天气试验研究

天气试验研究（共3篇）

天气试验研究 篇1

1 桃江历年干旱与人工降雨工作

1.1 桃江历年干旱分析

桃江的干旱在20世纪80年代前, 几乎每年都有不同程度的干旱发生, 20世纪90年代桃江进入丰水期, 涝旱并重, 干旱有所缓和, 主要是蓄水和灌溉能力的改善, 使农业受旱程度有所减轻, 进入21世纪, 由于全球气候变暖影响, 干旱就开始抬头。

从1957~2006年50年中出现特大干旱2年 (1963年、1966年) , 大干旱2年 (1974年、1979年) , 干旱年12年。

1年中单独出现夏旱的5年, 秋旱8年, 夏旱、秋旱同时出现的有16年, 夏秋连旱的4年, 连续干旱30d以上的有24年, 50d以上的有8年。干旱期内降水最少的为1966年, 82d中降水仅22.8mm。

干旱这仅次于洪涝的气象灾害严重影响桃江经济的发展, 因此, 县委、县政府决定开展人工降雨工作。

1.2 人工降雨组织与装备

1997年, 县政府成立“桃江县人工影响天气领导小组”, 办公室设县气象局, 人工影响天气组织申报、作业实施、通讯联络、技术指导、安全保障、事故处理、后勤保障等均按省人影办规定执行, 由县人工影响天气办公室牵头, 县农村办、县武装部、县气象局、县公安局、县电信局及有关单位分工协作完成, 现场作业由气象技术人员根据天气条件和云体发展情况进行作业指挥, 作业时间由空军管制部门调度。

1998年, 购进双管37mm高炮2门, 1999年, 省人影办划拔单管37高炮2门, 高炮数量增至4门, 人雨弹存放县武装部。2003年又购进人工降雨车载式火箭发射1台, 37高炮用于固定炮点作业, 火箭炮用于灵活、机动作业, 使桃江人工影响天气装备基本齐全。

2 人工降雨试验

2.1 作业炮点试验

2000~2002年出动双管37高炮2门, 在松木塘、大栗港、三堂街、马迹塘炮点进行作业 (2002年未作业) 。

2003年在松木塘、大栗港2个炮点作业。

2004~2005在松木塘、大栗港、甘泉山3个炮点作业。

2006~2013年在松木塘、大栗港、灰山港、马迹塘4个炮点分别进行高炮作业。

通过多年的炮点作业与试验比较, 松木塘炮点四面环山炮点将原来的松木塘、天井山、关山口3个乡镇控制在范围之内, 将桃花江水库120km2的流域所产生的降水全部能落入库区, 经济效益明显, 但视野范围不大, 难以确定云的发生、发展, 全靠县气象局根据天气雷达进行指挥。三堂街炮点西北面近邻汉寿、常德、南面又有大栗港炮点, 如果是从东南面发展起来的云向西、向北移动且较快的话, 炮点不能作业, 否则降水落区不在桃江境内, 只有在有天气系统配合下, 由西北方向移来的云才能开始作业, 因此, 三堂街炮点受到云的移向制约。甘泉山炮点视野范围更小, 控制范围也小, 距松木塘炮点直线距离只有5km, 如果松木塘作业向东移到甘泉山附近, 可进行第2次催化, 但效果不佳, 只有从东北方向移来的云及天气图上有东风波发展时, 甘泉山炮点作业效果才会明显, 甘泉山炮点的降水落区全部在克上冲水库, 对缓解灰山港地区旱情能起到一定作用。大栗港炮点视野开阔, 控制范围大, 每次作业影响区域大, 是一个理想的炮点。因此, 通过几年的炮点试验比较, 松木塘炮点、大栗港炮点定为桃江人工降雨固定炮点, 甘泉山炮点为次之, 三堂街炮点和原定的高桥炮点 (因距县城太近) 基本不用。

2.2 炮点用弹量的试验

高炮进入炮点阵地后, 气象指挥员要根据天气条件, 云层条件射击时机的掌握确定作业射击诸元:即射击方向、射击高度、射击组合形式和用弹量。

用弹量的多少气象指挥员应根据天气系统和云体的大小和炮点具体情况才确定, 一般浓积云20~30发, 积雨云30~40发, 大的积雨云40~60发。松木塘炮点2003年8月10日出现浓积云作业, 发射炮点20发, 只下了中雨, 甘泉山炮点2004年8月9日出现浓积云作业, 发射炮弹20发, 只下了小雨。而大栗港炮点2003年8月5日, 单块积云发展进行作业发射20发炮弹, 作业1h后通过雨量收集, 周围8年乡镇都下了大雨。

因此, 哪怕是出现同一种云, 用弹量相同, 但由于炮点地理环境不同, 产生的效果不一样。用弹量的多少应根据炮点而定, 用弹量过多, 云反而被打散, 起不到人工增雨的目的。

2.3 不同云的降雨试验

人工降雨的云块都是积状云和层状云, 桃江县人工降雨的云基本上均为积状云。2003年8月8日, 由于进入炮点后连续4天无作业机会, 在大栗港炮点进行了层状云降雨试验, 23:00天空出现层积云, 发射炮弹15发, 降雨只有3.5mm。2005年8月3日, 大栗港炮点浓积云作业, 降雨58mm。从大栗港-泗里河一线普降暴雨, 使泗里河发大水, 将停在河内的挖沙船被大水冲走, 使大栗港、马迹塘、武潭等乡镇的旱情基本解除。

因此, 层状云进行人工降雨从桃江县来讲, 出现概率较大, 但降水不大, 降水效率不高。只有积状云进行人工降雨才能达到理想的效果。

3 人工降雨的研究

经过几年的人工降雨试验证明, 为了保证增雨效果, 炮点每次用弹量必须控制。松木塘炮点, 四面环山, 视野范围小, 甘泉山炮点视野范围更小, 这2个炮点每次作业用弹量必须控制在5~10发之间, 否则, 用弹量过多, 云块反而会打散, 而大栗港炮点视野范围广, 控制区域大, 受益面积也大, 每次作业用弹量可在20~30发以上。

要全面解除旱情, 灰山港地区还应增设火箭发射点。在干旱死角的灰山港地区, 即使松木塘炮点作业后, 对灰山港地区影响不大, 降水量比作业区域偏少一倍以上, 2004~2005年在甘泉山设立炮点后, 金沙洲、连河冲一带降水还不明显, 因此, 要全面解除旱情, 在干旱死角的灰山港地区除甘泉山炮点外, 还应增设火箭发射炮点。

西南群山一带盛夏易产生对流云块, 作业机会增多。桃江西南群山一带由于地形抬升的作用和近地面温差大影响, 易生成对流云, 产生时间一般在每天14:00~16:00之间, 如果及时催化, 能起到炮响雨落的效果, 否则云块在10~15分钟内消散。同时, 如果先天作业下了雨, 第2天甚至第3天同样会出现局地对流云, 仍有作业机会。

积云人工催化, 增雨效果明显。桃江属于雪峰山余脉向洞庭湖平原过渡的丘岗地带, 地势西南部高, 东北部低, 在盛夏少雨季节, 西南部一带易产生局地性积状云, 高炮进入阵地后, 作业机会较多, 使桃江每年的人工降雨时间短, 效果好的主要原因。同时, 由于桃江的地理条件, 每年4~8月出现对流云系, 增雨的潜力达50%左右, 积云催化作业云比非作业云增雨30%~40%。

进入21世纪, 随着全球气候变暖影响, 会使桃江县干旱与洪涝加重, 因此, 要将人工影响天气应急抗旱型增雨转变为增加水资源蓄水型增雨, 为桃江的经济建设服务好, 还需要对人工降雨技术开展更多的科学试验和研究。

天气试验研究 篇2

中国空间天气研究进展

空间天气指太阳、行星际空间和地球空间(地球磁层、电离层、热层和中高层大气)的状态及其变化,它能够影响到天基和地基技术系统的运行和可靠性,危及人类的生存.空间天气计划包括观测和资料分析,研究和数值建模,预报和服务.本文评述了近十年来我国空间天气研究中的一些重要成果.

作 者：王水 魏奉思 WANG Shui WEI Feng-si  作者单位：王水,WANG Shui(中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥,230026)

魏奉思,WEI Feng-si(中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100080)

刊 名：地球物理学进展  ISTIC PKU英文刊名：PROGRESS IN GEOPHYSICS 年，卷(期)： 22(4) 分类号：P631 关键词：空间天气   日地系统   日冕物质抛射   行星际空间   地球空间  

全球极端天气研究的情报学分析 篇3

〔关键词〕极端天气；科学文献；共引；情报学分析

〔中图分类号〕Ｇ250.252 〔文献标识码〕Ａ 〔文章编号〕1008－0821（2012）09－0009－07

对于特定的地点和时间，极端天气事件是指发生概率极小的天气气候现象，通常发生概率只占该类天气现象的10%或者更低［1－2］。近几十年来，极端天气气候事件呈现出不断增多增强的趋势，例如：北半球中高纬度陆地地区极端强降水事件的频率和强度增加［2－3］，多数陆地的异常暖夜频率显著增多［4－6］，全球陆地的副热带地区干旱现象变得更强、更持续［7］等等。而且，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在2007年发布的第四次评估报告中预计，今后这种极端事件的出现将更加频繁［2］。

极端天气气候事件可使人类健康、居住、工业、农业、旅游、保险等方面都受到影响，给社会经济和人民生命财产安全造成巨大损失。随着全球气候持续变暖，各类极端天气发生频繁，灾害损失和影响也不断加重［8］。面对日益增多的极端天气，找出灾害频发的根源，避免极端天气发生，对极端天气加以防御，构建人类与自然和谐相处的关系从而给人类营造安全舒适的生活环境变得至关重要，因此，近年来，极端天气受到世界各国政府的重视，学者们从各个方面对极端天气气候展开了深入而广泛的研究［9］。

本研究统计和分析了1993-2012年间Web of Science(WoS)收录的极端天气专题研究文献的数量增长情况、文献类型、国家分布、发文机构、著者、来源分布和学科类别，并确定了高被引作者、高被引出版物和高被引文献，同时对高被引文献进行了共引聚类分析，旨在了解极端天气研究的发展历程，客观反映当前该领域理论与实践研究的现状，并为今后更好的开展极端天气研究提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 数据收集

本研究采用美国科学情报研究所(Institute for Scientific Information)开发的Web of Science三大引文数据库——SCI-EXPANDED、SSCI、A&HCI获取文献数据，检索的时间跨度为1993-2012年，检索日期为2012年2月9日。多次试检后，确定检索策略为：TI=(extreme* weather) OR TI=(extreme* climate) OR TS=“extreme weather”OR TS=“extreme climate”。

1.2 来源文献与被引文献分析

执行检索后，利用WoS的“分析检索结果”功能，对来源文献的年代、文献类型、国家、机构、期刊、学科类别、高被引作者和高被引出版物进行统计分析。下载这些文献记录及其引文，利用书目信息共现挖掘系统（Bibliographic Item Co-Occurrence Matrix Builder，BICOMB）统计来源文献的第一作者、引文出现频次并抽取高被引文献。

1.3 聚类分析

利用BICOMB软件统计高被引文献在检出文献中的同被引次数，形成被引用——引用矩阵，将该矩阵输入到社会科学统计软件SPSS11.5中，采用系统聚类的方法，类间相似系数计算采用Ochiia系数和组间距离方法，最后得到这些文献的同被引聚类分析结果。分析这些高被引文献的题目和内容，得出各个类别所研究的主题。

2 结果与分析

2.1 来源文献分析

2.1.1 文献数量增长情况

文献的数量在一定程度上反映了学科的研究水平和发展速度，任何一个学科的发展，其初期在研究论文上都呈现快速增长的现象［10］。本研究共检出1 509篇极端天气的相关文献，其中2012年有18篇，因检索时还不能获得2012年全年的数据，故根据1993-2011年的文献数据绘制的图1可直观的展示该领域文献数量的增长情况以及该主题年文献增长曲线与指数曲线的拟合情况（拟合度为0.9364）。从20世纪90年代以来，极端天气的相关文献年发表量几乎是以指数型方式在增加，说明世界各国科学家对这一领域的关注和兴趣在逐步加大，该领域的研究正处于快速发展时期。

2.1.2 文献类型

Web of Science收录的极端天气研究的文献类型见表1，其中研究论文的数量为1 324篇(87.74%)，是该领域学术交流最主要的形式，同时也说明对极端天气的研究非常活跃。此外，会议论文有126篇(6.9%)、综述有88篇(5.83%)，还有许多其他类型的文献，这说明极端天气的研究受到了许多研究者的关注，并且一些学者开始总结极端天气的研究成果。

2.1.3 国家分布

根据WoS数据库的国家字段，统计了极端天气研究的国家的分布情况，以考察该领域各个国家的科研状况和影响。WoS数据库中关于极端天气的文献涉及了大约70个国家，表2列出了发表论文在前10位的国家，我们可以看到这10个国家大多为发达国家，排在前5位的依次是美国、英国、德国、加拿大和澳大利亚，其中美国发文最多，有458篇，占文献总数的近1/3；英国其次，有219篇，占14.51%。中国大陆发文量排在第6位，共102篇，占6.76%，说明中国对极端气候的研究也相当重视，处于科研的前列。

2.1.4 发文机构分析

有57篇文献没有标注作者所在的机构，其余文献涉及了474家作者机构，可见科研力量的机构分布相当广泛。表3列出了发表论文在16篇以上的11个机构，这些机构主要为国家级的科研院所或高校的科研机构，说明关于极端天气的研究引起了各国政府的高度关注，是关系各国人民生存利益的重大课题。表3的高产机构中，美国的核心研究机构很多，进一步反映出美国是目前世界上进行极端天气研究最先进的国家之一。中国科学院和美国国家大气研究中心并列排名第一，充分展示了中国科学院作为中国科研国家队的雄厚实力和地位，也在一定程度上说明了对于极端天气的研究也是我国的一个国家级重点研究项目。

2.1.5 著者分析

本研究对文献贡献最大的第一作者进行了统计，1 494篇极端天气研究的文献有作者署名，共计1 342名第一作者。表4列出了发表不同数量文献对应的作者数量，从中可见有1 233个作者只发表了1篇论文，占全部作者的91.88%，

高于洛特卡定律所指出的发表1篇论文的作者占所有作者数量60%的规律［11］。这表明了关于极端天气领域的研究拥有相当广泛的作者队伍，但同时也说明该领域的科研人员多为新生力量，尚需开展更多的相关研究。而高产作者的数量较少且发文量不高，仅有11人发表了4篇以上文献（表5），说明该领域的研究尚不成熟和完善，但也可能与极端天气研究的难度高和规模大有一定的关系。这些高产作者多来自于美国、澳大利亚等发达国家的研究机构，进一步说明这些发达国家的研究深度。

2.1.6 来源分布

为了确定极端天气的核心出版物，给作者投稿和读者阅读提供参考信息，我们对文献的来源进行了统计。检索到的文献来自于639个来源出版物上，分布非常分散。表6列出了载文量在10篇以上的出版物，发表最多的出版物是Climatic Change（63篇），其次为Journal of Climate（43篇），这些出版物的主要学科类别是气候和气象科学，但除此以外，还有环境科学与生态学、水资源、环境卫生、林学、流行病学等多个领域的刊物登载了极端天气的研究。

2.1.7 学科类别分析

全部文献共涉及77个学科类别，主要渗透到气象与大气科学、环境科学与生态学、地质学、工程学、水资源、农业、公共环境职业健康、海洋学、物理地理学等多个领域（表7）。这与期刊的学科属性相符，进一步说明了极端天气绝不是某一个学科领域关注的问题，而与人们的生产、生活息息相关，受到多个学科及子领域的重视与研究。

2.2 引文分析

2.2.1 高被引作者、出版物与文献

被引次数排在前10位的极端天气研究文献的作者见表8，其中Giorgi F和Karl TR发表的论文被引次数在190次以上，高被引作者来自于意大利、美国、英国、瑞士等发达国家，其发表文献的影响力很高。

表9列出了被引次数排在前10位的出版物，Journal of Climate、Nature、Science的被引次数排在前3位。而且，在这10个出版物中，有7个为气候或气象学的专科出版物，有2个是综合性的自然科学刊物，这说明极端天气的研究主要从气候或气象学以及综合性自然科学领域吸收前沿知识。

我们将被引次数在25次以上的文献作为极端天气专题的高被引文献。按照高被引文献的发表时间排序，我们可以大致地显示极端天气研究发展的历史脉络（表10）。最早的与极端天气有关的高被引文献是1958年的一本专著——Statistics of Extremes（极端事件统计学），极端天气的研究从中吸收了统计学的基础知识。第2和第3篇高被引论文分别见于1984年和1992年，结合本研究统计的1993年以来的来源文献的数量，我们推断1993年以前极端天气的研究文献并不多，该领域的研究是从20世纪90年代逐步开展的，这一结论也可从我国学者丁裕国的论文中［9］得到印证。

2.2.2 高被引文献的聚类分析

前人的研究已经证明应用共引聚类分析对于揭示学科研究脉络具有非常重要的作用［12－15］，因此，我们对高被引

文献进行了聚类分析，从而探究极端天气的研究热点。运用SPSS11.5对高频引文的被引用——引用矩阵进行系统聚类，得到聚类树图（图2）。依据聚类图，并结合文献的内容，将35篇高频引文分成6类。高频引文均为2007年以前发表，因此反映了极端天气研究领域2007年以前重要主题的研究状况。各类高频引文的主要内容有：

（1）极端天气气候事件的变化与趋势研究，具体文献包括：3、7、19、26、21、15号文献；

（2）欧洲的极端天气研究，包括高温和严重洪灾等问题的研究、利用模型预测未来欧洲降水极端事件的变化，涉及4、16、29、34号文献；

（3）用模型模拟对极端天气进行研究，如使用全球耦合模型、CCC GCM2模型、海气耦合模型，包括30、32、8、11、9、20、31号文献；

（4）极端天气的影响，具体文献有：1、24、35、17号文献；

（5）变化的气候中极端天气的变化情况，具体文献有：22、33、13、18、12、23、10号文献；

（6）天气气候变化和趋势的评估与分析，其中政府间气候变化专门委员会对气候变化进行了评估，包括2、28、6、5、25、14、27号文献。

图2 极端天气研究高被引文献同被引聚类分析树图

3 结 语

本研究应用文献计量学方法，从来源文献和文献被引情况两个角度对WoS数据库中的极端天气相关文献进行了全面的分析，并且进行了高被引文献的同被引聚类分析，基本上揭示了该领域的国际研究现状以及研究热点，对于开展该专题研究的机构和学者，具有一定的指导和借鉴意义。关于极端天气的研究，主要是从20世纪90年代逐步开展的，但研究的数量处于快速增长的状态，并且受到了各个国家以及众多学科领域的关注，但该领域的高产以及高影响力的研究成果主要来自于发达国家的科研机构。2007年以前的研究热点是：极端天气气候事件的变化与趋势研究、欧洲的极端天气研究、模型模拟在极端天气的应用研究、极端天气的影响、变化的气候中极端天气的变化情况以及天气气候变化和趋势的评估与分析。

本研究主要是利用了2007年以前的高被引论文探讨了该领域的研究热点，因同被引聚类分析存在时滞的问题，若要完全有效地揭示某一领域的发展趋势，尚需要结合目前的研究热点，因此，在未来的研究中，我们还要利用主题词的聚类分析来进一步探讨该领域的研究热点，以对现有的研究加以补充，更好的展示极端天气研究热点的现状与趋势。

参考文献

［1］Houghton JT,Ding Y,Griggs DJ,et al.IPCC,Climate change 2001:The scientific basis［Ｃ］∥Observed Climate Variability and Change.Cambridge,United Kingdom and New York,USA:Cambridge University Press,2001．

［2］IPCC.Climate change 2007:The physical science basis［Ｃ］∥Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovermental Panel on Climate Change.Cambridge,United Kingdom and New York,USA:Cambridge University Press,2007．

［3］Alexander LV,Zhang X,Peterson TC,et al.Global observed changes in daily climate extremes of temperature and precipitation［Ｊ］.Journal of Geophysical Research,2006,111:D05109．