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《中国气象科学研究院》 2017年
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江西省2008-2014年冬季飞机增雨作业对季节降水量的影响及其范围的研究

王伟健  
【摘要】:研究人工增雨作业的效果时通常只关心作业目标区的降水是否变化,很少关注作业对目标区以外的区域的影响,尤其是在一个固定区域的长期增雨作业。国外研究表明,人工增雨作业除了可以增加目标区的降水,还可以使目标区下游地区的降水明显增多。人工增雨作业影响范围的研究,对科研和社会经济都有着重要的意义。为了探究一个地区长期增雨作业对降水产生影响的范围,本文使用地面降水资料和南昌雷达资料来评估江西省2008-2014年南昌夏延飞机冬季(11-2月)增雨作业对目标区和下游区的影响。首先,根据7年冬季71次增雨作业期间的平均风向,选取了目标区9个站点和下风方12个站点作为研究对象,并在上风方选取了5个冬季历史平均降水量相关系数和这21个站点最高的站点作为对比站点,从而分别建立了目标区9个站点和下游区12个站点与5个对比站点之间的历史回归方程。比较回归方程计算得到的“自然降水量”和观测得到的作业后降水量发现:作业目标区所选取的9个站冬季平均增雨率为17.30%(t检验的p=0.25),剔除2011年的异常降水数据后,计算得到的平均增雨率为19.59%(p=0.03225)。下游区所选取的12个站点平均增雨率为21.67%(p=0.0013),剔除2011年的异常降水数据后,平均增雨率为22.50%(p=0.0009),其中每个站增雨的显著性统计量值p都小于0.05,下游区增雨效果显著,进一步分析发现,离目标区126千米处的站点仍有明显增雨现象,这意味着江西省冬季增雨作业的影响范围不仅仅局限于目标区,还影响至距离目标区126千米的下游地区。为了建立上述统计结果和云物理变化之间的联系,本文使用基于雷达资料的单元对比时间序列分析方法对作业期间的一次催化个例进行物理检验研究。通过选取回波顶高、回波体积、降水量通量、最大反射率、垂直累积液态水含量这5个回波参量,对作业单元和挑选的作业前发展最相似的对比单元的回波发展特征进行分析,从而找出增雨效果的物理证据。本文选取2014年11月29日14:06-15:05在江西北部地区进行的人工增雨作业个例,采用上述物理检验方法对5个雷达参数物理量进行研究,结果表明:作业单元相对于对比单元出现了明显的正偏离现象,并且云体单元成熟阶段持续时间明显延长,可持续至作业后两个小时,说明作业效果明显。通过单体的追踪信息可以发现,被作业单元将移动到目标区域150千米以外的地方,这使得部分因播云作业增加的降水下落在下游区。这也为统计结果指出的“影响范围可达126千米”提供了物理证据。由于本文采取的是后验的研究方式,并且样本较少,观测方式较单一并且缺少系统科学的随机试验设计,所以本文的结论在一定程度上存在不足。对于人工增雨影响范围更加科学的研究还需要科学的随机试验设计和更综合的观测与评估方法。
【关键词】:人工增雨 影响范围 区域历史回归 物理变化
【学位授予单位】:中国气象科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P481
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第一章 引言9-19
  • 1.1 研究背景9-10
  • 1.2 下游增雨效应的研究进展10-13
  • 1.3 效果评估基础研究方法介绍13-16
  • 1.3.1 统计检验方法13-15
  • 1.3.2 物理检验的方法15-16
  • 1.3.3 数值模拟检验的方法16
  • 1.4 江西省冬季飞机增雨作业介绍16-17
  • 1.5 小结和内容安排17-19
  • 第二章 资料介绍与研究方法19-33
  • 2.1 资料介绍19-20
  • 2.2 作业期间盛行风向的判断20-22
  • 2.3 目标区站点和下游站点的选取22-23
  • 2.4 改进后的历史回归分析方法23-30
  • 2.5 基于雷达探测资料的单元对比时间序列分析方法30-33
  • 2.5.1 物理参量的选取30-32
  • 2.5.2 作业单元和对比单元的识别和追踪32-33
  • 第三章 统计检验结果分析33-39
  • 3.1 目标区的统计检验33
  • 3.2 下游区域的统计检验33-35
  • 3.3 讨论35-39
  • 3.3.1 鄱阳湖对增雨效果的影响35-38
  • 3.3.2 其它可能存在的因素38-39
  • 第四章 针对一次增雨作业个例的研究39-51
  • 4.1 天气条件39-42
  • 4.2 作业单元和对比单元42
  • 4.3 物理参量的变化分析42-51
  • 第五章 结论51-53
  • 5.1 主要结论51-52
  • 5.2 下一步工作计划52-53
  • 参考文献53-59
  • 致谢59-60
  • 个人简历60

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