人工影响天气的理论基础课件.pptVIP

第二章人工影响天气的理论基础q云降水过程——强迫耗散系统中的混沌过程q云降水物理基础回顾

一、大气（云降水）过程——强迫耗散系统中的混沌

非线性动力系统?物质世界的确定性—因果关系理论￠牛顿n定量n由初始条件预测系统发展n实验￠误差：初始条件？n有人认为“混沌”是继相对论、量子力学后的第三次革命3

混沌?19世纪末庞加莱关于“三体问题”的讨论是确定论的试金石1889年庞加莱因一篇关于三体问题无法求解的论￠文获得瑞典国王60大寿设立2500克郎和一块金牌“关于三体问题的动态方程”(Surleproblemedestroiscorpsetlesequationsdeladynamique)，1890，ActaMathematica，270页Lorenz——蝴蝶效应￠4

Lorenz,E.N.,1963:DeterministicNonperiodicFlow.JournaloftheAtmosphericSciences,20,130-141.

Lorenz,E.N.,1963:DeterministicNonperiodicFlow.JournaloftheAtmosphericSciences,20,130-141.

Lorenz,E.N.,1963:DeterministicNonperiodicFlow.JournaloftheAtmosphericSciences,20,130-141.

混沌?Onemeteorologistremarkedthatifthetheorywerecorrect,oneflapofaseagullswingscouldchangethecourseofweatherforever.“?“Predictability:Doestheflapofabutterfly’swingsinBrazilsetoffatornadoinTexas?”8

分岔9

分岔——人工影响天气10

云降水物理基础回顾

（尺度）谱分布设Δr：1-3μm，n=100个/cm33；r=2μm111Δr：3-7μm，n=160个/cm；r=4μm222则：n(r)=50个/cm3μmμm1n(r)=40个/cm3212

谱分布?较常使用的谱分布形式主要有：Junge幂函数分布、Deirmedjian修正?函数分布、对数正态分布和Zold分布。?Junge幂函数分布：在大气中的质粒，从十分之几微米到几十微米尺度之间的等间隔对数半径区间内，质粒的总累积体积为一常数￠13

谱分布?由谱分布可计算气溶胶的各种特征参量：数浓度、峰值半径、中值半径、平均半径、均方根半径等14

云雾的组成15

云滴谱小滴较少，中等尺度滴较多，大滴较少，且在大滴方向有长尾巴。16

云滴谱?Khrgian-Mazin分布已知峰值n及峰值半径r：￠pp17

云滴谱特征量数密度￠￠￠平均半径含水量18

云滴谱特征量能见距离（假定水的无量纲散射效率因子为2）￠￠雷达反射率因子实际观测到的谱分布多采用纯数学拟合，可将Khrgian-Mazin分布曲线转化为线性关系进行￠19

云滴谱特征量20

雨滴谱最常用的测定降水的宏观特征量就是地面上的降雨率（降水强度）。而最常用的表示降水的微观特征量便是雨滴大小的分布函数（即滴谱）马歇尔和帕尔默(MarshallandPalmer，1948)

雨滴谱

云雾的组成23

云滴大小24

云的胶体稳定性25

云的胶体稳定性26

冰雹的增长冰雹的干增长在含水量小而温度低的云区，因为冰雹碰并的水量少，因而冻结释放的潜热也少。再加气温低，雹块散热快，因此碰撞雹块的过冷水滴未及从冰雹表面漫流开来就已冻结为冰，在一定的程度上保持其圆球形，冻滴之间留有许多空隙，形成不透明层次。冰雹的湿增长相反，如果云的含水量比较大，环境气温也不太低，则冰雹的散热不及冻结潜热释放的快，被碰撞水滴只能有一部分冻结，过冷水在冰雹表面铺展成水膜，冻结过程在水与冰的交界面上进行，形成的冰层透明而密度大。

冰雹云结构

冰雹的增长过程

人工影响天气：基本思路?除少数情况，人工影响天气实际是人工影响云，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。?现阶段人工影响天气工作主要是通过人为地在云中播撤（CloudSeeding）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）PrecipitationEnhancement(2)抑制冰雹HailSuppression(3)消雾、消云Fog