孙可　孙宝利　张旭　李凝　刘晓娜

云降水精细分析系统（CPAS系统）集成卫星、雷达、高空、地面等多尺度观测和反演信息，以云降水精细分析为核心，实现对多种云降水遥感监测及反演信息的实时精细处理分析，为短时临近云降水精细预报及人影播云条件和播云效果的实时分析等提供帮助。以CPAS系统为基础，实现阜新本地化应用，对阜新地区2019年典型的4种类型的降水过程，进行人工增雨潜力分析，对人工增雨作业前模式预报产品和地面雨量进行对比研究分析。

辽宁省云降水精细分析系统（CPAS）是依托东北区域人工影响天气工程而开发建立的，是基于云物理分析技术并以云降水精细分析为核心的分析平台，综合了卫星、雷达、高空、地面等多尺度观测和反演信息，可实现对多种云降水遥感监测及反演信息的实时精细处理分析，为短时临近云降水精细预报及人影播云条件和播云效果的实时分析等提供帮助。该系统在辽宁省各市县人影办进行了推广应用，取得了良好效果。该系统实现了监测数据产品集成顯示、交互分析、作业需求分析、作业潜力预报分析、作业条件预警、地面作业指挥、作业效果物理检验、综合服务产品制作等功能。

一、系统主要功能

根据辽宁省人工影响天气作业情况和作业条件分析的需要，系统能够显示很多种气象实况资料，包括模式预报资料、卫星云图相关产品、卫星反演相关产品、雷达基数据产品、地基探测资料、空基探测资料。提供了多种监测数据产品的显示功能：包括卫星云图数据产品、卫星反演产品、雷达基数据产品（PPI＼CAPPI）、探空数据产品、实时雨量数据、作业点数据等综合集成显示，并实现与基础地图数据交互功能，有利于直观地、多视角地客观综合分析作业条件，进而做出科学的人工影响天气作业决策。

利用MM5-CAMS模式、GRAPES-CAMS模式和CPEFS模式计算结果，实现从起报时间到外推48小时的逐小时物理量产品输出显示，潜力区降水能力分析及潜力区交互判定。利用风云2D/2E/2G卫星数据、卫星反演产品（云有效粒子半径、云粒子、降水粒子及冰晶、过冷水含量等）、融合雷达数据及产品、地基产品（L波段探空资料、自动雨量）的分析，结合模式结果得到的针对云和降水的微物理多种参数产品。这些参数不仅可为人工影响天气作业提供指导，也可为云系的变化监测和短时临近精细天气预报提供决策支持，能综合识别降水发生、发展趋势。对卫星反演、探空、雷达、雨量等物理参数可以提供时间序列分析和空间垂直剖面分析，对卫星反演产品可以提供区域空间T-Re图分析，可以实现区域统计信息和测距等功能，可提供单一资料及多数据资料时间序列和空间序列分析的快速动画显示。

二、作业条件预报产品检验

利用本系统对2019年典型的高空涡、高空槽低空切变、副热带高压后部云系和台风外围云系降水的历史资料进行了再分析，通过云带、过冷水、云垂直结构、降水等产品分析阜新地区增雨作业潜力。

1、高空涡降水云系作业条件预报

①作业潜力区预报

2019年5月12日～13日受高空涡影响，阜新地区有降水过程，从12日08时起报的涡度场可知，23时阜新地区200hpa以下均为正涡度区，且涡度均大于20（单位：10-5·s-1），500hpa涡度在60～100之间。CPEFS模式预报产品显示，主云系呈南北走向分布于渤海至呼伦贝尔一线，云带、雷达回波和过冷水预报结果比较一致，预计降水云系12日17时开始影响阜新地区（红色圆圈），其中0～-15℃层过冷水最大含量可达0.1g/kg，12日20～13日08时最大雷达反射率高达45～50dBZ，阜新地区有非常好的人工增雨潜势。

②潜力区云结构预报

5月12日17时～13日08时，阜新地区将有降水云系覆盖，云系具有冷暖混合结构。过冷水主要位于0～-20°C层（3000～6200m），0～-15℃层间过冷水最大含量可达0.1g/kg，冰晶数浓度小于50个/L;暖区液态水丰沛，液态水含量可达0.3g/kg;0℃层、-5℃层、-10℃层和-20℃层高度分别位于3000m、4000m、4800m和6200m。

2、高空槽和低空切变云系作业条件预报

①作业潜力区预报

2019年5月26日白天到夜间，阜新市受高空槽和低空切变影响，有比较明显的降水过程，为稳定降水云系，具有较好的人工增雨潜力。26日20时阜新地区500hpa以下均为正涡度，在20～80（单位：10-5·s-1）间，850hpa的涡度在40～60之间。阜新地区850hpa以下水汽通量散度均为负值区，在-20至-30（单位：g·cm-2hpa-1s-1）之间.从CPEFS模式的云带产品和雷达组合反射率产品来看，降水云系呈东北至西南走向，26日15时降水云系主要分布在天津-沈阳-哈尔滨一线，低空切变特征非常明显，典型时刻云系分布特征和最佳增雨潜力区。

②潜力区云结构预报

2019年5月26日04时～27日02时，受高空槽和低空切变影响，阜新地区有降水云系覆盖，过冷水主要位于0～-20°C层（3800～7000m），过冷水最大含量可达0.5g/kg，冰晶数浓度小于100个/L，0℃层、-5℃层、-10℃层和-20℃层高度分别位于3800m、4800m、5700m和7000m。

3、副热带高压后部云系作业条件预报

①作业潜力区预报

2019年进入7月份以来，阜新市受冷涡系统影响，出现过几次降雨过程，都属于阵性降水，雨量时空分布不均，而且7月份气温高、日照足，土壤水分蒸发量大，部分乡镇已出现旱象。根据7月28日预报系统显示：受副热带高压和高空涡共同影响，7月29日有一次中到大雨降水过程。位于蒙古地区和河套地区的500hPa两支槽逐渐合并加深，阜新地区位于宽广的槽区，上空有一条明显的西南风向的中空急流，槽前的负涡度平流有利于降水天气的发生发展，同时引导着低层的切变线和急流逐渐东移影响阜新地区。南部的低压系统带来充沛的水汽，北部的低压系统带来弱冷空气，上下层的系统配置利于大范围的降水，为降水较长时间的维持提供了良好的抬升条件;副热带高压位置位于阜新地区南部约5个纬距，稳定少动，引导底层西南气流持续输送水汽，使得降水系统得以较长时间维持。

②潜力区云结构预报

2019年7月29日傍晚到夜间，阜新地区将有混合性降水云系覆盖，过冷水主要位于0～-20°C层，过冷水最大含量可达0.5g/kg，冰晶数浓度小于200个/L，0℃层、-5℃层、-10℃层和-20℃层高度分别位于5200m、6000m、7000m和8300m。

4、台风外围云系降水作业条件预报

①作业潜力区预报

台风“利奇马”于2019年8月4日生成，11日20时，台风“利奇马”与西风带系统相遇并结合成低涡系统，继续北上，13日开始影响阜新，强度减弱为热带低压到热带风暴级别，13日08时500hpa，低涡系统已减弱为高空槽，阜新处于高空槽前，受高空槽和副高580线共同影响，槽前偏南气流明显，有较强冷空气侵入，冷暖空气交汇;700hpa位于渤海上空有一低涡系统，阜新处于低涡顶部，受东南气流影响，切变明显;850hpa阜新处于气旋性环流顶部，切变明显，副高外围的偏南急流不断地向阜新上空输送暖湿气流，同时急流入口区右侧的强辐射产生了强烈的上升运动;地面图上，阜新位于台风倒槽顶部等压线弯曲处西侧，气旋性切变辐合区（图略）。

②潜力区云结构预报

2019年8月10日～11日，阜新地區有混合性降水云系覆盖，过冷水主要位于0°C～-20°C层，过冷水最大含量可达0.4g/kg，冰晶数浓度小于100个/L，0℃层、-5℃层、-10℃层和-20℃层高度分别位于5300m、6200m、7100m和8000m（图略）。

5、模式预报与实况对比

将代表了四种天气类型的四次过程的模式预报降水与实况进行对比，如图3所示。5月12日20时～13日02时为高空涡云系降水，模式预报的辽宁省降水主要分布于阜新、锦州、盘锦、营口、鞍山及朝阳东部、葫芦岛东部一带，降水量为3～25mm之间，预报的降水区范围比实况偏大，降水量级与实况基本吻合，但降水中心略偏北，实况降水中心位于阜新市。5月26日14时～20时为高空槽与低空切变云系降水，模式预报的辽宁省降水区主要分布于大连西部-鞍山-沈阳-铁岭一线以西，降水量为5～40mm之间，与实况相比，比较好的预报出了切变线降水特征。但实况降水区较预报降水区偏西北，强降水的范围和量级均比模式预报的大，阜新市预报值20mm以下，实况值约40mm。7月29日08时～30日08时为副热带高压外部云系降水，模式预报的辽宁省降水主要分布于辽西和辽北地区，降水量在30～90mm之间，降水中心位于阜新市，落区和量级与实况基本吻合，阜新市最大降水量为90.7mm。辽宁中部和东部预报的降水量在5～25mm之间，降水区域与实况基本吻合，但实况降水量级偏大，最大降水在40mm以上。8月10日08时～11日08时为台风外围云系降水，模式预报降水（图a）主要分布于辽宁的中北部和西北部，降水量为20～75mm之间，辽宁东部和南部的降水偏小，均在10mm以下。与实况（图b）的降水落区和量级的拟合率很好。

综合上面的分析，CPAS系统模式可以对云带产品、雷达产品、卫星产品等进行分析，并通过云带、过冷水、云垂直结构、降水等产品分析阜新地区增雨作业潜力，有效的指导人工增雨作业。副热带高压外围云系预报产品和台风外围云系预报产品的范围与强度预报基本正确，高空涡云系降水预报产品与实况基本吻合，但高空槽与低空切变云系降水预报产品与实况符合度不高。5月12日20时～13日02时高空涡云系，模式预报降水量级与实况基本吻合，但降水中心略偏北，实况降水中心位于阜新市。5月26日14时～20时高空槽与低空切变云系，模式预报的切变线降水特征明显，但实况降水区较预报降水区偏西北，实况降水的范围和量级均比模式预报的大。7月29日08时～30日08时副热带高压外部云系，模式预报的降水区和量级与实况基本吻合。8月10日08时～11日08时台风外围云系，模式预报降水区和量级与实况的拟合率很好。

（作者单位：1.123000辽宁省阜新市气象局;2.110166中国气象局气象干部培训学院辽宁分院）