PDF《一次降雹过程的 犃犵犐系列催化模拟研究》

楼小凤, 师宇, 卢广献.

一次降雹过程的 A g I系列催化模拟研究.应用气象学报,

2 0

1 6,

2 7 (

2 ) :

1 2

9

1 3 9. d o i :

1 0.

1 1

8 9

8 /

1 0

0 1

7 3

1 3.

2 0

1 6

0 2

0 1 一次降雹过程的 上盗写呋Ｄ庋芯 楼小凤1 )

2 ) 师宇1 )

2 ) 卢广献1 )

2 ) 1) ( 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京

1 0

0 0

8 1 ) 2) ( 中国气象科学研究院, 中国气象局云雾物理实验室, 北京

1 0

0 0

8 1 ) 摘要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 A g I催化模式, 对北京1

9 9 6年6 月1 0日的一次降雹过程进行 A g I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. 9k m 高度范围内催化, A g I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1 5分钟在5k m 高度附近播撒 A g I , 连续4次以5*

1 0

6 k g -1 的催化剂量进行催化, 催化效果较好, 可减少降雹量约6 0%, 同时可避免降雨量的大幅减少. 关键词:冰雹模拟;

A g I催化;

系列催化试验 引言冰雹灾害给人们财产和农作物生产带来严重损 失.近年来, 我国和美国降雹日数明显下降[

1 2] , 但近2 0年加拿大 O n t a r i o严重冰雹灾害呈明显增长 趋势[

3 ] .世界上许多国家开展了人工防雹、 消雹外 场试验.1

9 9 5年世界气象组织( WMO) 会议上提出 冰雹形成的6种假说: ①雹胚竞争水分的有限增长 ( 利益竞争的说法) , ②发生在雹胚区的早期降水, ③ 云水结冰, ④轨迹降低, ⑤加速了云中的碰并过程, ⑥播种的 动力效果[

4 ] .云遥 感观测 手段 和数值模式, 提供了冰雹催化的时机、 区域和催化剂剂量等方 面的有效信息, 但数 值模拟还不 能给 出最 后答案. 目前已开展了少数防雹随机试验, 但还未得出有效 结论[

5 ] .由于雹云结构十分复杂, 冰雹生成机制尚 不清楚, 根据争食水分概念进行播撒能否起作用值 得进一步讨论[

6 ] .另一类防雹试验是设想用高炮炮 弹、 火箭弹在云中爆炸[

7 8] , 可引起云中气流变化并 使过冷水滴冻结, 从而破坏雹云发展, 该理论还需进 一步验证.多普勒天气雷达在对冰雹过程和防雹理 论发展中发挥了重要作用, 并提高了对冰雹云体的 识别和预报能力[

9

1 4] . 云数值模式已成为云降水、 降雹过程和人工防 雹研究的重要手段.雹云中的微物理过程已有较多 研究.在冰晶 过冷水 雹胚 冰雹链环中,没有过冷 水参与很难形成强烈降雹[

1 5] , 冰相形成过程释放的 潜热可使云体发展更加强盛, 甚至引起风暴动力结 构和生命史的改变.模拟研究发现, 青藏高原雹云 中存在较弱的过冷雨水累积带, 但雹块的增长主要 通过冰雹撞冻云水[

1 6] .利用冰雹分档模式[

1 7] , 证明 冰雹云 中的 穴道 是冰雹形成和增长的有效区域[

1 8 ] .当云凝结核( C C N) 从低浓度增加到高浓度的 同时, 将云滴谱数浓度从1