云降水结构与演变特征的遥感观测分析

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1、第一章引言近年来，随着经济的发展和社会的进步，人们对天气预报精细化程度的要求越来越高，如何提高预报精细化能力问题己经成为气象工作者要面对的一个重要研究课题。同时，我国又是一个水资源严重短缺的国家，合理开发利用空中云水资源、开展有效的人工增雨作业是缓解水资源短缺的一个重要途径，人工增雨就是根据降水机制的不同采取不同方法，通过改变局部降水的一个环节，从而引发整个降水过程的改变、促进降水增加的技术。人工增雨的研究对象是降水系统和降水云系，其尺度范围涉及中Gt、中p、中丫和微物理尺度等，这些复杂的中小微尺度结构是分析人工增雨作业条件、确定云系催化技术指标，科学实

2、施播云增雨的基础，也是作业设计和效果检验的基础。因此，加强对降水云系结构研究，加强对降水形成机制的研究，不仅是提高精细化天气预报能力的一个有效途径，而且对确定有效的增雨作业条件具有重要的意义。云和降水的形成发展除了受动力、热力条件影响外，其云和降水的宏微观物理结构对降水的发展也起着重要的作用。利用各种手段探测和研究云降水结构，具有重要得意义。微波辐射计、多普勒雷达和卫星遥感资料等各具有不同的时空观测尺度优势，利用遥感资料及地面观测资料来综合分析和追踪降水云系的结构特征和发展演变，分析云系降水的结构特征和增雨潜力条件已经成为学者们关注的一个重点。加强对各种

3、遥感观测资料的使用研究，了解不同天气系统下云降水结构的特征，不仅对深入认识云降水物理具有重要的科学意义，而且对实施降水的精细化预报和提高增雨作业条件识别能力具有重要的应用前景。以下就研究涉及的云系综合观测及云雨结构研究、遥感资料等各种观测资料的发展应用、研究进展等方面做一简单的介绍。1．1云水资源及云降水结构研究的进展1．1．1我国云雨结构的研究我国云微物理的观测研究起步于1958年，各地结合人工增雨工作开展了大量的观测研究。云雨结构的研究是多年来我国气象工作的研究重点，游来光等指出认真做好作业天气条件的研究、分析，较准确地判断天气系统产生的降水范围、强

4、度、持续时间以及主要降水区域，是制定作业方案的依据。近年来，利用我国开展外场试验所获取的资料，大量针对云系多尺度结构特征的研究工作开展了起来：在利用探空、雷达、卫星等综合加密观测的基础上，汪学琳等研究了蒙古气旋的天气云雨特征及其人工增雨潜力，王以琳等对山东省人工增雨作业期间南方天气系统和江淮气旋、黄淮气旋的云雨结构和人工增雨播云条件进行了综合分析，刘玉宝等对新疆冬季降水的中小尺度结构进行了分析，陈楠还在统计分析的基础上对宁夏30年层状云、对流云及混合云降水的时空分布及环流特征进行了综合分析，周毓荃等对2002年4月4．5日的一冷锋气旋层状云降水中的云系特

5、征和降水特点及云和降水的微物理结构特征等进行了多尺度的研究，这些研究从宏观到微观揭示了典型云系的云雨特征，周毓荃等还提出了人工增雨的多尺度条件及其监测预测问题，为其它天气类型的云雨结构的研究提供了很好的思路。1．1．2飞机直接探测云微物理特征的研究现状上世纪80年代初期以来，在我国的一些观测试验中开始使用PMS系统。陈万奎等在1986年对四川春季一次层状云宏微观特征和降水机制进行了研究，1987年做了融化层附近降水粒子微物理特征的个例研究，同年利用PMS还对新疆冬季一次系统降雪过程进行了探测。廖飞佳等在1987年11月16日利用PMS对新疆北部沿天山一带

6、的冬季层状云微物理结构进行了观测。分析发现，下层云云顶之上有层云引晶催化，影响了下层云微物理结构特征，使下层云由过4冷液态水云向冰水混合云转化，并有发展成冰云的趋势。樊署先对1994年6月28日的一次降水云系PMS探测资料进行分析后认为，层状云中的中小尺度降水云区(本次共探测到76个云区)91％的云区宽度小于10mk，这是造成地面降水分布不均匀的物理原因，探测到的液态含水量(LwC)最大值出现在一5V层附近，说明此处云中液态水较多，且与催化剂碘化银的成冰阂温较一致，故在此丰水区作业后，有利于贝吉龙过程的充分发展，人工催化的潜力较大。张连云等利用PMS探测

7、资料分析了山东省层状云的云及降水的微物理特征。苏正军等则是分析了青海省春季降水的微物理特征。陈文选等利用PMS观测资料对黄淮气旋降水性层状云中的微物理特征、降水时段、云中微物理量分布间的关系进行了综合分析，结果表明，过冷水含水量以O．001．0．19／cm3为主，约占78．1％。过冷水宽度以小于15km为主，占88．2％。过冷水滴的尺度谱分单峰和双峰(或多峰)两类，单峰谱粒子以小滴为主，双峰谱存在大量20～30um的云滴，后者有利于冰晶的淞附增长。雪晶浓度主要在0．01．1．0Ld之间，平均直径一般小于1．0mm。处于同样降水时期的云系，其中的微物理如过

8、冷水出现的频率、平均过冷水含量、雪晶的平均浓度和直径等，都是具有明显的差别的。2