人工减雨作业对雨滴谱的影响分析及天气雷达在其中的应用

发布时间：2020-07-03 05:12

【摘要】：人工影响天气作业是目前实施气象保障的重要举措,对其作业效果进行检验和评估具有重要意义。本文以2014年8月16日南京青奥会开幕式和8月28日南京青奥会闭幕式的减雨作业为对象,通过分析人工减雨作业对雨滴谱的影响来评估两次减雨作业的效果。首先以作业目标区域为中心,利用探空数据计算火箭减雨的最佳作业高度和作业点与目标区域的最佳距离,并结合火箭减雨作业的时间和地点计算各点从实施作业到对目标区域产生减雨效果影响的扩散时间,得到目标区域受作业影响的时间段。然后,利用南京测站的地面OTT雨滴谱仪的观测数据计算雨滴粒子平均直径、中数直径等直径参量,以及雨滴粒子总数浓度、粒子质量加权平均直径和雨滴谱谱型参数μ(反映雨滴粒子尺度分布)等特征参数,对比作业目标区域受人工减雨作业影响前后的雨滴谱变化特征,利用分析结果为减雨作业效果提供评价依据。在开幕式减雨作业的分析上,由于降水回波性质的相似性,还利用了不受减雨作业影响的芜湖测站作为对比区域,比较分析了南京和芜湖两个滴谱测站的雨滴谱特征参数随时间序列的变化趋势,以此对比说明作业的影响效果。结果表明:(1)受开幕式减雨作业影响,南京雨滴谱测站的雨滴谱较受作业影响前谱宽变窄,直径小于1mm的小雨滴粒子增加,直径大于1mm的大雨滴粒子减少,且雨滴粒子各特征直径均都小于作业前;在受作业影响时段内南京雨滴谱测站的雨滴粒子总数浓度、质量加权平均直径在减雨作业影响时段内均小于芜湖雨滴谱测站,而谱型参数μ总体大于芜湖,且随时间变化趋势与芜湖雨滴谱测站相反;雷达回波强度数据显示减雨作业影响区域的雷达反射率因子明显变小,并小于减雨作业影响区域上游的对比区域的回波强度。(2)受闭幕式减雨作业影响,南京雨滴谱测站的雨滴谱较受作业影响前也表现为谱宽变窄、小雨滴粒子增加、大雨滴粒子减少的变化特征;受作业影响后,雨滴例子尺度减小,对降水贡献较大的雨滴粒子减少,对降水贡献较少的雨滴例粒子增加;由于减雨作业对降水的压制作用,在目标区域不再受作业影响后,粒子数浓度急呈急剧增加、谱型参数μ呈显著减小的趋势。这些特征可见两次人工减雨作业都明显改变了目标区域的雨滴谱大小-浓度分布,有效减少了雨滴群中对降水贡献大的大滴粒子,说明作业成功地抑制了降雨的发展,起到减雨效果。在上述的分析基础上,本文进一步探讨了利用天气雷达反演除地面外其他高度的雨滴谱并应用到减雨作业分析的问题,并基于雷达反射率因子反演弱降水性层状云中粒子谱参数的理论方法和计算模型,利用南京信息工程大学C波段双偏振多普勒雷达(Nuist-C)的回波强度数据对青奥会开幕式当天的降水雨滴谱进行了反演实验,得到3.5km以下各高度上的雨滴谱反演结果。反演结果与近地面的实测雨滴谱有很好的一致性,将反演得到的雨滴谱信息运用到人工减雨作业对雨滴谱的影响分析上,所得结论与实测粒子谱的分析也基本一致。表明该方法在从雷达反射率因子数据获得层状云降水粒子谱信息的进一步研究和应用中有参考价值。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P48;P412.25
【图文】：

结构原理,激光,降水粒子,测湿

南京信息工程大学硕士学位论文３０ｋｍ的气温、湿度、气压和风向风速数据，测温范围在－９０—５０°Ｃ，测温精；测湿范围在０邋—１００％，测湿精度是５％—１０％；测风精度是ｌｍ／ｓ。逡逑２地面０ＴＴ雨滴谱仪数据逡逑本文使用的是地面ＯＴＴ激光降水粒子谱仪（图２．２）的实测雨滴谱数据。该粒德国ＯＴＴ公司生产的采用激光技术为探测手段的新一代高级光学雨滴谱仪，所有尺度通道和速度通道测量降水粒子，并对降水粒子进行分类，能准确地反型和强度，并且受恶劣天气因素的冲击较小，非常适合用于气象上的观测与使高度网咦的潭光箝逡逑搀供了取痄确ｎ逡逑

时天,南京,偏东

出当天阴有阵雨、且开幕式活动期间及前后时间范围内（１８：００—２３：００）的降水概率较逡逑大的预报结果［５？５１：１。逡逑图３．丨是２０１４年８月１６日０８时５００百帕和８５０百帕的天气实况图，图中红色三角逡逑形代表南京的位置。由图可以看出，５００百帕上（图３．１ａ），亚欧大陆中高纬地区呈两逡逑槽一脊的环流形势，贝加尔湖附近为一高压脊，其两侧的低压槽分别位于巴尔克什湖和逡逑我国东北地区，南京处于一短波槽前的西南暖湿气流中，副高较强，不利于暖湿气流的逡逑向外输送；８５０百帕上（图３．１ｂ），南京处于一东西向切变线北侧的偏东气流中，根据逡逑吴海英等［５２］分析认为该天气背景下，对流层低层的偏东气流具有暖湿属性，可带来丰逡逑富的水汽，且对流层中低层的不稳定层结有利于该偏东气流的发展。综合对流层的整体逡逑环流形势来看，当天的天气形势有利于降水的形成、发展与维持，因此，为保障８月１６逡逑曰２０：００—２２：００的南京青奥会开幕式的顺利进行

【参考文献】