1、成果研究背景：重庆地处四川盆地东部边缘,地貌以丘陵、山地为主,其中山地占76%,在特殊的山地气候背景下,气象灾害发生频繁,主要有干旱、大风冰雹、暴雨洪涝等。如何有效的缓解重庆市不同季节的旱情以及适时开展人工影响天气防灾减灾救灾工作,对新时代的人工影响天气提出了新的要求,这就需要深入研究人工影响天气的作业对象（云和降水）的形成过程。云和降水的形成与大气热动力条件、云的宏微观结构都有很大的关系,而要研究云和降水的微物理过程,我们就需要了解云中的粒子以及空中的云水条件变化等。近年来随着大气科学各领域内有关研究的不断深入,不论是在理论基础、应用技术还是硬件设备都取得了进一步的发展,这些研究成果的应用都大大提高了国内外人工影响天气的科学技术水平。特别是利用各种新技术、新设备对云降水的宏微观结构与物理过程进行探测研究,对人影作业过程的时效性有了更准确的把握,也对人影作业效果评估提供了更直观的依据。微雨雷达作为一种新型探测云降水结构特征的设备,在全国范围内重庆率先布点,开展相应的观测研究工作。微雨雷达的应用增加了高空云降水宏微观物理参数的探测手段,并可与微波辐射计、雨滴谱仪、风廓线仪等一并构成空中云水资源探测系统,初步实现对重庆云降水特征的立体探测。MRR微雨雷达可观测降水的垂直结构。雷达将垂直指向上的高空分为30层,可探测到300-6000m垂直高度上降水的垂直结构,我市沙坪坝站设置为100米每层,探测的要素为雨滴下落的多普勒速度谱,同时通过雨滴直径与下落末速度的关系来反演出各高度层的滴谱分布、液态水含量、降水率、雷达回波强度等。目前微雨雷达在全国布设较少,我市沙坪坝站从部署以来,全天候观测,累积了一定程度的资料,获取到了覆盖不同天气背景下的垂直探测资料,因此合理评估其探测数据和了解我市降水的垂直结构微物理特征,能有效的提高我市人工增雨作业及作业效果评估水平,为以后开展人影作业效果评估等工作奠定基础。2、项目完成情况及主要结果：本项目按照任务要求,对沙坪坝站2016年的间微雨雷达、雨滴谱仪器观测资料进行了处理及分析,提取了雨强、粒子谱特征、液态水含量、雷达反射率等信息;并将同位置自动站观测的雨量同雨滴谱仪、微雨雷达观测雨量进行了对比分析,获得了不同仪器对观测同一要素的异同点;利用雨滴谱仪观测到的天气现象及观测雨量,将过程分为对流型、混合型、层型降水三种类型,获取了我市不同类型降水的微物理特征,以及天气类型的月、日分布特征;根据雨滴谱仪观测资料的天气现象,选取了分析大雨（6月30日13:00至16:00）、中雨（11月7日22:00至11月08日06:00）、小雨（10月10日22:00至11日13:00）、雪（1月23日05：17至13:22）、雹（3月8日00:29至02:00）等5次典型降水过程,总结了不同过程下的粒子垂直分布等结构特征。完成了既定任务与目标。项目研究表明,在稳定的层型液态降水时,雨滴谱仪、微雨雷达、自动站等观测具有较好的一致性,但对强对流型降水、含固态降水等天气过程观测存在一定差异,受观测原理影响,不同过程的粒子谱特征、物理量特征等对于天气过程的演变具有较好的指示作用,这一特征有助于了解降水机制及临近天气预报和人工影响天气的作业判断。重庆西部地区主要以层型降水为主,达到93.3%,雨量占比55.52%;对流型、混合型降水主要发生在5-9月;具有明显夜雨特征,对流型、混合型降水也主要发生在夜间（20:00-08:00）。受观测原理影响,对雪的观测中,雨滴谱仪存在高估反射率因子等物理量的现象,微雨雷达存在低估粒子直径的现象;对于较强天气过程,微雨雷达存在电磁波衰减情况。在对降雪的观测中发现,受仪器观测原理影响,雨滴谱仪存在高估反射率因子等物理量的现象,微雨雷达存在低估粒子直径的现象。垂直结构上分析表明,对流型和混合型下Z、Dm、R、LWC等微物理量均值随高度降低逐渐增大,而层型降水下Z、Dm、R、LWC变化不大,各种类型下粒子数密度Nw在低层变化都较大,中雨过程中,粒子相态转换导致MRR在垂直结构上反映为速度剧增。本项目的实施,以自动站雨量为基准,评估了雨滴谱仪与微雨雷达观测的可靠性,评估了不同仪器在不同天气过程下的观测差异;对不同仪器观测数据进行技术提取处理,使其具有可比较性;对不同天气过程的分析以及仪器在不同天气下的观测表现对仪器资料的后续使用提供了借鉴经验。3、项目成果： 项目中对不同降水天气下的垂直结构特征分析,特别是降雪天气下垂直方向上的粒子下落速度特征的明显变化、降雹天气前粒子谱特征的变化等对临近天气的转变具有较好的揭示,为人工影响天气作业时机的把握具有一定的指示意义。项目中不同仪器观测资料的提取、处理、及异同分析,对于新资料的快速应用提供了借鉴意义。该项目研究成果,共整理发表相关技术论文1篇。4、存在的问题：使用雨滴谱资料将降水分成对流型、混合型、层型三类降水进行研究,共选取了5次不同天气过程,虽然包含降雪、降雹、大、中、小雨等,但同一类型的个例资料累积还较少,且同一类型降水处于不同季节,分析结果仅为初步结论,随着个例资料的累积,对同一类型、相似背景下的分析还有待进一步加强,各类降水下粒子转换特征还有待进一步明确。
黄教授
