海南岛中部山区暖云人工增雨催化试验物理效果分析

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-01-0114

摘要/Abstract

摘要：

利用雷达、降水及探空资料对2015—2020年海南岛昌江霸王岭及五指山毛阳试验点的暖云吸湿性焰条催化试验在不同月份及天气系统影响下的增雨效果进行评估并通过选取典型个例研究催化过程的物理响应特征。结果表明：南海低压槽和华南沿海槽影响下的催化试验整体增雨正效果较明显，平均绝对增雨量均超过未催化组2.00 mm。7、8、9月暖云催化试验均能展现出不同程度的增雨正效果，其中8月催化试验平均绝对增雨量最高，达4.71 mm。海南岛2个试验点总催化样本平均绝对增雨量0.73 mm，平均相对增雨率13.52%，平均增水量39.73万m³。由典型个例的物理检验中发现，催化后0.5 h是一个关键时刻，即催化云和对比云的几乎所有物理检验指标约在催化后0.5 h后拉开差距。

关键词: 海南岛山区, 暖云催化试验, 人工增雨, 物理效果

Abstract:

Based on the observation data such as radar, rainfall and radiosonde, the precipitation enhancement effect of the warm cloud-seeding experiments using hygroscopic flares at Bawangling, Changjiang and Maoyang, Wuzhishan in Hainan Island from 2015 to 2020 in different months and weather systems is conducted.On this basis, the physical response characteristics of the catalysis process are analyzed through typical cases. The results show that positive effect of seeding experiments under the influence of the low pressure trough in the South China Sea and the South China coast is relatively obvious, and the average absolute precipitation increment of cloud seeded experiments is 2.00 mm higher than that of cloud unseeded experiments. The warm cloud-seeding experiments in July, August, and September all showed different level positive effect of precipitation enhancement. The warm cloud-seeding experiments in August had the highest average absolute increment of precipitation, which is 4.71 mm. For the total warm cloud-seeding experiments of the two sites in Hainan Island, the average absolute precipitation increment is 0.73 mm, the average relative precipitation increase and average water increment is 13.52% and 39.73×10⁴m³respectively. From the physical evaluation of typical case, 0.5 h after catalysis is critical moment, after which the gap of almost all physical parameters between seeded cloud and contrast cloud is widened.

Key words: mountain areas of Hainan Island, warm cloud seeding experiment, artificial precipitation enhancement, physical effect

中图分类号:

P481

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图/表 9

表1 2015—2020年海南岛山区不同天气系统下暖云人工增雨催化试验统计结果

Tab.1 Statistical results of warm cloud-seeding experiments for artificial precipitation enhancement under different weather systems in mountain areas of Hainan Island from 2015 to 2020

天气系统	试验分组	样本数	催化云平均降水量/mm	对比云平均降水量/mm	平均绝对增雨量/mm	平均相对增雨率/%	平均增水量 /万m³
华南沿海槽	催化组	8	6.78	3.89	2.89	74.29	68.82
华南沿海槽	未催化组	7	8.36	6.13	2.23	36.38	24.93
热带低压系统	催化组	9	8.28	8.09	0.19	2.35	13.95
热带低压系统	未催化组	8	6.83	9.80	-2.97	-30.31	-33.39
南海低压槽	催化组	16	6.51	4.04	2.47	61.14	69.89
南海低压槽	未催化组	10	8.51	14.49	-5.98	-41.27	-16.67
越南低压槽	催化组	7	3.58	4.17	-0.59	-14.15	-42.07
越南低压槽	未催化组	7	5.24	11.14	-5.90	-52.96	-43.85
冷空气影响	催化组	2	7.10	0.67	6.43	959.70	66.76
冷空气影响	未催化组	4	4.48	5.20	-0.72	-13.85	-45.47
变暖高压脊	催化组	3	2.11	2.72	-0.61	-22.43	-8.70
变暖高压脊	未催化组	3	4.07	8.32	-4.25	-51.08	3.87
西南低压槽	催化组	4	10.87	6.74	4.13	61.28	85.90
西南低压槽	未催化组	3	6.66	10.45	-3.79	-36.27	-16.40

表2 2015—2020年不同月份海南岛山区暖云人工增雨催化试验统计结果

Tab.2 Statistical results of warm cloud-seeding experiments for artificial precipitation enhancement in mountain areas of Hainan Island in different months from 2015 to 2020

月份	试验分组	样本数	催化云平均降水量/mm	对比云平均降水量/mm	平均绝对增雨量/mm	平均相对增雨率/%	平均增水量 /万m³
4月	催化组	2	4.38	3.35	1.03	30.79	10.52
4月	未催化组	1	9.03	10.06	-1.03	-10.24	-6.67
5月	催化组	6	1.34	1.53	-0.19	-12.39	-2.05
5月	未催化组	4	1.51	5.34	-3.84	-71.83	-24.87
6月	催化组	9	7.25	4.07	3.18	78.07	79.51
6月	未催化组	3	13.10	14.71	-1.61	-10.94	14.03
7月	催化组	12	3.95	3.58	0.37	10.40	7.03
7月	未催化组	12	3.92	8.78	-4.86	-55.40	-38.54
8月	催化组	10	10.09	5.38	4.71	87.45	89.14
8月	未催化组	9	8.56	7.14	1.42	19.84	45.41
9月	催化组	7	4.88	4.34	0.54	12.45	26.61
9月	未催化组	11	8.33	13.80	-5.46	-39.60	-42.79
10月	催化组	3	19.22	18.21	1.01	5.53	20.10
10月	未催化组	2	4.13	5.26	-1.13	-21.51	-84.82

表3 2015—2020年海南岛山区五指山和昌江暖云人工增雨催化试验统计效果

Tab.3 Statistical results of warm cloud-seeding experiments for artificial precipitation enhancement at Wuzhishan and Changjiang in mountain areas of Hainan Island from 2015 to 2020

地区	试验分组	样本数	催化云平均降水量/mm	对比云平均降水量/mm	平均绝对增雨量/mm	平均相对增雨率/%	平均增水量 /万m³
五指山	催化组	18	4.44	4.09	0.35	8.56	35.80
五指山	未催化组	15	5.89	11.20	-5.31	-47.41	-49.48
昌江	催化组	31	7.81	6.70	1.11	16.57	64.02
昌江	未催化组	27	7.04	8.87	-1.83	-20.63	-0.59
总体	总催化组	49	6.13	5.40	0.73	13.52	39.73
总体	总未催化组	42	6.47	10.04	-3.57	-35.56	-18.05

图1 2020年7月1日15：10海南岛雷达反射率因子空间分布（单位：dBZ）（红圈内为催化云，黑圈内为对比云。下同）

Fig.1 The spatial distribution of radar reflectivity factor in Hainan Island at 15：10 on July 1， 2020 （Unit： dBZ）（The clouds in red circle is the seeded cloud， while the cloud in black circle is the contrast cloud. the same as below）

表4 2020年7月1日15：10五指山暖云人工增雨催化试验催化云与对比云参量及其相似度

Tab.4 The parameters of the seeded cloud and contrast cloud in Wuzhishan warm cloud-seedingexperiments for artificial precipitation enhancement at 15：10 on July 1， 2020 and their similarity

研究对象	体积/km³	回波顶高 /km	体积中心高度/km	投影面积 /km²	降水通量 /（m³·s^-1）	平均反射率 /dBZ	最大反射率 /dBZ	反射率中心高度/km	最大反射率高度/km	降水量 /mm
催化云	866.1	10.0	4.3	230.4	674.4	38.6	48.5	4.2	5.0	38.2
对比云	932.2	9.5	3.9	323.1	761.5	40.3	53.5	3.8	4.3	29.4
相似度	92.9%	95.0%	90.7%	71.3%	88.6%	95.8%	90.7%	90.5%	86.0%	77.0%

图2 2020年7月1日五指山暖云人工增雨催化试验催化云与对比云最大反射率（a）、平均反射率（b）、回波顶高（c）、垂直累积液态水含量（d）时序 [黑线是催化时刻（15：10）]

Fig.2 Time sequence of the maximum reflectivity （a）， average reflectivity （b）， echo peak height （c） and vertical accumulation of liquid water content （d） of seeded and contrast cloud in Wuzhishan warm cloud-seeding experiments for artificial precipitation enhancement on July 1， 2020 （The black line is the seeding time （15：10））

图3 2020年8月1日海南岛15：42雷达反射率因子空间分布（单位：dBZ）

Fig.3 The spatial distribution of radar reflectivity factor in Hainan Island at 15：42 on August 1， 2020 （Unit： dBZ）

表5 2020年8月1日15：42昌江暖云人工增雨催化试验“催化”云与对比云参量及其相似度

Tab.5 The parameters of the“seeded”cloud and contrast cloud and their similarity in Changjiang warm cloud-seeding experiments for artificial precipitation enhancement at 15：42 on August 1， 2020 and their similarity

研究对象	体积/km³	回波顶高 /km	体积中心高度/km	投影面积 /km²	降水通量 /（m³·s^-1）	平均反射率 /dBZ	最大反射率 /dBZ	反射率中心高度/km	最大反射率高度/km	降水量 /mm
催化云系	65.3	4.50	2.34	28.34	55.65	35.63	43.50	2.06	1.50	16.50
对比云系	69.0	6.50	2.43	32.00	48.99	34.60	41.50	2.25	1.00	12.80
相似度	94.60%	69.20%	96.30%	88.60%	88.00%	97.10%	95.40%	91.60%	100%	77.60%

图4 2020年8月1日昌江暖云人工增雨“催化”试验云系与对比云最大反射率（a）、平均反射率（b）、回波顶高（c）、垂直累积液态水含量（d）时 [黑线是假定“催化”时刻（15：42）]

Fig.4 Time sequence of the maximum reflectivity （a）， average reflectivity （b）， echo peak height （c） and vertical accumulation of liquid water content （d） of “seeded” and contrast cloud in Changjiang warm cloud-seeding experiments for artificial precipitation enhancement on August 1， 2020 （The black line is the assumed “seeding” time （15：42））

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