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江西省不同降水系统云系特征及增雨潜力浅析

2020-02-07 05:34:23 《农家科技》 2020年1期

摘 要:利用1998~2003年、2005~2007年共9年江西省Micaps地面观测资料、高空观测资料、南昌站与赣州站两站08~08时地面降水资料、08时云状资料和2007~2008年T213数值模式资料对江西省云系特征和增雨潜力进行了分析,得出降水云系特征、不同的天气系统与比湿、地面气压、上升速度之间的关系,江西省人工增雨潜力夏季大于冬季,夏季开展人工增雨作业潜力较大,冬季人工增雨作业潜力较小。

关键词:云系特征;增雨潜力;天气系统

人工增雨潜力是指云系通过人工影响增加地面降水的能力。研究层状云系的人工增雨潜力有重要的现实意义,它是判断和指挥人工增雨作业不可缺少的一环。了解影响增雨潜力的各种要素,对于提高云水资源的开发、利用效率和增强人工增雨效果都很有意义。陶林科等对层状云降水指标进行了分析研究;吴志会等分析了不同降水天气系统自然降水特征;本文从天气系统和不同降水云系的角度出发,分析了不同天气系统与降水的关系、不同的降水云系与比湿、地面气压、上升速度之间的关系,最后总结出江西省人工增雨潜力分析,并应用于人工增雨业务中。

一、天气系统和降水的关系

1.资料和天气系统分类

对1998-2003年、2005-2007年共9年江西省Micaps地面观测资料、高空观测资料、南昌站与赣州站两站08~08时地面降水资料、08时云状资料和2007~2008年T213数值模式资料进行了详细的分析,统计了不同天气系统下降雨次数,将主要的影响系统合并为13种,影响江西省主要的天气系统有4类,分别是中低层切变、高空低槽、高压脊和地面冷锋,其中中低层切变和高空低槽系统共占41.5%,占影响江西省天气系统的近一半。

2.不同天气系统自然降水的年平均特征

不同类型的天气系统,产生的降水量大小和总日数不同,表1、表2给出了南昌站和赣州站不同类型天气系统影响下的年平均降水量和降水日数,中低层切变、高空低槽、地面冷锋、台风和地面倒槽年平均降水量最大,中低层切变、高空地槽、地面冷锋出现的降水日数最多,台风和地面倒槽年平均降水量较多,降水日数也较多。

受降水天气系统影响,江西省南昌站年平均降水总量1338.4mm,年平均降水日数为141天;赣州站年平均降水总量1168.5mm,年平均降水日数为148天,赣州站年平均降水总量小于南昌站,但降水日数多于南昌站。

3.不同天气系统和雷暴的关系

依据统计资料得知:1999-2003年、2005-2007年8年共产生暴雨34次,中低层切变引起的暴雨次数最多,占的比例较大,是江西省产生暴雨的主要影响系统,当中低层切变和高空低槽两者配合时,更易产生暴雨,其次是中低层切变和地面冷锋配合,也易产生暴雨。

二、降水云系特征

1998-2003年,2005-2007年共9年南昌站和赣州站的地面观测资料中降水云系的云状,其中南昌站9年降水天气的日数共1273天,不同高度积云和层积云产生降水占76.04%,碎雨云产生降水12.25%;产生暴雨日数44天,普通高度积云和层积云占65.9%,碎雨云占15.9%,积雨云占4.55%。赣州站9年降水天气总共1343天,不同高度层云和层积云产生降水占79.7%,高积云占10.2%;产生暴雨日数24天,其中不同高度层云和层积云占79.1%。具体统计如表5,九年中南昌站和赣州站有降水日低云是产生降水的主要云系,低云中又以蔽光层积云和透光层积云为主。

三、不同天氣系统和各物理量的关系

1.不同天气系统和比湿的关系

根据比湿和水汽压计算公式得到850hPa、700hPa和500hPa的比湿,求出有降水天气日各种天气系统下的平均值,见表3。东风波系统500hpa高度的平均比湿略大,其它系统平均比湿相差不大,随高度递减较明显。

2.不同天气系统和地面气压的关系

统计有降水天气日各种天气系统下气压的平均值,表4,地面气压北部明显高于南部。

3.不同天气系统和上升速度的关系

按天气系统分类,读取T213格点资料,判断格点是否位于江西省内,取省内格点上升速度的最大值求平均值,如表5。降水天气系统均有明显的上升速度,尤其是东风波、中低层切变线、高空低槽和台风系统,台风系统700hPa高度的上升速度达-55.4710-3hPa/s。

四、人工增雨潜势

1.计算方法

人工增雨潜力指空中云水资源减去自然降水,为人工可增雨量的最大值,计算公式为:r=r空-r自,单位为mm。用1999~2008年南昌、赣州两个探空站逐日08时、20时的探空资料计算各层大气水汽含量,累加得整层大气水汽含量。具体整层大气水汽含量为地面~925hPa、925~850hPa、850~700hPa、700~500hPa、500~400hPa、400~300hPa、300~200hPa共7层水汽含量计算的总和。

2.统计和分析

(1)人工增雨潜力的月分布

图1表明,南昌站、赣州站人工增雨潜力月变化趋势相似,均呈单峰分布,1-8月份人工增雨潜力增大,9-12月份减小,最大值均出现在8月份,7月份次之,最小值南昌站出现在1月,赣州站出现在12月。所以江西省人工增雨潜力夏季大于冬季,夏季开展人工增雨作业,增雨潜力较大,冬季潜力较小。

(2)人工增雨潜力的年变化

据统计资料得知:江西省人工增雨潜力南部大于北部(南昌站、赣州站分别代表江西省北部和南部),且差别明显,最大差别在2005年,赣州站比南昌站大254mm。1999-2008年期间,人工增雨潜力大体呈逐年减小趋势,2005年南昌站减小最为明显,而赣州站呈增大趋势,出现了10年中最大值,2008年南昌站人工增雨潜力比1999年减小了8.2%,赣州站减小了10.2%。

五、结语

1.高空地槽、中低层切变、地面冷锋、地面倒槽和台风是影响江西省降水的主要天气系统。中低层切变为导致江西省暴雨的主要天气系统,中低层切变或高空低槽和其它系统相互配合更易产生暴雨。

2.南昌站和赣州站有降水日低云是产生降水的主要云系,低云中又以蔽光层积云和透光层积云为主。

3.不同降水天气系统均有明显的上升速度,尤其是东风波、中低层切变线、高空低槽和台风系统上升速度明显,其中台风系统700hPa高度的上升速度最大。

4.江西省人工增雨潜力呈逐年减小趋势;夏季大于冬季,南部大于北部。

参考文献:

[1]陶林科,桑建人,杨有林,刘少清,穆建华,孙艳桥.宁夏层状云降水指标分析[J].沙漠与绿洲气象.2010(01).

[2]吴志会,段英,张晶,石立新.不同降水天气系统自然降水特征及火箭人工增雨潜力分析[J].气象科技.2005(S1).

作者简介:彭亮(1982-)男,汉族,四川省绵竹市人,本科,工程师,从事人工影响天气工作。