北京层状云人工增雨数值模拟试验和机理解释.pdf

第 37卷第 4期 2013年 7月 大 气 科 学 Chinese Journal of Atmospheric Sciences Vol. 37, No. 4 Jul. 2013 何晖, 高茜, 李宏宇. 2013. 北京层状云人工增雨数值模拟试验和机理研究 [J]. 大气科学, 37 (4): 905–922, doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2012.12097. He Hui, Gao Qian, Li Hongyu. 2013. Numerical simulation of stratiform precipitation enhancement in Beijing area and its mechanism [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 37 (4): 905–922. ? 北京层状云人工增雨数值模拟试验和机理研究? ? 何晖 1, 2 高茜 1, 2 李宏宇 1, 2 1北京市人工影响天气办公室，北京 100089 2云降水物理研究与云水资源开发北京市重点实验室，北京 100089 摘 要 在中尺度WRF模式的 Morrison 双参数方案中引入了 AgI粒子与云相互作用的过程，在WRF模式中实 现了催化功能。利用加入了催化方案的中尺度模式对 2008年 3月 20～21日环北京地区一次层状云系降水过程进 行模拟和催化试验。模拟自然降水与实测结果一致，分析微物理特征并在所得分析基础上进行催化试验。研究在 不同催化剂量、高度和时刻进行试验对降水的影响。结果表明：以 20 g的碘化银进行催化作业，在催化后的前 30 min之内，地面雨量轻微减小，最大累积减雨量为 2010 t，30 min后，净增雨量迅速增加，最大累积增雨量达到 了 3.4×105 t。催化开始阶段的减雨主要是由于播撒 AgI后，云水减少而雪晶增多，导致雨滴碰并云滴，云滴向雨 滴自动转化过程的减少以及雪晶碰并雨滴过程的增多，然而空中增多的雪晶尚未下落到暖区融化成雨滴。而第二 阶段的增雨则是空中增多的雪晶逐渐下落到暖区，雪晶融化成雨滴过程增多。AgI的播撒率对降水量有明显影响， 过量催化会使雪晶平均质量减少，下落速度锐减，从而雪融化成雨水减少，导致雨量减弱，不同催化高度和催化 时间的催化结果表明在过冷水含量比较丰富而冰雪晶含量偏少的区域进行催化，增雨效果显著。 关键词 中尺度催化数值模式 层状云系 物理机制 催化效果 文章编号 1006–9895(2013)04–0905–18 中图分类号 P481 文献标识码 A doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2012.12097 Numerical Simulation of Stratiform Precipitation Enhancement in Beijing Area and Its Mechanism HE Hui1, 2, GAO Qian1, 2, and LI Hongyu1, 2 1 Beijing Weather Modification Office, Beijing 100089 2 Key Laboratory of Beijing for Cloud, Precipitation, and Atmospheric Water Resources, Beijing 100089 Abstract On the basis of the dynamic framework of the Weather Research and Forecasting Model (WRF) and the Morrison two-moment explicit cloud scheme, an AgI seeding scheme is developed and used to simulate stratiform precipitation during March 20–21, 2008. The simulated rainfall is similar to the observations, in which several seeding tests for different seeding amounts, seeding levels, and seeding times are examined on the basis of cloud microphysical analysis.