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人工增雨的效果检验在国内外都是一个没有完全解决的难题。多年来,几乎所有人工增雨研究和作业的关键问题都集中在人工增雨效果检验上。雨滴谱表征的是降雨的微物理特性,它能精确地反映降雨变化的情况,可以用来做人工增雨效果检验。本文提出了一种利用变极化雷达测量雨滴谱来检验人工增雨效果的新方法。
首先介绍了变极化雷达的研究现状和我国人工增雨的现状,变极化雷达和极化参数,变极化雷达测量雨滴谱的物理基础,常用雨滴谱模型等。然后给出了变极化雷达参数提取雨滴谱的数学推导,用变极化雷达测量的两个极化参数 , 以及 - 关系来提取Gamma模型下雨滴谱的3个参数 , 和的算法流程图,并用matlab对Gamma模型进行了仿真分析。最后,用在Microsoft Visual Studio.Net 2003平台下编写的双极化雷达雨滴谱分析软件,对成都市气象局于2006年3月11日在彭镇和金花进行的两次人工增雨作业进行了现场对比试验和分析。
用雨滴谱分析软件分析了彭镇作业点在作业前后的雨滴谱参数变化情况,得到如下结果:作业10分钟后,雨滴谱宽、、分别由作业前的3.50 、1.46 、6.30 增至4.10 、1.61 、9.70 ,而由106553减至23742;作业20分钟后,雨滴谱宽、、增至最大分别为4.70 、1.73 、13.39 ,减至最小为9831;作业30分钟后,雨滴谱宽、、开始变小分别为3.8 、1.55 、7.4 ,增大至40638;作业40分钟后,雨滴谱宽、、进一步减小,继续增大。由雷达测量雨滴谱计算出的增雨前1小时和增雨中1小时降雨量累积值分别为2.7 ,6.5 ;由地面自动雨量站测量的对应降雨量分别为2 ,6 。由此看出,作业影响时间约为20分钟,此次作业取得了明显效果。金花作业点的雨滴谱参数和雷达的在增雨作业前后,出现了与彭镇作业点相反的变化,即出现了消雨。
用变极化雷达从微物理的角度观测了人工增雨过程中的降雨变化。看来用变极化雷达测量雨滴谱来分析人工增雨过程中降雨的微物理变化,对评估人工增雨的效果具有潜在的应用价值。