祁连山地区云参数的时空特征及其与降水间关系的分析

论文摘要

中国西北地区属于干旱半干旱区,水资源短缺。水问题影响到了社会经济发展和生态环境保护。祁连山依靠充足的水汽供应和特殊的地形条件,是西北地区的重要水源地。解决西北地区水问题需要从祁连山地区入手。祁连山有大量冰川以固态的形式存储着水,但实践证明仅靠冰川融水不能从根本上解决水问题。所以需要通过人工增雨来开发空中云水解决水问题。云的形成与消亡是产生降水的重要环节,研究祁连山地区云物理特征及云参数与降水的关系对开发云水资源具有重要的意义。本文使用MOD08-M3数据、网格化地面降水资料、FY-2系列卫星云参数反演产品分析了祁连山地区云参数（云量、云水路径、云顶温度、云顶气压、云光学厚度、云粒子有效半径）的时空特征,并结合增雨潜力综合分析了适合进行人工增雨作业的时间和区域。此外还归纳了适宜人工增雨作业的条件。最后选择代表性降水个例研究了云参数与降水的关系,并重点分析了导致降水偏弱的原因。主要结果如下:（1）祁连山地区云量、云水路径、云顶温度、云顶气压、云光学厚度、云粒子有效半径的区域平均值分别为55.50%、148.95 g/m2、-21.13℃、456.56 hPa、12.64、21.04μm。2006—2015年间云量、云水路径、云光学厚度和云粒子有效半径分别约下降2.3%、21 g/m2、0.68和0.51μm,云顶温度和云顶气压分别约上升1.9℃和65.2 hPa。研究地区云水资源较丰沛且适合进行开发。（2）祁连山主山脉区是云水资源最丰富的区域,乌鞘岭地区的云参数条件最好。云量高值区在四季分别位于西宁周边、主山脉区、山脉南部、冷湖周边。云水路径高值区在四季分别位于山北部和东侧、山北部和中部、主山脉区、肃北东侧。云顶温度和云顶气压的高值区在四季都位于研究地区东北部。云光学厚度高值区在冬季位于肃北东侧在其他季节位于研究地区东南部。云粒子有效半径高值区在春季位于除河西走廊外的区域,在其他季节分别位于冷湖到肃北间、肃北到托勒间、山脉东北部。（3）祁连山地区夏季增雨潜力最大,为968.94 mm,冬季增雨潜力最小,为118.53 mm。增雨潜力月变化呈现明显的单峰型,增雨潜力在7月最大。增雨潜力低值区位于祁连山主山脉区北部,而高值区位于研究地区东北角和东南角。各月降水量与云量、云水路径和云光学厚度呈正相关,而与云顶温度和云顶气压呈负相关,与云粒子有效半径在1、4、7、11、12月为正相关,而在其它月份为负相关。云量和云粒子有效半径与降水量分别在5月、9月最为相关,而其它云参数与降水量在1月相关度最大。（4）4月适合人工增雨作业的区域为祁连山脉南部,而3、5月适合人工增雨作业的区域都为祁连山脉东南侧。6月、7月、8月、9月、10月、11月适合人工增雨作业的区域也都为祁连山脉东南侧。1月适合人工增雨作业的区域为祁连山脉东北侧,而2月、12月适合人工增雨作业的区域为山脉南部。（5）祁连山地区各季的人工增雨适宜度排序为夏>秋>春>冬。研究地区的适宜人工增雨作业条件为:云物理条件为云水路径、云顶高度、云光学厚度的值较大。天气流型为南支槽型、强冷空气型、南北槽叠加型。云类型为高层云、雨层云、地形云。云的冷暖配置为冷层、暖层的厚度相当。（6）在降水发生前,过冷层变厚、云顶变高、云层增厚、对流变强、云水增多。云参数在降水发生前和降水时剧烈波动。云参数在降水发生前、强降水时对降水的预示性较好,但在弱降水时的预示性却较差。云光学厚度、云粒子有效半径相对降水的提前值约为1 h,而其他云参数的提前值约为2 h。强降水阶段云参数与降水的拟合效果较好。（7）当云参数变化的配合较差时会导致不能形成强降水。弱降水时云光学厚度和云粒子有效半径的数值较为分散,且降水量越小两者的值越分散。云光学厚度和云粒子有效半径的数值过小或过大都会限制实际降水量。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王颖

导师: 张武

关键词: 云物理参数,增雨潜力,云参数与降水的关系,人工影响天气,祁连山地区

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 兰州大学

基金: 国家重点研发计划项目带电粒子“催化”人工降雨雪新原理新技术及应用示范(2016YFC0401003),国家自然科学基金重点项目利用先进云雷达和拉曼激光雷达对半干旱区云特性及辐射效应的观测研究(41430425)

分类号: P426

总页数: 70

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