氣球攜帶碘化銀焰彈人工增雪技術(shù)在一次典型雨雪天氣中的應(yīng)用

李普慶　陳遠(yuǎn)征　張楠　李寶剛

摘要：本文介紹了朝陽(yáng)市喀左縣應(yīng)用氣球攜帶碘化銀焰彈人工增雪技術(shù)，組織人工影響天氣作業(yè)人員在一次大范圍、穩(wěn)定性的蒙古氣旋天氣系統(tǒng)下實(shí)施人工增雪作業(yè)，根據(jù)雷達(dá)天氣資料，確定預(yù)設(shè)陣地位置、作業(yè)時(shí)間、選擇氣球焰彈種類等，以期達(dá)到最佳增雪作業(yè)效果，從中總結(jié)氣球焰彈增雪技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：氣球焰彈；人工增雪；經(jīng)驗(yàn)

中圖分類號(hào)： S166 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.06.045

朝陽(yáng)市位于遼西低山丘陵區(qū)，自然條件惡劣，氣象災(zāi)害頻發(fā)。干旱是朝陽(yáng)地區(qū)主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，素有“十年九旱”之稱，因此，冬春季開展人工增雨（雪）是一項(xiàng)重要的抗旱保墑措施。目前，朝陽(yáng)地區(qū)冬季人工增雪手段主要是火箭人工增雪，但受空域申請(qǐng)限制，不能及時(shí)作業(yè)。氣球攜帶碘化銀焰彈增雨（雪）作業(yè)，具有價(jià)格低廉、成核率較高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、易于操作、使用安全（焰劑為播撒）、不受空域限制、能夠及時(shí)開展人工增雪作業(yè)。既可固定點(diǎn)作業(yè)，也可根據(jù)風(fēng)向和預(yù)定效果區(qū)移動(dòng)作業(yè)。所以對(duì)于朝陽(yáng)干旱地區(qū)抗旱，作為飛機(jī)、火箭（高炮）以外的補(bǔ)充手段，具有十分重要的意義。

1 氣球焰彈特性

由喀左縣氣象局研制的“氣球攜帶碘化銀焰彈增雨雪新技術(shù)”于2005年11月通過了中國(guó)氣象科學(xué)研究院人工影響天氣研究所鑒定檢測(cè)，其焰劑的配方中AgI含量為6%，在-10℃溫度條件下冰核生成率平均為6.3×1013/克（北京理工大學(xué)研究的焰彈冰核生成率為5.0×1013/克），達(dá)到同類研究國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，可在北方中緯度地區(qū)使用推廣，非常適合穩(wěn)定云層開展增雨雪作業(yè)。缺點(diǎn)是不像高炮和火箭彈著點(diǎn)可控，而隨低空風(fēng)飄移。

焰彈采用紙質(zhì)外殼，圓柱狀，長(zhǎng)15厘米，直徑2厘米，內(nèi)裝碘化銀2克、碘化銀燃燒劑80克，總重量85克左右。焰彈上端有與氣球連接的自懸掛繩，選用22號(hào)氣球，用氫氣吹起后與其連接。焰彈下端安裝了用藥水浸泡過的延時(shí)引信，不怕雨水噴淋。延時(shí)引信末端裝有電點(diǎn)火裝置，用一節(jié)干電池就可將其點(diǎn)燃，焰彈在云中采用燃燒的方式播撒碘化銀焰劑120秒，云中增加了大量的人工冰核，從而彌補(bǔ)了云中冰晶數(shù)量濃度的不足。

2 天氣系統(tǒng)

2015年2月19日上午，朝陽(yáng)市氣象臺(tái)與沈陽(yáng)區(qū)域中心氣象臺(tái)進(jìn)行天氣會(huì)商，受蒙古氣旋影響，20日朝陽(yáng)市將有一次大范圍、穩(wěn)定性的雨夾雪天氣過程。蒙古氣旋一般為層狀云，其水平范圍寬廣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，云層穩(wěn)定，云內(nèi)上升氣流小，頂部平坦。

3 組織實(shí)施

3.1 選擇作業(yè)點(diǎn)原則

一是確定此次降水的云層高度及零度層高度上的盛行風(fēng)向風(fēng)速；二是確定效果區(qū)位置范圍：分析天氣系統(tǒng)，根據(jù)風(fēng)向、風(fēng)速，到受益區(qū)上方布設(shè)，每點(diǎn)間距離5～8公里為宜，如條件允許，擴(kuò)大催化面積，同時(shí)布多個(gè)施放點(diǎn)呈扇形或梯形效果更好；三是確定適合此次降水過程的作業(yè)陣地，在交通、通訊、制氫、人員、環(huán)境方面能夠適合作業(yè)，且能保證安全作業(yè)，并條件達(dá)到預(yù)期效果。

根據(jù)以上條件，喀左縣在春季2000米高度多西南風(fēng)的位置上，在喀左縣選擇了5個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）作為作業(yè)點(diǎn)。分別是坤都營(yíng)子、官大海、六官、平房子、南公營(yíng)子。

3.2 選擇氣球焰彈型號(hào)

氣球焰彈分長(zhǎng)、短引信焰彈：長(zhǎng)引信20厘米，短引信 15厘米，延時(shí)引信 1分鐘燃燒1厘米。根據(jù)云和降水宏觀特征及云的微物理特征判斷，決定選用短引信焰彈。

3.3 實(shí)施作業(yè)

根據(jù)朝陽(yáng)新一代714CD雷達(dá)回波資料，2月20日10時(shí)59分，大范圍降雪回波移入凌源、喀左境內(nèi)（見圖2），通知各預(yù)設(shè)陣地作業(yè)隊(duì)員做好相應(yīng)準(zhǔn)備。

作業(yè)操作。使用22號(hào)氣球充以氫氣，控制升速100米/分，一定要系好氣球以防漏氣或焰彈脫落而掉在地上噴發(fā)可能引發(fā)火災(zāi)。

抓住有利天氣時(shí)機(jī)，請(qǐng)示有關(guān)部門后，下達(dá)作業(yè)指令。

作業(yè)人員接到增雨作業(yè)指令后，充灌好22號(hào)氣球，將一枚焰彈用2米長(zhǎng)小線系在球下，點(diǎn)燃焰彈放飛（點(diǎn)燃時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離灌球場(chǎng)），焰彈在云中發(fā)煙60～70秒，發(fā)煙期間因?yàn)闅馇蛏贋?00米/分，由于地面和近地層風(fēng)向和風(fēng)速的脈動(dòng)影響，使幾十個(gè)焰彈分布在云中一個(gè)大扇面上引燃，在較大范圍內(nèi)起到人工引入晶核的作用，達(dá)到增加降水量的目的。

應(yīng)注意的問題：掌握好風(fēng)速，當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速超過6 米/秒，會(huì)影響氣球的上升速度，施放時(shí)應(yīng)綜合把握。

4 增雪作業(yè)效果分析

在此次降雪過程中，喀左縣5個(gè)預(yù)設(shè)陣地共施放氣球焰彈328枚，用時(shí)40分鐘。作業(yè)后雷達(dá)回波見圖3。

從實(shí)施氣球攜帶碘化銀焰彈作業(yè)后，喀左縣受影響區(qū)的降雪量見表1，影響區(qū)內(nèi)觀測(cè)站降雪量均在5.5毫米以上，達(dá)到大雪量級(jí)。而在無作業(yè)影響區(qū)的凌源市降雪量在5毫米以下。

從此次人工增雪個(gè)例分析，增雪量達(dá)到10%～20%。此次降雪，有效地緩解了全市前期干燥的氣候狀況，對(duì)全市土壤保墑、凈化空氣、改善森林防火和全市春播生產(chǎn)創(chuàng)造了極為有利的條件。

5 結(jié)語

當(dāng)云和降水過程處于發(fā)展或持續(xù)階段，云層較厚，云底較低，有持續(xù)上升氣流是增雨（雪）的最佳時(shí)機(jī)。

利用氣球攜帶碘化銀焰彈作業(yè)在大范圍、穩(wěn)定性的層狀云降水效果明顯。在朝陽(yáng)地區(qū)春季有華北氣旋、蒙古氣旋等天氣過程均可實(shí)施作業(yè)。

在1次層狀云氣球焰彈增雨作業(yè)，縮短作業(yè)時(shí)間，每個(gè)作業(yè)點(diǎn)施放氣球在50～60個(gè)范圍內(nèi)為宜，也可根據(jù)云系發(fā)展情況做適當(dāng)調(diào)整。

利用氣球攜帶碘化銀焰彈對(duì)冷云催化作用效果明顯，由于其成本低、成核率高適用北方干旱地區(qū)增雨（雪）作業(yè)，作為飛機(jī)、火箭增雨作業(yè)的補(bǔ)充手段是非常必要的。

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作者簡(jiǎn)介：李普慶，本科學(xué)歷，朝陽(yáng)市氣象局，工程師，研究方向：人工影響天氣。