聊城市人工增雨效果统计分析及催化剂扩散模拟

论文摘要

人工影响天气科学研究中,如何评价人工增雨的催化效果是一个重要的组成部分。对不同条件下催化效果的计算分析,可以为人工增雨作业选择有利的作业时机和天气条件提供一定的依据。本文对已有的增雨效果评价方案进行了归纳和分析,针对一些方案假设的不合理性做出改进。利用聊城市和菏泽市1963～2007年的降水观测资料和天气形势图,采用历史区域回归试验和天气系统分类回归方案效果检验法,对2004～2007年4年间聊城市人工增雨作业的效果进行了计算分析。结果表明:1)采用天气系统分类统计的方法可以有效提高区域雨量的相关性,从而提高了统计分析的效率。2)聊城市实施人工增雨作业比较有利的时节是6月份,催化效果最理想的天气系统是南方气旋。3)人工增雨效果与自然雨强之间有一定的关系。不同的天气系统条件下,对应着不同的自然雨强区间作为催化有效的最优化条件。人工增雨是通过人工途径对云体施加影响,以达到增大降水量的目的。在适宜的天气条件下,需要分析研究作业部位的选择,优选高效的催化技术以及优化作业方法,以便对云体进行有效的高炮人工催化作业。本文利用在大气扩散领域广泛使用的高斯模式,建立了一套层状云中的催化剂扩散模式。运用该模式,在对单个点源的催化剂扩散规律进行模拟和分析的基础上,对高炮实施人工增雨作业进行了作业射击方式的最优化设计。对于层状云,采用高炮向逆风方向相隔一定方位角,进行连续旋转点射180°扇形面的方式。在不同的作业参数下,得到了不同的作业射击间隔方位角和应发弹数。模拟得到的结果为指导人工影响天气作业提供了一定的科学依据。

论文目录

• 中文部分
• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 人工增雨效果统计分析
• 1.1 目标区和对比区
• 1.1.1 目标区的选择
• 1.1.2 对比区的设置
• 1.2 历史区域回归试验
• 1.2.1 方案介绍
• 1.2.2 月平均增雨量的计算分析
• 1.3 天气系统分类回归方案
• 1.3.1 方案介绍
• 1.3.2 试验期主要天气系统分类
• 1.3.3 方案的实施步骤
• 1.3.4 分类回归方案统计结果
• 1.4 结论
• 2 催化剂的扩散模拟
• 2.1 有关催化扩散的基本概念
• 2.2 扩散模式
• 2.2.1 扩散模式的基本框架
• 2.2.2 平流扩散方程
• 2.3 单个点源的催化剂扩散模拟
• 2.3.1 计算参数的给定
• 2.3.2 顺风向上催化剂扩散规律
• 2.3.3 垂直于风向上的催化剂扩散规律
• 2.3.4 垂直高度上的催化剂扩散规律
• 2.3.5 x-y平面上催化剂浓度投影结果分析
• 2.3.6 结果分析
• 2.4 高炮人工增雨射击组合方式的最优化设计
• 2.4.1 目的说明
• 2.4.2 设计思路及计算结果
• 2.4.3 小结
• 3、结语
• 参考文献
• 致谢
• 英文部分
• Abstract
• Introduction
• 1 Statistic analysis of artificial precipitation
• 1.1 Operating area and contrastive area
• 1.1.1 Operating area
• 1.1.2 Contrastive area
• 1.2 Historical regional regression test（HRRT）
• 1.2.1 Introduction
• 1.2.2 Compute the monthly mean precipitation increase with HRRT
• 1.3 The statistical method of layered weather systems
• 1.3.1 Introduction
• 1.3.2 Classification of weather systems in test period
• 1.3.3 The steps of scheme
• 1.3.4 Statistics results of linear regression
• 1.4 Conclusions
• 2 Simulation of catalyst diffusion
• 2.1 Basic concepts of catalyst diffusion
• 2.2 Catalyst diffusion model
• 2.2.1 Basic framework of diffusion simulation
• 2.2.2 Advection-diffusion equation
• 2.3 Single point source catalyst diffusion simulation
• 2.3.1 Specification of the parameters
• 2.3.2 Catalyst diffusion along the wind direction
• 2.3.3 Catalyst diffusion in the direction perpendicular to wind direction
• 2.3.4 Catalyst diffusion in the vertical direction
• 2.3.5 Analysis of the catalyst density distribution projected on a x-y plane
• 2.3.6 Analysis of the results
• 2.4 Exploration of the best shooting design for artificial precipitation
• 2.4.1 Purpose
• 2.4.2 Design program and its results
• 2.4.3 Conclusions
• 3 Summaries
• References
• 致谢