PDF《关于发展人工影响天气数值模式的一些问题》

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9 气象学报 资助课题: 国家自然科学基金项目(

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0 6 ) 、 财政部/科技部公益性行业( 气象) 科研专项( G YHY

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3、 G YHY

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2 ) 、 中国 气象科学研究院基本业务专项(

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6 ) 和 东亚区域大气再分析 (

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3 ) . 作者简介: 许焕斌, 主要从事云 降水微物理学、 人工影响天气、 数值模式发展等方面的研究.E m a i l : x h b @m a i l . i a p . a c . c n 能提供结构和进程的 蛛丝马迹 或 环节 性结果, 要再现整体图像还得依靠数值模式.原因是只有数 值模式, 不仅可以运用较少简化的接近于自然的原 始方程组, 而且能够容纳观测、 理论、 实验成果, 并把 其融合成一体去模拟各式各样的实例过程.所以, 依据人工影响天气学科特点来发展新一代的人工影 响天气数值模式是很有必要的. 郑国光等(

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1 2 ) 指出, 随着计算机不断发展, 将 详细数值模式应用于人工影响天气的实际业务中已 经成为可能, 并强调数值模式可以在方案设计和论 证、 作业过程指导、 作业后分析3个方面应用于人工 影响天气.然而, 尽管利用飞机、 雷达、 卫星等综合 观测, 结合中小尺度数值模式在人工影响天气过程 中取得了较大的进展, 但人工影响天气中尚有诸多 待解决的科学问题和技术难题( 刘奇俊等,

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0 2 ) . 将数值模式应用于人工影响天气已做了多方面 的努力 ( 毛玉华等,

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9 3;

黄燕等,

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9 4;

洪延超,

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9 8;

洪延超等,

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1 2;

郭学良等,

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1 3;

G u o , e t a l ,

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1 5 ) .中国国家气象中 心利 用包 含详 细云 微 物理和催化过 程的GRAPES云模式, 率先建立了GRAPES云系人工增雨条件预报模式系统( 陈小敏 等,

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0 7;

马占山等,

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0 9 ) .北京市人工影响天气办 公室基于系统设计研发了北京人工影响天气冷云催 化潜力识别模式平台( 嵇磊等,

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1 4) .中国气象局 人工影响天气中心建立了MM

5 C AMS 和GRAPESCAMS 模式实现了人工影响天气业务系 统.结合数值模式为人工影响天气作业时机、 空间 范围、 催化剂量等方案的设计提供了参考, 同时也为 人工影响天气作业效果检验提供了数值模拟手段. 目前, 用于人工影响天气的数值模式是在一些 中小尺度基础数值模式中添加了多种云 降水物理 描述方案和人工影响作业模块发展而来的, 这些数 值模式已有可能逐步成为人工影响天气理论研究及 引导人工影响作业的工具, 但是这些基础模式是否 能满足人工影响天气的模拟要求?所加的云物理模 块是否适配, 是否能再现各式各样的自然降水过程? 在应用中已显露出一些问题.初步考察可以看出, 人工影响天气基础模式的动力框架、 数值计算方案、 复杂云物理过程以及与动力框架的耦合技术等方面 需要有针对性的更新或改进. 近2 0年来, 中国在发展人工影响天气的基础模 式方面已做了多项工作, 以三维非静力全弹性模式 为例, 如许焕斌等(

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9 0) 、 王谦等(

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9 0) 、 孔凡铀等 (

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9 0 ) 、 周晓平等(

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9 6) 的云模式.G u o等(

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0 6) 在三维云模式中加入了冰雹分档描述方案. 由于在构建用于人工影响天气基础模式中, 大 致还是沿着中小尺度天气动力学的发展和大尺度天 气动力数值模式的计算数学的成果来设计的, 在全 盘引入的同时也将一些不甚合适的框框带了进来, 功能性的不足业已呈现.如不细究这一情况势必带 来隐患.为此, 需要深入探讨人工影响天气的学科 特点进而来设计适用于人工影响天气的基础模式. 由于人工影响天气是要在掌握自然进程的情况下来 施加影响的, 只有基础模式可靠了, 才能去加人工影 响模块来评估其效应. 本研究试图着重就基础模式方面的一些带基础 性的问题做些探讨, 也就发展新一代人工影响天气 数值模式中的一些具体问题, 提了一点思路和参考 方案.