東西風(fēng)）分量去掉，只考慮 V（南北風(fēng)）分量P-CSM3D 模式中的湍流交換（擴(kuò)散）系數(shù) Kmh與 Kmv的計(jì)風(fēng)速（湍流脈動(dòng)相關(guān)量），如果單純地去掉水平風(fēng)速必然會(huì)算性能不一致。因此，在模擬中僅在計(jì)算湍流擴(kuò)散系數(shù)時(shí)保得到的計(jì)算結(jié)果如圖 2-3 所示，可以看到，各組數(shù)值實(shí)驗(yàn)狀和位置均不一樣。通過分析累計(jì)增雨 0.05mm、0.1mm 以及

（b）10:50 白城雷達(dá)垂直剖面 （c）10:50 模擬結(jié)果圖 2-1 探空及自然云與模擬云雷達(dá)回波對(duì)比（圖 2-1a 中探空?qǐng)D引自美國(guó)懷俄明大學(xué)整理的探空數(shù)據(jù)集）圖 2-2 模擬區(qū)域中心格點(diǎn)的累計(jì)降水量變化

【參考文獻(xiàn)】

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1 孫躍;肖輝;周筠s

本文編號(hào)：2714184