人工催化消减雨的效果和方法研究

Weather modification plays an essential role in meteorological services of major events in China. It is of great significance to study the cloud-seeding concepts and techniques for rain suppression for improving the service level of weather modification in major events. The broad goal of this project is to evaluate and validate the cloud-seeding effects for rain suppression being conducted during the Nanjing 2014 Youth Olympic Games and the 2016 G20 Hangzhou Summit, and to further optimize the cloud-seeding methodologies. Three scientific contents will be addressed. One is the cloud microphysics and precipitation formation mechanisms based on analysis of the airborne and ground-based measurements during the two major events. The second one is to develop a WRF-based mesoscale cloud-seeding model to simulate glaciogenic and hygroscopic seeding effects. Using the model, the cloud-seeding effects for rain suppression during the two major events will be evaluate and validate. The optimum seeding techniques will be also studied through a set of sensitivity experiments. The last one is to investigate the impacts of aerosols acting as CCN and IN on the cloud seeding. The outcome of this research is expected to improve the technology and methodology of cloud seeding operations for rain suppression in China.

人工影响天气在我国重大活动气象服务保障中发挥着重要作用。开展人工催化消减雨的方法和机理研究，对于提高人工影响天气在重大活动中的保障能力和服务水平具有重要意义。本项目拟通过对南京青奥会和G20杭州峰会活动期间的飞机和地面等观测资料的分析，结合高分辨率数值模拟，研究两次活动期间云降水微物理结构特征与降水形成机制，基于WRF模式发展一套具备成冰剂催化和吸湿剂催化功能的中尺度催化数值模式，模拟评估人工催化作业的消减雨效果并给出理论解释，通过敏感性数值试验研究人工催化消减雨的优化作业方案，探讨背景气溶胶浓度变化对催化消减雨的效果和作业方案的影响。希望通过本项目的研究，能为进一步有效开展人工催化消减雨作业提供一定的理论指导和科学依据。

人工影响天气在我国重大活动气象保障服务中发挥着重要作用。开展人工催化消减雨的方法和机理研究，对于提高人工影响天气在重大活动中的保障能力和服务水平具有重要意义。本项目重点针对2014年南京青奥会开幕式人工催化作业效果，通过数值模拟和敏感性数值试验，研究云系的微物理结构特征和降水形成的微物理机制，评估催化作业的消减雨效果并给出理论解释，研究人工消减雨的作业方案，探讨气溶胶和环境条件对催化效果的影响。.在项目执行期间，利用WRF模式对南京青奥会开幕式当日的积层混合云系及降水过程开展多种微物理方案的数值模拟，基于Thompson和Milbrandt微物理方案模拟结果进一步分析发现降水微物理机制以冰相为主，雪融化是雨水主要源项，蒸发是雨水主要汇项，同时低空存在的深厚干层对地面降雨有减弱作用。.基于WRF模式，通过在Thompson和Milbrandt微物理方案中耦合Hsie et al.(1980)催化方案，发展了一套具备碘化银催化功能并可仿真模拟多种催化手段的人工影响天气数值模拟系统，模拟证实了青奥会开幕式的实际人工催化消减雨作业效果，揭示了催化消减雨的机理：雪形成过程增强但凝华增长被抑制，融化产生相对更多的小雨滴增强了蒸发过程，导致地面降雨减少。进一步通过系列敏感性数值试验研究了不同催化方案（播撒剂量、播撒高度、播撒时间等）和气溶胶（CCN和IN）浓度以及环境湿度变化对消减雨作业效果的影响，提出了优化作业方案，明确了低空存在干区是催化消减雨能否成功的关键重要因素。.本项目研发的人工影响天气数值模拟系统在北京2021年重大活动保障服务中发挥了积极作用。受项目资助，共培养博士4名、硕士3名，发表论文10篇其中SCI论文8篇。