降水性层状云系结构与降水云物理模型的研究

In order to effectively implement the precipitation enhancement and reduce blindness, we must be clear about the cloud conditions and index. So we need to study the macro and micro structure characteristics of the cloud and physical process of precipitation formation, and build a physical model for precipitation cloud. This project is to use the comprehensive observation data of radar, satellites, airborne particle measurement system, sounding and ground rainfall intensity etc., to research the macro and micro structure characteristics of the precipitation stratiform cloud in north China, and analyze the microphysical mechanism of stratiform cloud precipitation and physical process of precipitation formation and development.Through the research of observation analysis and numerical simulation, we can understand deeply about the microphysical processes of precipitation cell formation and growing up, and distribution of water vapor. Therefore reveal the mechanism of stratiform cloud precipitation. On the base of many cases research, we can rise to more comprehensive, more popular and more complete understanding from the individual cognition, local knowledge and preliminary understanding about the stratiform cloud, so as to establish and develop a more perfect precipitation cloud physical model, and provide scientific guidance for precipitation enhancement.

为了有效地实施人工增雨作业，减少盲目性，必须明确人工降水选云的条件和指标，因此需要研究当地云的宏微观结构特征及降水形成的物理过程，建立适合的降水云物理模型。本研究就是利用雷达、卫星、机载粒子探测系统、探空以及地面雨强等综合观测资料，研究我国北方降水性层状云的宏微观结构特点，分析层状云产生降水的微物理机制和降水形成和发展的物理过程，以及层状云中不均匀结构对降水形成的影响。通过观测和数值模拟研究，加深对降水元的产生和长大等微物理过程、水汽场分布等动力过程的认识和理解，揭示层状云产生降水的机理。并在对多个降水性层状云个例分析研究的基础上，把对层状云结构和降水物理过程的个别认识、局部认识和初步认识，提高到较全面的、较普遍的和较完整的认识，从而建立和发展一个较完善的降水云物理模型，为人工增雨作业提供科学指导。

层状云是我国北方进行人工增雨的主要云系之一，为了有效地实施人工增雨作业，减少盲目性，就必须明确人工降水选云的条件和指标，因此需要研究当地云的宏微观结构特征及降水形成的物理过程，建立适合的降水云物理模型。该项目的主要研究内容有三个部分：层状云结构的观测研究，层状云降水的微物理机制及降水发展机理的研究，降水性层状云的物理模型研究。项目负责人所在的中科院云降水物理与强风暴重点实验室（LACS）在2015-2017年间共组织飞机探测68架次（包括2015年24架次、2016年17架次、2017年27架次），其中有目的、有计划的探测飞行40次，项目组成员参与观测并收集了大量的层状云飞机探测资料。除此之外，还收集整理了吉林省、河北省、山西省的层状云宏微观探测资料。.层状云降水的微物理机制和降水发展机理研究方面，主要是通过层状云个例观测资料的分析并结合数值模拟完成的。对2014年两例层状云的观测分析表明层状云垂直结构分三层，存在明显的“催化云～供给云”结构，在对多例降水性层状云的分析和数值模拟的基础上，归纳、总结出降水云物理模型：整个降水层状云可分为三层，上面第I层为冰晶层，第II层为冰水混合层，第III层为暖云层，不仅第I层对第II层有播种作用，第II层对第III层也有催化-供应的关系，降水过程主要通过三层之间微物理过程的转换来实现。针对不同地区，三层中的微物理过程量及对降水的贡献，都给出了定量的描述。