《人影讲座》-(精选)课件.pptVIP

讲 座 提 纲 人工影响天气概述 云、降水动力学和微物理学基础 人工影响天气的基本原理 现代云微物理探测 数值模式及其应用 人工影响天气的催化技术 人工影响天气作业和科学实验的方案设计和外场试验 人工影响天气的效果检验 实际观测个例 人工影响天气概述 人工影响天气是指在适当的天气条件下，通过人工干预，使天气过程发生符合人类愿望的变化。 现阶段的人工影响天气工作主要是通过人为地在云中播撤（Cloud Seeding）某些物质，改变云、雾和降水的物理过程，以达到以下目的： (1)增雨（雪）Precipitation Increase (2)消雾、消云 Hail Damage Mitigation (3)抑制冰雹 Fog Dispersal 基本思想 除少数情况，人工影响天气实际上就是人工影响云，一方面改变云中微物理条件及过程，另一方面通过第一方面的作用促使云中宏观动力过程产生相应变化。 向某些发展降水尚缺条件或降水效率不高的云中播撒催化剂 改变构成云体的云质粒相态或谱分布，促使云体向胶体不稳定发展 进而由微物理过程的变化间接引起宏观动力过程产生变化 最终出现降水或使降水增大。 目前世界上包括美国在内的30多个国家开展了人工增雨、防雹和消雾活动。由于自然降水时空分布不均衡，一些热带地区国家虽然年降水总量已经很多，但仍然开展了人工增雨工作，例如泰国每年使用多达60架飞机进行人工增雨，古巴邀请中、俄、以色列等国的科学家帮助进行飞机人工增雨试验。美、俄等发达国家专门装备了云物理探测飞机，进行人工增雨科学研究。美、俄、以色列等国家对人工影响天气机理做过多年的深入研究，表明人工增雨增加降水的幅度为5%-25%，人工防雹减少灾害的幅度为50%-80%。每年世界气象组织都专门统计各国人影研究和作业的情况并加以通报。 有关人工防雹的研究工作也在20世纪五六十年代达到了高潮，提出了过量播撒的理论。该理论认为冰雹一般是在冰雹云中一个范围不很大的冰雹累积带中由初始冰雹胚胎碰并周围的水滴或冰晶而增长形成的。如果在这一冰雹累积带中增加大量的冰雹胚胎，造成这些冰雹胚胎争食该区域中有限的水滴或冰晶资源，使每一个小冰雹都长不大，就能达到抑制冰雹灾害的目的。在实践中，中国科学家通过计算机模拟，还提出了爆炸防雹和引晶催化共存的防雹理论。 一、云、降水动力学和微物理学基础 前言： 云、降水物理学一般分为紧密联系的两个方面：云、降水发展的宏观过程和云系结构的云动力学；云粒子的形成、增长及产生降水的微观物理过程的云微物理学。 1. 大范围云—降水系统的动力学特征 自然云形成的主要途径 ：热力学模式产生对流；动力学模式产生大范围上升运动。 典型锋面气旋的云和天气动力分布模式 2.中、小尺度天气系统的动力学结构和云系基本特征 气团雷暴 强风暴 中尺度对流系统（MSC） 3.云的基本特征和云形成的微物理机制 云是悬浮在空气中的大量由水滴和（或）冰晶共同组成的可见聚合体，其底不接触地面。与地面连在一起的称为雾。雾滴普遍比云滴小，而且含水量也小些。但特别浓的雾能见度50m，含水量也不小。目前，国际上通用的云的分类原则，主要以云的外形和云底高度特征为基础，适当结合云的发展及内部结构，将云分为高云、中云和低云3族10属，每属又分为若干亚属、种、类等。地面气象观测共记录29种云状。 云态分类 ①云和降水的宏观特征：云、降水作为整体的诸多特征，称为云的宏观特征：包括云的外形、水平伸展、垂直尺度、生命期、温度场、湿度场、气流场，云形成、演变和消散的动力学条件。 ② 云和降水的微观特征：云中粒子的尺度分布和相态结构特征，称为云的微观特征。常以各种相态云粒子的谱分布特征来表征。（谱宽、谱型、特征半径） The Rain Process 云雾的形成 ①核化理论：形成云雾质粒的过程。 同质核化（自发核化）：单一相态分子中没有其它物质存在时发生的核化过程。 异质核化：有异质核存在时的核化现象。 ②云雾滴的扩散增长：一旦水滴和冰晶在水气场中出现核化，云元素的扩散增长(水汽扩散方程 云滴群的凝结增长 雪晶的形成 冰晶增长率和“蒸-凝过程”)就会发生了。 ③云元素的碰并增长：云元素的下落末速度 云滴的碰并增长 云中出现冰晶时的碰并。 ④云元素增长的综合考虑：凝结增长和碰并增长的协同作用 云内湍流对碰并的增强作用 云顶夹卷混合引发云内环流使滴谱拓宽。 冰核起作用的方式 4.主要降水过程 云元素增长过程的比较 ①暖云降水机制（层状暖云降水：层状云一般上升气流弱，含水量小，除雨层云外，其他层状云都不厚。因此，一般层状暖云通过重力碰并只能形成毛毛雨，考虑到云下蒸发，毛毛雨要落至地面还应在落出云底时尺度稍大。在天气形势和地