地面播撒系统增雪作业技术方法研究

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2024.05.009

摘要/Abstract

摘要：

利用WRF数值模式预报气象要素计算催化剂起效须达到的最低高度H_x, 用高斯烟团模型计算催化剂有效浓度的扩散高度H_km, 对比二者关系对地面播撒系统的作业方案进行研究。结果表明: 应用WRF数值模式时, Lin-YSU-KF组合方案的降水预报与实况相关性最好, 组合方案模拟的云区、温度、相对湿度与观测资料较为一致, 可用于预报增雪作业所需的特征温度层高度和云底高度, 对比得到催化剂起效须达到的最低高度。高斯烟团模型的扩散分布表明, 相同时间内燃烧多根焰条, 有效扩散高度可明显提高; 焰条总量相同时, 扩散中心浓度、有效扩散高度相差不大, 同时燃烧焰条根数越多, 有效扩散高度越高。对比计算H_x和H_km可用于判断增雪作业时机, 选择合适的作业方案。

关键词: 地面播撒系统, WRF数值模式, 高斯烟团模型, 作业方案

Abstract:

Using the WRF numerical model, the minimum height Hx required for the activation of the catalyst was calculated based on the forecast meteorological elements.The Gaussian plume model was employed to calculate the effective diffusion height Hkm of the catalyst concentration. A comparative analysis of the relationship between Hx and Hkm was conducted to explore and study the operational schemes of the ground-based broadcasting system.The results show that when using the WRF numerical model, the Lin-YSU-KF combination scheme has the best correlation with the observed precipitation, and the simulated cloud areas, temperature, and relative humidity are consistent with observational data.This scheme can be used to forecast the characteristic temperature layer height and cloud base height required for snow enhancement operations, and to determine the minimum height required for the catalyst to be effective. The study of the diffusion distribution using the Gaussian plume model indicates that burning multiple flares simultaneously can significantly increase the effective diffusion height within the same time period; when the total number of flares is the same, the diffusion center concentration and effective diffusion height are relatively similar. The more flares burned simultaneously, the higher the effective diffusion height.Comparing calculated Hx and Hkm can be used to determine the timing of snow enhancement operations and to choose appropriate operational schemes.

Key words: Ground-based broadcasting system, WRF numerical model, Gaussian plume model, Operational schemes

中图分类号:

P481

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图/表 14

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参考文献 32

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焰条类型	焰条总质量	AgI含量	焰条最大装载数量	播撒时间	焰条同时工作数量
冷云焰条	0.9 kg/支	7.5 g/支	48支	5 min/支	≤3支

试验	微物理方案	边界层方案	积云参数方案	试验	微物理方案	边界层方案	积云参数方案
1	Lin	YSU	KF	13	WSM5	YSU	KF
2	Lin	YSU	BMJ	14	WSM5	YSU	BMJ
3	Lin	YSU	GD	15	WSM5	YSU	GD
4	Lin	MYJ	KF	16	WSM5	MYJ	KF
5	Lin	MYJ	BMJ	17	WSM5	MYJ	BMJ
6	Lin	MYJ	GD	18	WSM5	MYJ	GD
7	WSM3	YSU	KF	19	Ferrier	YSU	KF
8	WSM3	YSU	BMJ	20	Ferrier	YSU	BMJ
9	WSM3	YSU	GD	21	Ferrier	YSU	GD
10	WSM3	MYJ	KF	22	Ferrier	MYJ	KF
11	WSM3	MYJ	BMJ	23	Ferrier	MYJ	BMJ
12	WSM3	MYJ	GD	24	Ferrier	MYJ	GD

实况与试验	降雪总量/mm								平均误差	绝对误差	相关系数
实况与试验	长兴岛	大连	金州	旅顺	普兰店	皮口	瓦房店	庄河	平均误差	绝对误差	相关系数
实况	0.6	2.3	1.8	1.1	1.1	2.0	1.4	0.8	-	-	-
试验1	1.3	3.4	2.9	3.8	0.9	1.4	0.9	0.8	0.5	0.9	0.73
试验2	1.3	3.2	3.2	4.2	0.9	1.4	0.9	0.9	0.6	0.9	0.70
试验3	1.3	3.3	3.0	4.1	0.9	1.4	0.9	0.8	0.6	0.9	0.72
试验4	1.4	3.3	3.5	3.8	1.0	1.4	0.9	0.6	0.6	0.9	0.69
试验5	1.4	3.4	3.6	4.4	1.0	1.5	0.8	0.7	0.7	1.0	0.69
试验6	1.4	3.5	3.6	4.2	1.0	1.4	0.8	0.6	0.7	1.0	0.70
试验7	1.2	3.0	4.5	4.4	0.6	1.2	1.0	0.1	0.6	1.2	0.62
试验8	1.1	3.0	4.0	4.6	0.6	1.1	1.0	0.2	0.6	1.2	0.65
试验9	1.2	3.0	4.1	4.5	0.6	1.1	1.0	0.1	0.6	1.2	0.65
试验10	1.2	3.0	4.1	3.9	0.6	1.1	1.0	0.1	0.5	1.1	0.65
试验11	1.2	3.0	4.1	4.0	0.6	1.1	1.0	0.1	0.5	1.1	0.65
试验12	1.2	2.9	3.8	4.0	0.7	1.3	1.1	0.1	0.5	1.1	0.68
试验13	1.2	2.9	3.8	3.9	0.7	1.3	1.1	0.1	0.5	1.1	0.68
试验14	1.5	2.9	3.2	3.8	0.5	0.4	1.3	0.1	0.3	1.2	0.52
试验15	1.5	2.9	3.3	3.7	0.5	0.4	1.3	0.1	0.3	1.2	0.52
试验16	1.6	3.0	3.5	3.3	0.7	0.7	1.2	0.1	0.4	1.1	0.56
试验17	1.6	2.8	3.4	3.6	0.6	0.7	1.3	0.1	0.4	1.1	0.55
试验18	1.6	2.8	3.3	3.4	0.7	0.7	1.3	0.1	0.3	1.1	0.55
试验19	1.0	2.8	2.4	4.5	0.3	0.3	0.7	0.0	0.1	1.1	0.61
试验20	1.0	2.8	2.7	4.9	0.2	0.4	0.8	0.0	0.2	1.2	0.61
试验21	1.1	2.7	2.7	4.6	0.2	0.3	0.8	0.0	0.2	1.1	0.59
试验22	0.9	3.2	2.7	4.2	0.5	0.5	0.7	0.1	0.2	1.0	0.68
试验23	0.9	3.0	2.8	5.5	0.3	0.5	0.8	0.0	0.3	1.2	0.67
试验24	1.0	3.1	2.8	5.4	0.3	0.6	0.8	0.0	0.4	1.2	0.67

分类	微物理方案				边界层方案		积云参数方案
分类	Lin	WSM3	WSM5	Ferrier	YSU	MYJ	KF	BMJ	GD
温度层绝对差值	-11.0	-7.9	-10.7	-8.7	-9.8	-9.8	-9.7	-10.8	-9.8
云底高度绝对差值	0.2	41.3	16.1	5.3	15.6	7.3	12.2	12.0	12.0
平均值	5.8	24.6	13.4	7.0	12.7	8.7	11.0	11.1	11.0

方案	1	2	3	4	5	6	7	8	9
燃烧焰条/(根/次)	1	2	3	1	2	3	1	2	3
燃烧总时长/min	5	5	5	10	10	10	15	15	15
焰条总量/根	1	2	3	2	4	6	3	6	9
碘化银排放总量/g	7.5	5.0	22.5	15.0	30.0	45.0	22.5	45.0	67.5