《云、降水物理基础》
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云雾降水物理学讲义
第十三章云降水物理探测简介 云降水物理探测的目的在于探测自然云、降水过程的基本特征，深入了解云、降水过程的各种尺度各种物理机制，进而建立相应的云和降水数值模式。 在人影中的作用：探测施加人工影响后，云、降水动力学和微物理学的响应变量的基本特征，进而研究对人工影响天气的预估和检验。 1.直接测量方法 1.1. 云凝结核计数器 最早出现的作为商品仪器是20世纪70年代初称作Mee一130型的云凝结核计数器。 其主体部分是平行板热力梯度扩散云室 结构：上下板间隔1-1.5厘米，两相对表面覆以潮湿的吸水海绵状物，并与水室相通，以维持表面潮湿；上板平水面保持与环境温度一致，下板平水面温度低于上板。 原理：上、下板表面的水汽密度均分别为相应温度下的饱和状态，通过分子扩散在两板之间形成温度和水汽密度的线性分布。 由于水汽密度与温度之间的指数函数关系，在两板之间中心面的平均水汽密度，高于该温度下的饱和水汽密度，从而在中心面形成过饱和，过饱和度决定于上、下板之间的温度。温差3．5℃，相应过饱和度为0.5％ 1.2. 冰核计数器 Mee一150(美国Mee公司,20世纪70年代) 是对冰核数浓度进行计数的商品仪器。 原理： 主体为冷云室，把空气样本引人云室，在冰面过饱和条件下，空气中的冰核活化成冰，再凝华长大，在云室底部引出含冰晶空气；用一束偏振光照射，冰晶产生的退偏振作用使正交偏振片后的光电元件接收后输出电信号，从其面板上的计数获得冷云室内该温度条件下相应的冰核数浓度。 连续流扩散云室(CFD） 原理： 样本空气在具有不同温度的两个冰面之间通过，中心部位过饱和，冰晶在冰核上活化增长，在出口处通过光电检测系统计数。 其它冰核计数方法： 滤膜取样在静态热扩散云室中核化生长计数； 动力云室中上升膨胀降温活化生长计数； 滤膜在冷台上用去离子水检测接触冻结冰核等
云降水物理知识点
云降水物理知识点 1. 学科性质和含义、学科划分、云降水物理过程中主要矛盾、感性认识、理性认识、人为干扰、研究对象、主要内容。 2. 湿空气达到饱和的主要途径、绝热上升膨胀冷却、干绝热递减率、抬升凝结高度、绝热含水量、水平混合降温、垂直混合降温、辐射降温、相变降温、夹卷降温。 3. 全球云和降水的分布特征、云雾的总体特征、微观特征、云的分类、云内相对湿度、积状云的特征（外形特征和空间尺度、垂直速度、时间尺度、温度等）、热泡的形成（热泡理论）、热气柱的形成、雷暴形成的几个阶段及其特征、层状云特点及与积状云的异同、亮带、卷云的特征、雾的定义、分类及形成过程。 4. 空中水凝物的相态分布、云滴谱、微物理特征量的计算和推导、云雾滴的尺度、CCN的尺度、雨滴的尺度、云的胶性稳定性、不同云雾中滴谱的差异、雨滴的轴比、降水强度、雨滴谱、液滴下落末速度、冰雪晶的形状和尺度谱分布、雪花尺度与温度的关系、冰雪晶的下落末速度、霰、稀凇附、密凇附、雹、冻雨、冰雹的分层结构、雹胚的分类及其影响因子、冰雹的尺度谱分布。 5. 核化、同质核化的含义及分类、异质核化的含义及分类、同质冻结与同质凝华的差异、中值冻结温度、寇拉方程、Kelvin方程、拉乌尔定律、云凝结核、巨凝结核、冰核、自然冰核的过冷却谱、冰核起核化作用的条件。 6. 云雾滴凝结增长的六个方程、质量扩散方程的推导、热扩散与能量平衡方程、通风因子对水滴凝结增长的影响、云滴尺度随高度的变化、云滴群凝结增长中过饱和度和微物理量的变化、起伏增长理论、冰晶的凝华增大、蒸凝现象、冰晶效应、冰雪晶的形状及影响因子。 7. 云雨滴和云凝结核的大小、碰撞效率及云滴半径对碰撞效率的影响、并合效率、碰并效率、碰并增长方程的推导、碰并增长与凝结增长对比、随机碰并增长、凝结与随机碰并结合的作用、雨滴繁生、降水效率。 8. 凇附、冰晶与云滴的碰撞效率、聚并（碰连）、雪花的形成、冰粒的形成、冰晶的繁生。 9. 冰雹的形状、尺度、相态、分层结构、雹胚、干增长、湿增长、临界含水量、冰雹云结构、冰雹增长过程、累积带理论。 10. 温带气旋锋面云系雨带、温带气旋锋面云系雨带的共同特征、播种云-供应云降水机制、热带气旋
云降水物理学
云降水物理学 第一章、云雾形成的物理基础 1、掌握水汽达到饱和的条件 增加水汽和降温 2、了解大气中主要降温过程 一、绝热降温（冷却）： 设一湿空气块，在它达到饱和以前绝热上升100米，温度大约降低0.98℃(干绝热递减率) 露点温度大约降低0.15～0.20℃，比气温降低慢得多。 所以只要空气上升得足够高，空气温度最终会降低到等于其露点温度，这时湿空气达到饱和，这个高度称为抬升凝结高度，再上升冷却就会发生水汽凝结，从而形成云。 由于凝结释放潜热，含云湿空气的温度上升冷却率(湿绝热递减率)就要变小，变小的程度视空气温度和湿度、气压等状态而异。 在空气暖湿的情况下，它大约是干绝热递减率的一半多一些(0.6℃/100米左右)。在气温很低（水汽很少）的场合，例如在对流层上部或高纬度地区，这两种递减率相差不大。上升绝热膨胀冷却： （1）热力性：对流抬升：积状云 （2）动力性：地形抬升：层状云、上坡雾锋面抬升，多形成层状云重力波（开尔文-赫姆霍兹波）：波状云 （3）热力+动力：低空辐合：ICTZ 热力、动力两者可以互相转化，如热力上升的云可因上空稳定层阻挡而平衍为稳定性云，动力抬升的云可因潜热释放而产生对流。 二、非绝热降温： （1）辐射降温：单纯由辐射冷却形成的云很少 在云层形成后，由于云体的长波辐射很强，云顶强烈冷却，可使云层加厚，并在地面长波辐射使云底增暖的联合作用下使云层内形成不稳定层结而使云变形，层状云系中夜间有时会激发对流云活动，一些强对流风暴系统夜间常常加强或猛烈发展与云顶辐射冷却效应有关。 此外，辐射冷却可形成辐射雾、露、霜 （2）（等压）水平混合降温：两空气团作水平混合，不会都是降温的其中较暖的一部分空气因混合而降温 考虑两个同质量、未饱和的气块，温度分别为-10oC与10oC，混合比分别为1.6g/kg、7.6g/kg。混合之后，温度变为0oC，混合比变为4.6g/kg。0oC时的饱和混合比为3.8g/kg。因此，两气块混合之后，变为过饱和。就可能发生凝结，形成云。此种云的水滴不大，不太可能产生降水。 （3）垂直混合降温：湍流运动所产生的各种物理量通量使大气属性重新分布。 例如比湿的高度分布将变得均匀化，温度层结趋向于干绝热递减率（中性）。 这种过程在合适的条件下将导致乱流层上部降温增湿，这种过程有利于云雾在逆温层底（乱流层顶）形成。与此相反，气层的下部将变得暖而干。 （4）相变降温：末饱和空气等压地移经云雾滴或雪花的空间，或流经水面或积有冰雪的地面时à一方面吸收蒸发的水汽，增大湿度，另一方面一部分热量被转化为潜热而消耗，使温度下降。 因相变而消耗热量从而降温的现象，称为“相变降温” 降温量：T-Tw
人工降雨的物理学
人工降雨中的物理学 摘要管理学是系统研究管理活动的基本规律和一般方法的科学。管理学是适应现代社会化大生产的需要产生的，它的目的是：研究在现有的条件下，如何通过合理的组织和配置人、财、物等因素，提高生产力的水平。管理学是一门综合性的交叉学科。既然是交叉性的学科就与生活中的物理学有许多相通的地方。 管理学本文简略的介绍管理学利用物理现象所取得的一些成就和一些离不开的物理知识。 关键词：管理与物理人工降雨 其实在管理学中利用物理想象来达到理想的管理目的的例子很多，下面我就通过以下几个例子来介绍管理学与物理之间的不可分割的联系。 人工降雨。 “……傍晚可能有雷阵雨。”8月8日的北京，潮湿闷热，像是憋着一场暴雨，让人无法不相信这样的天气预报。 “这雨怎么还不下？先下了晚上就不会有影响了！”对于晚上将要上演的奥运会开幕大戏，天气这个角色将如何上场，所有人都揪着心，盼望着天公作美。 直到8月9日凌晨，北京奥运会开幕式结束，国家主体育场“鸟巢”滴雨未下。有人认为是气象台预报错了，有人说是老天爷开眼了。其实，所有功劳都应该记在气象人身上———这是中国有史以来最大规模的有组织、有计划成功实施的人工影响天气作业，也是奥运史上在开幕式阶段首次实现人工消雨。【1】 这也是人们在管理的过程中利用物理现象而达到的一个重要而且完美的管理与物理结合的例子。 下面就介绍一下人工降雨所利用的物理学知识和好处。 一、人工降雨的方式 呼风唤雨曾经是人们的美好愿望，随着现代科技的进步，这一梦想已变成了现实，人工降雨便是其中一种实用的方式。炎热的夏天，一场大雨滂沱而至，温度下降，空气湿润又凉爽，该是如何的惬意！同理，冬季里人工降雪即可以水土保墒，又可以净化空气，减少细菌的产生，还可以给人们带来雪中的情趣。 目前，我国的人工降雨方法有三种：一种是利用飞机把冷却剂（干冰、液氮等化学药剂）播洒到云中，使云层温度下降，同时细小水滴冰晶迅速增多加大，最后形成降雨；另一种是在云中播洒吸湿性强的凝结核（如食盐、氯化钙、碘化银、硫化铜等无机盐），使云滴增大为雨滴降落下来；还有就是利用高射炮、火箭等向云层轰击产生强大的冲击波，使云与云发生碰撞，合并增大成雨滴降落下来。【2】我国的人工增雨始于1958年，当时吉林省遭遇百年未遇的大旱，国家和吉林省的有关科学家们在地方政府的支持下，开展了第一次飞机人工增雨试验。辽宁省在20世纪50年代就开展了高炮人工增雨、
南京信息工程大学2019考研大纲F05云降水物理学
南京信息工程大学2019考研大纲F05云降水物理学 考研大纲频道为大家提供南京信息工程大学2019考研大纲： F05云降水物理学，一起来了解一下吧！更多考研资讯请关注的更新! 科目代码：F05 科目名称：云降水物理学 云、雾、降水物理过程是大气水循环的核心组成部分，是地球 大气的热量、水份和动量平衡的关键因素，它不仅影响到局地的和短期的天气过程，也影响到大气环流和全球气候的变化。此外，云和降水还会影响大气污染、大气雷电和电磁辐射的传播。 本课程以大气热力学和大气动力学为基础，研究大气中水分在 各阶段所经历的物理过程，即研究云、雾和降水和形成、发展和消散的物理规律，是大气科学中最为重要的分支学科之一，是雷达气象学、天气导变、强风暴等物理气象学的核心，与《云动力学》、《云降水物理实验》等课程相配合，共同构筑专业知识结构的核心框架。 课程教学目标是使学生掌握云降水形成的基本原理，培养学生 从微物理角度分析和解决大气科学问题的能力。 1.绪论 (1)掌握云降水物理学的学科性质和研究意义; (2)熟悉研究方法体系; (3)理解学科发展与 * 进步的关系; (4)了解主要研究对象; (5)了解学科发展历史;
2.云降水宏观特征 (1)掌握湿空气达到饱和的主要途径 (2)掌握云内湿度和含水量的一般特征、积状云和层状云的宏观特征、热泡理论、气团雷暴的结构与生命史; (3)熟悉锋面气旋中的雨带结构; (4)了解大气水循环过程、雾的形成过程与结构特征、卷云的宏观特征、热带气旋的云系结构特征; (5)初步了解全球云、雾、降水分布和云的日、季变化; 3.云降水微观特征 (1)掌握云降水粒子相态和尺度谱分布、云的胶体稳定性; (2)熟悉云降水粒子谱分布数据处理方法及微物理特征量的计算; (3)理解不同云降水粒子的尺度谱分布差异; 4.云的形成—核化理论 (1)了解水汽、液水、冰的结构及其与空气之间的界面特性 (2)掌握核化的概念、可溶性核上的凝结核化过程、柯拉方程及其意义; (2)熟悉云凝结核和大气冰核的性质和特点、冰核起核化作用的条件; (3)理解同质核化的基本性质、同质冻结核化和异质冻结核化的差异; (4)了解离子和不可溶粒子表面凝结核化的基本特点;
云降水物理和人工影响天气研究进展和思考
云降水物理和人工影响天气研究进展和思考 发表时间：2019-04-24T16:00:55.140Z 来源：《基层建设》2019年第2期作者：王俊喜 [导读] 摘要：随着我国科学技术的快速发展和革新，不断应用到了各个行业，尤其是云降水物理和人工影响天气方面的研究获得了长足的进步。 东营市气象局山东东营 257091 摘要：随着我国科学技术的快速发展和革新，不断应用到了各个行业，尤其是云降水物理和人工影响天气方面的研究获得了长足的进步。本文首先针对云降水物理进行了分析，然后针对人工影响天气进行了详细地探讨，最后针对云降水物理与人工影响天气的研究进行了思考，望对业界人士提供有效地参考意见。 关键词：云降水物理；人工影响天气；研究进展；思考 前言：近年来，因为环境恶化带来的连锁反应，导致我国众多地区都出现了自然灾害，给当地的经济发展和农林业建设造成了巨大的损失，严重限制了地区的经济发展步伐。面对这样的情况，我国相关部门要不断强化最自然灾害治理的思想意识，通过对云降水原理进行深入地分析和研究，并与现代化的人工影响天气先进技术相结合，人为干扰自然天气，降低自然灾害对我国各方面的阻碍作用，为国家的经济发展奠定良好的基础。 1云降水物理分析 1.1 积云 通常情况下，不稳定的空气对流会在白天形成云，且具有较快的形成速度，有时候能够在短短几分钟之内就可以形成跨度为几平方公里的大面积云。当积云的范围扩展到一定程度后，就会发生一些变异情况，甚至会演变成为一种砧状云层结构。且在异变的过程中，积云的周围或者在其顶部会出现一定程度的较为稳定的下沉气流，且会对积云产生较大的影响。当气流比较合适时，存在于积云中的水滴会随着气流进行横向或者纵向运动，推动积云的继续壮大。当对流不利于积云发展时，气流对悬浮液的作用就会强化，甚至导致积云的裂解，最终会出现阵性降水。站在积云的角度来看，整体的水量分布呈现了不均匀的状态，其多集中在中部，其他位置的分布较少，尤其是同一高度上的中线位置水量分布较边缘位置水量分布更多。在暴雨、冰雹、大风等众多强烈型天气中都会出现积雨云的身影，并且积雨云持续时间较长，具有较大的可伸展范围。 1.2 层状云 与积云不同的是，层状云可以在水平方向进行数百公里的扩展，但是当其厚度较薄时，降水发生的概率较小；当层状云较厚的时候，大范围的降雪和降雨都会出现。锋面抬升、地形抬升、积云平衍、乱流降温、气层辐合等众多因素都是形成层状云的重要因素。当斜升空气层呈现不稳定的状态时，积状的对流云产生的概率较大。从上述细节内容我们可以知道，积云和层状云在形态上就有较大区别，可以轻易地进行识别云的类型。积云与层状云相比，厚度较小，看起来较为透明，但是具有较大的覆盖面积。对层状云进行分类，可以分成卷云、卷层云、高层云、雨层云四层，当天空中出现卷层云时，就会出现降雨天气。 1.3 积层混合云 积层混合云包含着多种云层，且大多数都是对流云和层状云的结合体，因此被人们成为积层混合云。积云的发展得益于层状云的积极促进，与此同时，层状云也会对流云产生一定的影响。流云的形成和发展是在层状云提供的宝盒环境前提下进行的。层状云的发展过程会产生大量的上升气流，在较短的时间内，会削弱积层混合云的降水强度，与此同时还会延长积层混合云降水的时间。由此可以推断，层状云是有效联系流云和积云的桥梁，积极推动了云降水的良性发展。 2 人工影响天气研究 2.1 冰雹云物理和人工防雹研究 2.1.1 雷达识别冰雹云的方法 在进行识别冰雹云的过程中，相关工作人员很对雷达的回波形成特征、移动、结构、强度、尺度、形状等数据进行积极的统计和分析工作，高效识别冰雹，且具有较高的冰雹识别率，甚至达到的85%，在相关工作中具有现实的应用价值。 2.1.2 冰雹云分类 根据冰雹强度的不同，我们可以把冰雹云划分为多单体雹云、传播雹云、弱单体雹云、强单体雹云四种类型。 2.1.3 催化防雹机制 源区之所以是人工催化防雹的关键部位，是因为其具有雹胚良好形成的最佳条件。借助催化作用的推动，迅速增加的源区冰晶数量，会引发雹胚的数量的逐步增加。当形成的雹胚具有较小的直径时，其相冰雹转化的比例呈现较小。利用这一点，不仅可以有效降低冰雹总质量、冰雹总数量、冰雹的平均直径，还能高效地规避冰雹灾害的发生，最大程度的保护人民的生命财产安全，保证当地的经济建设和生产。 2.2 人工增雨理论研究 2.2.1 暖云人工增雨 通过对众多案例中暖云人工增雨的研究和分析，我们发现，对流性暖云实施人工降雨的过程中，盐粉颗粒大小和盐粉撒播位置都会严重影响降水效果和实际撒播效率。在对流行暖云落实人工降雨的过程中，相关人员要充分考虑云层的生命时间、上升气流、含水量、厚度等因素，优化盐粉撒播方式，提升其撒播效率，与实际人工降雨需求相契合。 2.2.2 人工增温影响积云 通过对人工增温的研究表明，对积云开展人工增温，能够显著影响积云的宏观动力过程。针对积云落实人工增温后，不同程度的增加现象会出现在积云含水量、积云上升气流、积云中的浮力，积极推动了积云的发展。人工增温的强度和范围越大对积云造成的影响也就越大。 2.2.3 人工增雨潜力及其评估 通过相关研究发现，当云中的过冷水量越充足，对于提升人工增雨的效果越有利，汽—冰的转化水、水—冰的转化水是人工增雨过程中的主要水分来源。