1、本文結(jié)合國家“十五”科技攻關(guān)“人工增雨技術(shù)研究及示范”項目和自然科學基金重點項目對河南北京青海等試驗區(qū)我國北方人工增雨的主要作業(yè)對象層積云開展連續(xù)多年的飛機和地面綜合觀測基礎上綜合分析了觀測結(jié)果。重點在云物理綜合觀測設計和云物理研究兩個方面進行研究。
　　 針對層積云的物理結(jié)構(gòu)研究，組織設計外場綜合觀測方案。為配合輻射模式模擬計算，專門設計了探測飛機在云頂附近各個高度層平飛獲得的層積云內(nèi)不同高度層次微物琿參數(shù)分析層積云的微物理結(jié)

2、構(gòu)，為輻射模式模擬計算衛(wèi)星位置的輻射量奠定基礎并得到了驗證；設計對比冷云催化作業(yè)前后云內(nèi)物理參數(shù)變化的飛機探測方案，采用大角度盤旋局地垂直探測層積云結(jié)構(gòu)。根據(jù)機載PMS和地面降水粒子譜儀觀測的層積云及其降水的微物理數(shù)據(jù)，對云滴譜和降水粒子譜擬合計算分析各種降水譜特性；首次引進使用激光降水粒子譜儀長期觀測降水雨滴尺度譜和速度譜，并進行降水類型的歸納和雨滴譜型的擬合和雷達反射因子相關(guān)性研究，為進一步進行人工增雨作業(yè)地面觀測雨滴譜物理效果檢驗

3、奠定基礎
　　 本文的研究在此基礎上提出了一種云微物理參數(shù)的反演途徑。
　　 在云物理結(jié)構(gòu)分析的基礎上，提出了一種云微物理參數(shù)的反演技術(shù)途徑，將飛機觀測的云物理參數(shù)通過輻射傳輸模式與衛(wèi)星觀測的輻射量聯(lián)系起來，主要從二個方面進行模擬計算分析：一方面將飛機實際觀測到的云體宏、微觀參數(shù)輸入輻射傳輸模式計算云頂輻射到達衛(wèi)星位置處的單色輻射量，與衛(wèi)星當時各個通道相對應位置的象素點輻射量進行對比分析；另一條路是用衛(wèi)星觀測的數(shù)據(jù)反演云

4、的微物理參數(shù)，并與飛機實際觀測到的云微物理參數(shù)進行比較確定云頂光學厚度與有效半徑的方法，尋找到云體的粒子有效半徑、光學厚度、地表反照率等與衛(wèi)星接收輻射量之間的相關(guān)性。根據(jù)實際觀測數(shù)據(jù)模擬計算發(fā)現(xiàn)，在云體宏觀參數(shù)、地表輻射率、地理位置與太陽高度角確定的情況下，云頂?shù)墓鈱W厚度、云滴有效半徑的部分組合在衛(wèi)星兩個通道上有不同的反應，即可以通過衛(wèi)星兩個相鄰通道對應象素點的輻射量就能夠確定一組光學厚度和云滴有效半徑的范圍，通過個例模擬進行了反演工作

5、驗證，并對飛機觀測值與反演值進行了比較和誤差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在云滴有效半徑的尺度范圍內(nèi)，計算結(jié)果與實測值接近，但反演的尺度范圍較大。在利用衛(wèi)星大范圍確定人工增雨作業(yè)潛力區(qū)域具有應用價值。
　　 通過長期降水觀測資料分析發(fā)現(xiàn)了一些新的現(xiàn)象和觀測事實，包括：
　　 (1)利用高精度高密度的雨滴譜資料研究了雷達反射因子與降水雨滴譜之間的Z-R關(guān)系。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)Z-R關(guān)系的不穩(wěn)定性。不同類型的降水甚至一次降水的不同時段Z-R關(guān)系的變

6、化，空間的也會有不均勻性。統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)雷達反射因子與降水粒子譜的平均半徑相關(guān)性并不大，而與平均體積直徑和中數(shù)體積直徑相關(guān)性很好，可以將平均體積直徑和中數(shù)體積直徑大小數(shù)值作為劃分降水性質(zhì)的一個參考標準；
　　 (2)對比了云底觀測和地面觀測對流云降水粒子譜特征，對流云降水粒子出云時的雨滴數(shù)濃度要比到達地面時的雨滴濃度高一個量級，對流云出云時候的降水粒子譜寬比到達地面時的粒子譜寬要大一倍，而且數(shù)量不在少數(shù)，南京地區(qū)地面的降水粒子譜寬