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人工影响天气中的动力学问题

许焕斌  
【摘要】:(一)、在国内外的人工影响天气中作业中观测到一些现象,包括近来的2008奥运会中的削减雨试验观测到的现象.综合分析这些现象它们难以用现有的人工影响播撒(静力的或动力的)效应来理解,但考虑到在人工影响天气作业中常拌有的动力扰动作用,如果这种作用可直接对云中空气运动(气流)或水凝物粒子运动(末速)产生影响,则可以解释观测到的现象.人工影响天气作业中的动力扰动作用,如何来影响云中气流和水凝物粒子运动呢?在综合归纳观测现象和已有理论的基础上,以爆炸物理学和扰动流体力学(Reynolds方程)为根据,建立了爆炸产物对气流的或粒子运动状态的影响模型.并依此模型数值模拟再现了主要观测现象,看来,从人为外加力场来对大气局部流场的影响,如何加入人工力场,以及其如何起作用是需要的探讨。这或许可认为是人工影响天气动力气象的范围。(二)、云体的运动是复杂的多相流,包含着气、汽、液、固粒子群,而且伴有相变和水凝物粒子的生成和增长。云中的宏、微观场相互作用很显著,这种相互作用的性质可分为两类.一是通过两者热力-力场来相互反馈,这种相互作用可能只影响云体发展的强弱;二是云的宏、微观运动场量之间直接相互作用。着重研究了第二类的相互作用的结果指出:①宏、微观运动场量之间相互作用能出现特殊的动力功能,使云中存在一个动力吸引区,它处于主上升气流边側的相对水平气流速度近于零的地方("零域"),水凝物粒子群向这里集中,它们一但进入这个区域就难以逃出,因而发生了累积,直到长大成气流托不住时再落下为止;②一些特殊的雷达回波结构,如BWER(有界弱回波区)或WER(无界弱回波区)或OE(悬挂回波),它们皆是直接相互作用的产品,也是对流流型的反映;③强阵雨和冰雹的形成也是这种直接相互作用的结果;④只有在云中的气流速度与粒子的末速大小相当时.这种直接相互作用才起重要作用,粒子的末速比气流的速度过大或过小,其影响很弱;⑤这类直接相互作用的研究可深化对雷达产品的动力及物理意义的了解,这对在强影响天气的临近预报中寻找特征指标和确定防雹增雨作业时的部位、时机都是非常必要的。

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