播撒对流云消雹增雨的三维数值模拟研究

论文摘要

本文主要对AgI和液态CO2（LC）播撒对流云消雹增雨的效果作了分析和比较。利用中尺度非静力模式MM5,模拟了2001年8月23日北京一次冰雹天气过程发生发展的中尺度背景场,与较大尺度的观测资料加以对比,再与中科院大气所的三维冰雹云分档模式对自然云的模拟比较来确定云模式模拟结果与实际云发展过程的符合程度。 三维云模式播撒模拟结果表明,无论播撒剂是AgI还是LC均为在最大过冷水区播撒比在最大上升气流区播撒效果明显;在最大过冷水区播撒时,AgI播撒消雹增雨的效果均优于LC播撒。在最大上升气流区播撒时,LC播撒的增雨效果要好于AgI播撒,而AgI播撒减雹量较大;各种播撒方式,播撒时间越早消雹增雨的效果较好;采用合适的剂量进行催化,播撒率过大或过小,效果都不是很理想。 对粒子谱的分析研究表明,自然云中粒子随时间演变,大尺度粒子先增加后减少的分布现象再现了冰雹形成而后落出云中的过程;粒子谱的分布特征,显现为随高度的降低,冰晶,雪,霰,冰雹的梯度变化。播撒使得小尺度粒子增加,大尺度粒子减少,粒子谱向小尺度粒子方向偏移。自然云粒子谱与M-P谱的分布比较表明,分档谱更能合理的反映云中粒子谱的分布。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外云模式及人工播撒数值模拟研究
• 1.3 论文内容
• 第二章 三维弹性冰雹云分档模式简介
• 2.1 模式控制方程组
• 2.2 模式物理过程及分档
• 2.3 模式物理参数
• 2.3.1 模式中所包含的播撒过程
• 2.3.2 模式中对AgI播撒和LC播撒所作的假定
• 2.3.3 播撒过程的热力学计算
• 2.4 初边界条件
• 2.4.1 侧边界条件
• 2.4.2 上下边界条件
• 2.5 初始条件
• 2.6 对流启动方式
• 2.7 模式的数值求解、平滑运算及模拟域的平移
• 第三章 中尺度非静力模式MM5简介
• 3.1 MM5模式系统的结构
• 3.2 MM5模式的水平和垂直格点
• 3.3 区域嵌套
• 3.4 侧边界条件
• 3.5 四维数据同化
• 3.6 地表资料的分类
• 3.7 地图投影及地图比例因子
• 3.8 运行模式系统所需要的数据
• 第四章 MM5与三维冰雹云模式对自然云的模拟
• 4.1 MM5与三维冰雹云模式模拟方案设计
• 4.2 MM5模拟结果
• 4.3 MM5结果与三维冰雹云宏观特征比较
• 第五章 三维云模式播撒对流云消雹增雨
• 5.1 播撒模拟设计
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 相同播撒时间和剂量下，AgI和LC播撒比较
• 5.2.2 不同播撒时间和播撒率情况下，AgI和LC播撒比较
• 5.2.3 时空分布特征
• 5.2.4 地面雨强，雹强、风场及垂直气流速度变化
• 5.3 小结
• 第六章 播撒造成的粒子谱特征的变化
• 6.1 自然云粒子谱
• 6.2 播撒云同自然云粒子谱的比较
• 6.3 分档谱同M-P谱的比较
• 6.4 小结
• 第七章 结论及未来要做的工作
• 7.1 结论
• 7.2 发现的问题以及未来要做的工作
• 参考文献
• 致谢
• 附图