武漢一次對(duì)流云火箭人工增雨作業(yè)的綜合觀測(cè)分析

李德俊，唐仁茂，江　鴻，袁正騰，陳英英，熊　潔

(1.湖北省氣象服務(wù)中心，湖北　武漢　430205；2.湖北省武漢市氣象局，湖北　武漢　430040)

?

武漢一次對(duì)流云火箭人工增雨作業(yè)的綜合觀測(cè)分析

李德俊1，唐仁茂2，江鴻2，袁正騰1，陳英英1，熊潔1

(1.湖北省氣象服務(wù)中心，湖北武漢430205；2.湖北省武漢市氣象局，湖北武漢430040)

摘要：為了收集整理對(duì)流云人工增雨效果的相關(guān)證據(jù)，利用雨滴譜、GPS/MET水汽、多普勒雷達(dá)和地面分鐘雨量觀測(cè)資料，對(duì)2014年9月28～29日武漢一次對(duì)流云火箭人工增雨作業(yè)過程進(jìn)行效果分析檢驗(yàn)。結(jié)果表明：(1)對(duì)流層中低層上干下濕結(jié)構(gòu)有利于對(duì)流發(fā)生，作業(yè)前水汽向武漢附近集中，雷達(dá)回波頂高為10 km左右，且作業(yè)目標(biāo)云處于新生或發(fā)展階段，具有較好的作業(yè)條件；(2)通過催化目標(biāo)云與對(duì)比云的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，催化后對(duì)流單體的最大反射率因子、回波頂高、垂直液態(tài)水含量和強(qiáng)回波面積等物理參量均出現(xiàn)不同程度增長(zhǎng)，整個(gè)生命史延長(zhǎng)30 min以上，其中F1對(duì)流單體經(jīng)催化后在00:33～00:51經(jīng)過武漢觀測(cè)站，形成的降水粒子在1.85 mm粒徑處出現(xiàn)峰值，且粒徑和數(shù)濃度快速增長(zhǎng)至最大；(3)3個(gè)目標(biāo)云此次催化后的增雨率均超過36%。

關(guān)鍵詞：雨滴譜；對(duì)流單體；催化目標(biāo)云；對(duì)比云；增雨率

引言

對(duì)流云降水云系是我國南方地區(qū)人工增雨作業(yè)的主要對(duì)象，受天氣系統(tǒng)多尺度動(dòng)力、熱力和微物理過程的共同作用，具有復(fù)雜的水平和垂直結(jié)構(gòu)特征[1-2]。研究表明，初生和發(fā)展過程中的對(duì)流單體作業(yè)條件較好，且具有較好的催化潛力[3-5]。人工增雨作業(yè)效果分析檢驗(yàn)主要有統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)和物理檢驗(yàn)等方法[6-7]，著名的以色列人工降雨隨機(jī)交叉試驗(yàn)和我國福建省古田人工降雨回歸試驗(yàn)等都是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法證明作業(yè)的顯著效果，而物理檢驗(yàn)方法往往通過對(duì)比分析催化目標(biāo)云前后雷達(dá)回波參量變化、飛機(jī)探測(cè)播云前后云微物理參量變化[8]來檢驗(yàn)對(duì)流云和層積混合云的作業(yè)效果。這樣就存在2個(gè)問題：一是作業(yè)對(duì)象存在自然變率，只對(duì)比分析作業(yè)前后作業(yè)對(duì)象往往存在一定片面性；二是統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)存在固定的對(duì)比區(qū)和作業(yè)區(qū)，而實(shí)際業(yè)務(wù)中很難固定對(duì)比區(qū)和作業(yè)區(qū)，如2010～2011年湖北四季連旱事件，荊州位于荊門上風(fēng)向區(qū)域，這2個(gè)地區(qū)都想作業(yè)，因此很難確定對(duì)比區(qū)。唐仁茂等[9]針對(duì)對(duì)流云人工增雨作業(yè)效果的物理檢驗(yàn)，提出了一種依據(jù)相似離度原理[10]自動(dòng)選取對(duì)比云進(jìn)行作業(yè)效果檢驗(yàn)的方法，該方法簡(jiǎn)單易用，經(jīng)多年試驗(yàn)現(xiàn)以推廣至安徽、海南和西藏等南方對(duì)流云多發(fā)地區(qū)，在選擇催化目標(biāo)云和作業(yè)效果分析中有較好的應(yīng)用[11]。

2014年9月28～29日受高空槽、中低層切變和地面冷空氣共同影響，據(jù)當(dāng)天預(yù)報(bào)24 h內(nèi)武漢地區(qū)有小雨。為凈化武漢市城市空氣環(huán)境，氣象局抓住對(duì)流云團(tuán)過境時(shí)機(jī)，在武漢地區(qū)多個(gè)火箭作業(yè)點(diǎn)對(duì)對(duì)流單體實(shí)施催化作業(yè)。從實(shí)測(cè)雨量分布資料來看，武漢市南部的咸寧、仙桃為小雨，北部的紅安、麻城為中雨，而市區(qū)普降中到大雨，部分地區(qū)暴雨。可見，此次武漢市區(qū)人工增雨效果明顯。此次武漢市區(qū)對(duì)流云火箭人工增雨為什么會(huì)取得較好的作業(yè)催化效果？雨滴譜表現(xiàn)出哪些特征？增雨率是多少？為此，本文利用GPS/MET水汽、多普勒天氣雷達(dá)和Thies Clim公司的LNM激光雨滴譜儀資料，對(duì)此次武漢對(duì)流云火箭人工增雨作業(yè)過程中的作業(yè)條件、作業(yè)前后雨滴譜演變特征進(jìn)行詳細(xì)分析，并探討了利用地面雨量站分鐘雨量觀測(cè)資料計(jì)算催化目標(biāo)云與對(duì)比云在催化后至消亡期間的累計(jì)降雨量，從而得出各催化目標(biāo)云的增雨率。

1資料和方法

1.1資料

利用2014年9月28～29日武漢綜合觀測(cè)站探空資料、LNM激光雨滴譜儀(技術(shù)參數(shù)見表1)1 min一次雨滴譜資料、湖北省68站逐小時(shí)GPS/MET水汽資料、每6 min一次武漢多普勒雷達(dá)資料和地面雨量站逐分鐘雨量資料。

表1　LNM激光雨滴譜儀的技術(shù)參數(shù)

1.2對(duì)比云自動(dòng)選取方法

采用李開樂[10]提出的相似離度原理，建立一套判定指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)比云的自動(dòng)選取。天氣雷達(dá)詳細(xì)地給出各時(shí)刻云的回波參量值(回波強(qiáng)度CR、回波頂高ET、垂直液態(tài)水含量VIL和強(qiáng)回波面積A等)，采用SCIT(Storm Cell Identification and Tracking)對(duì)流單體跟蹤方法[12]跟蹤目標(biāo)云和對(duì)比云，通過目標(biāo)云作業(yè)前后上述參量的演變或目標(biāo)云與對(duì)比云回波參量的差異分析人工增雨催化效果。然而，選擇對(duì)比云需要滿足以下條件。

(1)選取指標(biāo)及閾值

選取對(duì)比云的指標(biāo)有：生成時(shí)間之差△T、空間距離D、強(qiáng)回波面積之差△A、組合反射率之差△CR、回波頂高之差△ET、垂直液態(tài)水含量之差△VIL和風(fēng)向。其中，|△T|≤60 min，|△T|值越小，目標(biāo)云和對(duì)比云的相似性越好；通過目標(biāo)云和對(duì)比云的空間位置(X、Y坐標(biāo))可得到兩者間的距離D，25 km≤D≤100 km，D值不能太小(對(duì)比云可能受到催化影響)也不宜太大(相似性不好)；對(duì)比云不能處于目標(biāo)云的下風(fēng)向；人工增雨效果檢驗(yàn)中強(qiáng)回波面積、組合反射率、回波頂高和垂直液態(tài)水含量等參數(shù)設(shè)置[9,11,13]分別為|△A|≤10 km2、|△CR|≤15 dBZ、|△ET|≤4 km、|△VIL|≤2 kg/m2。有時(shí)，對(duì)流單體的雷達(dá)回波參量隨時(shí)間變化差異很大，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體情況對(duì)指標(biāo)進(jìn)行修訂。

(2)回波參量的相似離度計(jì)算

對(duì)生成時(shí)間、位置和方向均符合條件的對(duì)流單體，計(jì)算其與目標(biāo)云作業(yè)前60 min內(nèi)的回波參量變化曲線的相似離度。由于目標(biāo)云與待選單體的生成時(shí)間和作業(yè)前的生命期長(zhǎng)度不盡相同，計(jì)算前需考慮2方面：

①以數(shù)據(jù)時(shí)次作為X軸。將目標(biāo)云和待選單體的生成時(shí)間看成數(shù)據(jù)時(shí)次1，各自的后一數(shù)據(jù)時(shí)次作為數(shù)據(jù)時(shí)次2，以此類推，直到作業(yè)前的數(shù)據(jù)時(shí)次；

②目標(biāo)云與待選單體在作業(yè)前數(shù)據(jù)時(shí)次少的一方，其作業(yè)前最后1個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)次記為數(shù)據(jù)時(shí)次M。

計(jì)算目標(biāo)云與待選對(duì)流單體的強(qiáng)回波面積、組合反射率、回波頂高和垂直液態(tài)水含量的相似離度，即Cij(A)、Cij(CR)、Cij(ET)和Cij(VIL)。在計(jì)算值系數(shù)Dij時(shí)，通過判別指標(biāo)A、CR、ET和VIL等進(jìn)行篩選，以排除部分待選單體。各參量的Dij須符合指標(biāo)條件：Dij(A)≤10，Dij(CR)≤5，Dij(ET)≤2，Dij(VIL)≤2。只有符合上述條件的對(duì)流單體才可作為選取的對(duì)比云集合。

最后，將目標(biāo)云與待選單體的4個(gè)回波參量的相似離度作算術(shù)平均，得到綜合相似離度Cij：

(1)

其中，Cij值最小的對(duì)流單體即為最佳的對(duì)比云。

1.3對(duì)流單體的累計(jì)雨量計(jì)算方法

目前，各地雨量站布設(shè)范圍7～10 km，采樣間隔1 min，這為獲取對(duì)流單體整個(gè)生命史期間降水量提供一種可能。一般單個(gè)對(duì)流單體為中-γ尺度(超級(jí)單體除外)，水平尺度范圍<25 km，事先假定對(duì)流單體核心區(qū)域(對(duì)流中心5 km覆蓋范圍內(nèi))降水差別不大，可近似取對(duì)應(yīng)雨量站的雨量作為該對(duì)流單體過境時(shí)的雨量；隨著對(duì)流中心的移動(dòng)，每過1個(gè)雨量站則取相應(yīng)時(shí)段的雨量，直至單體消亡為止。然后，將所有經(jīng)過的雨量站的雨量累加起來，從而得到對(duì)流單體催化后至消亡期間的累計(jì)降水量，即目標(biāo)云降水量。其計(jì)算公式如下：

(2)

其中，Rc為對(duì)流單體催化后至消亡期間的雨量，單位：mm；n為該段期間經(jīng)過的雨量站數(shù)量，Rit為對(duì)流單體在t分鐘間隔內(nèi)經(jīng)過的雨量站雨量。

根據(jù)上述同樣方法求出對(duì)比云降水量。利用目標(biāo)云和對(duì)比云的累計(jì)降水量可按照下述公式計(jì)算催化目標(biāo)云的增雨率。

(3)

其中，ζ0為催化目標(biāo)云增雨率，單位:%；Rso為目標(biāo)云催化后累計(jì)降水量，單位：mm；Rco為目標(biāo)云催化后對(duì)比云累計(jì)降水量，單位：mm。

2作業(yè)條件監(jiān)測(cè)分析

2.1天氣形勢(shì)和催化高度

2014年9月28日20時(shí)(北京時(shí)，下同)，500 hPa高空槽位于我國云南西北部至山西北部，且自西向東移動(dòng)，槽前風(fēng)速為15～20 m/s；中低層700 hPa和850 hPa分別在四川南部至山東西部、貴州西北部至山東西南部有切變，且湖南南部至膠東半島有12～15 m/s的急流區(qū)，受其影響，湖北自西向東有一次明顯的降水過程發(fā)生(圖1a)。從圖1b武漢站探空?qǐng)D看到，600 hPa(溫度0 ℃)以上較干，低層較濕，上干下濕熱力結(jié)構(gòu)有利于對(duì)流發(fā)生；除低層925 hPa偏北風(fēng)外，850 hPa以上為一致的西南風(fēng)；AgI最佳催化窗口溫度-10～-4 ℃高度位于550～450 hPa之間，垂直高度為5.5～6.5 km，風(fēng)速為12～20 m/s。

圖1　2014年9月28日20時(shí)天氣形勢(shì)(a，細(xì)線為500 hPa槽線，雙線分別為700、850、

2.2水汽場(chǎng)

從GPS/MET水汽場(chǎng)發(fā)現(xiàn)(圖2)，增雨作業(yè)前2 h(28日23時(shí))，江漢平原東部至鄂東一帶為水汽富集區(qū)，整層水汽含量達(dá)到50.2～59.7 mm，且在仙桃—潛江、大悟、麻城分別存在3個(gè)大值中心；29日00時(shí)(圖2b)，仙桃—潛江大值中心向東移動(dòng)至武漢及周邊地區(qū)，并與其他2個(gè)大值中心逐漸靠攏，使得水汽更加集中，在適當(dāng)條件下可以促進(jìn)豐富的水汽向云水迅速轉(zhuǎn)化，再由云水形成降水，可見武漢及周邊地區(qū)有較好作業(yè)條件。29日00～01時(shí)作業(yè)后，武漢及周邊地區(qū)水汽持續(xù)下降，下降至3.5 mm以下(圖略)。

圖2　2014年9月28日23時(shí)(a)和29日00時(shí)(b)GPS/MET水汽變化(單位：mm)

2.3雷達(dá)回波

從雷達(dá)組合反射率因子看到，29日00:03(圖略)，武漢及周邊對(duì)流單體有29個(gè)，其中新生單體占40%左右；作業(yè)后00：12(圖3a)，許多對(duì)流云單體組成了西南—東北向帶狀回波，回波帶位于洪湖—黃陂—紅安一帶，強(qiáng)回波中心強(qiáng)度達(dá)45～55 dBZ，回波頂高達(dá)10 km左右，且對(duì)流單體處于發(fā)展階段活躍期；01:17(圖3b)對(duì)流單體集中在武漢地區(qū)境內(nèi)，達(dá)16個(gè)。多普勒雷達(dá)VWP風(fēng)廓線顯示(圖略)，29日00～01時(shí)，0.6～1.2 km高度層主要為偏北風(fēng)，1.5 km順轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，1.8～2.4 km轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，低層風(fēng)向隨高度逆轉(zhuǎn)有冷平流，冷空氣侵入非常明顯，2.1 km以上逐漸轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，中低層有暖平流，且2.1 km以上有明顯的西南急流，風(fēng)速為14～16 m/s?？梢?，作業(yè)對(duì)象處于新生或發(fā)展階段，且各作業(yè)點(diǎn)離對(duì)流單體均較近，有較好的作業(yè)條件。

3作業(yè)情況

由2.1節(jié)分析得知，此次過程AgI催化窗口位于550～450 hPa，為一致的西南風(fēng)，平均風(fēng)速為18 m/s，各作業(yè)點(diǎn)離目標(biāo)云對(duì)流中心距離為2～3 km，火箭發(fā)射2～4 s后可到達(dá)對(duì)流單體中心位置，對(duì)目標(biāo)云實(shí)施催化作業(yè)。催化作業(yè)方式采用周毓荃等[14]火箭多線瞬時(shí)線源擴(kuò)散計(jì)算方法。按照作業(yè)時(shí)間先后，將武漢蔡甸侏儒、東西湖區(qū)府河圍堤17號(hào)碑、江夏區(qū)安山街茅嶺村3個(gè)地點(diǎn)分別記為1、2和3號(hào)作業(yè)點(diǎn)。在00:06～00:08、00:11～00:15和01:20～01:23時(shí)段分別在1、2和3 號(hào)作業(yè)點(diǎn)使用江西9394廠BL-1A火箭彈對(duì)對(duì)流單體F1、T0和N4各作業(yè)1次，且沿水平風(fēng)向垂直發(fā)射，分別發(fā)射3、5和2枚(圖3)。

從圖4可見，1號(hào)作業(yè)點(diǎn)目標(biāo)云為F1對(duì)流單體，29日00:32，F(xiàn)1與B0單體合并，仍記為F1單體；00:33～00:51，催化單體F1經(jīng)過武漢地面觀測(cè)站雨滴譜儀所在位置，根據(jù)對(duì)比云自動(dòng)選取方法，可選擇J0作為對(duì)比云。同樣，2號(hào)作業(yè)點(diǎn)目標(biāo)云T0單體，可選擇C1作為對(duì)比云，3號(hào)作業(yè)點(diǎn)目標(biāo)云N4單體，可選擇F3作為對(duì)比云。

圖3　2014年9月29日00:12(a)和01:17(b)催化時(shí)對(duì)流單體和作業(yè)點(diǎn)分布

圖4　各作業(yè)目標(biāo)云(?)與對(duì)比云(+)路徑跟蹤監(jiān)測(cè)

4目標(biāo)云與對(duì)比云的對(duì)比分析

從圖4發(fā)現(xiàn)，對(duì)比云均位于目標(biāo)云上游區(qū)域，且移動(dòng)路徑均自西南向東北方向移動(dòng)，橫跨整個(gè)武漢市區(qū)，因此從以下2個(gè)方面進(jìn)行催化效果分析：(1)目標(biāo)云作業(yè)前后回波參量(最大反射率因子(Zmax)、回波頂高(ET)、垂直液態(tài)水含量(VIL)、強(qiáng)回波面積(A))的變化；(2)目標(biāo)云與對(duì)比云回波參量的比較。

4.1各回波參量的對(duì)比

圖5分別給出催化目標(biāo)云F1、T0、N4與相應(yīng)對(duì)比云J0、C1和F3的最大反射率因子(Zmax)、回波頂高(ET)、垂直液態(tài)水含量(VIL)、強(qiáng)回波面積(A)4個(gè)物理參量演變。可以看出，對(duì)于目標(biāo)云F1單體的催化作用明顯，主要表現(xiàn)在催化后F1單體4個(gè)物理參量均出現(xiàn)不同程度增長(zhǎng)，在東移過程中易與其他單體合并且快速增強(qiáng)，生命史較對(duì)比云長(zhǎng)30 min左右。催化目標(biāo)云T0較對(duì)比單體C1晚出現(xiàn)1個(gè)體掃時(shí)間間隔，兩者Zmax變化趨勢(shì)較一致，均在40～55 dBZ之間波動(dòng)，但作業(yè)以后ET、VIL和A均明顯快速增長(zhǎng)至峰值，而后在移動(dòng)過程中呈波動(dòng)變化，且對(duì)比云C1生命史明顯比催化目標(biāo)云T0短，C1在29日01:09消亡，而T0持續(xù)到29日02:41?？梢姡@次催化作用明顯，主要表現(xiàn)在催化后ET、VIL和A快速增長(zhǎng)，且生命史大大延長(zhǎng)，長(zhǎng)于對(duì)比云70多min。N4在29日01:17～02:35時(shí)段內(nèi)平緩發(fā)展，而后至03:30時(shí)段內(nèi)Zmax、ET、VIL和A呈明顯增加趨勢(shì)，而對(duì)比云F3在01:09～01:21時(shí)段內(nèi)ET表現(xiàn)為先增加、隨后快速減少的特征，其它3個(gè)物理參量變化較平緩。對(duì)比來看，目標(biāo)云N4單體的催化作用很明顯，主要體現(xiàn)在催化后各物理量呈持續(xù)增加趨勢(shì)，后勁很足，催化后生命史延長(zhǎng)了40多min。

4.2雨滴譜的對(duì)比

LNM激光雨滴譜儀安裝在武漢綜合觀測(cè)站，距離F1單體生成時(shí)中心位置28.3 km，29日00:06開始對(duì)F1單體催化作業(yè)，F(xiàn)1單體以18 m/s速度向測(cè)站方向移動(dòng)，26.2 min即可到達(dá)雨滴譜儀所在位置，因此將開始降水的28日23:33至29日00:33時(shí)段作為作業(yè)前時(shí)段。通過SCIT技術(shù)[17]跟蹤催化對(duì)流單體F1發(fā)現(xiàn)，00:33～00:51時(shí)間段為催化作業(yè)后影響的降水時(shí)段，00:51～01:21、01:21～02:21、02:21～03:30為影響結(jié)束后的3個(gè)時(shí)段。從圖6可以看到催化前降水粒徑最大為3.1 mm，催化以后粒徑擴(kuò)展至5.25 mm，且形成的地面降水粒子在1.85 mm粒徑處出現(xiàn)峰值，影響結(jié)束后30 min粒徑有所下降，降至4.55 mm，1 h后、2 h后粒徑進(jìn)一步下降至3.5 mm左右，且平均數(shù)濃度高于催化前2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。可見，火箭催化人工增雨后，云中粒子可以在很短的時(shí)間里完成從小云滴或冰晶向大云滴或雨滴的轉(zhuǎn)化，粒徑和數(shù)濃度快速增長(zhǎng)至最大，當(dāng)催化目標(biāo)云過境以后粒徑由5.25 mm下降至3.5 mm左右。

4.3影響雨量的對(duì)比

武漢及周邊地區(qū)自動(dòng)雨量站較密集，每個(gè)雨量站之間平均間隔7～10 km。從前面分析得知，催化目標(biāo)云與對(duì)比云間隔6～10 min左右就可經(jīng)過一自動(dòng)雨量站。為了更好地評(píng)價(jià)這次增雨效果，取分鐘雨量，即每過1個(gè)雨量站，按過境影響時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)雨量累加，直至單體消亡為止。按照公式(2)分別計(jì)算目標(biāo)云F1、T0和N4及對(duì)比云J0、C1和F3降雨量。從表2可以看出，催化后目標(biāo)云比對(duì)比云生存時(shí)間長(zhǎng)31～72 min，累計(jì)雨量大，目標(biāo)云F1、T0和N4的增雨率分別為43.6%、48.2%和36.1%。對(duì)流云降水具有局地性強(qiáng)、有較高的水汽凝結(jié)率、含水量大、降水效率低等規(guī)律[15]，結(jié)合上述研究發(fā)現(xiàn)對(duì)流云通過人工催化有助于加快降水形成，有很大的增雨潛力。

圖5　催化目標(biāo)云(從左至右F1、T0、N4)與相應(yīng)的對(duì)比云(從左至右J0、C1和F3)

作業(yè)點(diǎn)1號(hào)2號(hào)3號(hào)單體目標(biāo)云F1對(duì)比云J0目標(biāo)云T0對(duì)比云C1目標(biāo)云N4對(duì)比云F3催化后生存時(shí)間/min82511416912885催化后經(jīng)過雨量站個(gè)數(shù)/個(gè)96157139累計(jì)雨量/mm23.716.529.920.215.511.4增雨率/%43.648.236.1

圖6　F1單體催化作業(yè)前后武漢站

5小結(jié)

(1)對(duì)流層中低層的上干下濕結(jié)構(gòu)有利于對(duì)流性降水發(fā)生，武漢及周邊地區(qū)為水汽大值中心，催化高度位于5.5～6.5 km，雷達(dá)回波頂高為10 km左右，過冷層較厚，且作業(yè)目標(biāo)云處于新生或發(fā)展階段，還沒發(fā)生明顯的云水向冰晶轉(zhuǎn)化，有較多的過冷水，具有較好的作業(yè)條件。

(2)通過催化目標(biāo)云與對(duì)比云的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，催化后對(duì)流單體的最大反射率因子、回波頂高、垂直積分液態(tài)水含量和強(qiáng)回波面積等物理參量均出現(xiàn)不同程度增長(zhǎng)，整個(gè)生命史延長(zhǎng)30 min以上，其中F1單體經(jīng)催化后在00:33～00:51經(jīng)過武漢觀測(cè)站，形成的地面降水粒子在1.85 mm粒徑處出現(xiàn)峰值，且粒徑和數(shù)濃度快速增長(zhǎng)至最大。

(3)通過對(duì)催化后3個(gè)目標(biāo)云和對(duì)比云所經(jīng)雨量站的累計(jì)降雨量計(jì)算，得出目標(biāo)云催化后的增雨率均超過36%，說明此次對(duì)流云增雨潛力很大。

在對(duì)流云增雨過程中，選擇最佳催化時(shí)機(jī)，通過催化不僅影響碰并、混合相和冰相等微物理過程，還可以間接改變熱力、動(dòng)力過程，使目標(biāo)云在催化后最大反射率因子、回波頂高、垂直液態(tài)水含量和強(qiáng)回波面積等參量得到快速增長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)對(duì)流單體的生命史，具有很大的增雨潛力，這些還需收集更多的個(gè)例來加以分析總結(jié)和驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬思敏,劉曉莉,楊侃,等. 寧夏固原市一次對(duì)流性天氣的數(shù)值模擬[J]. 干旱氣象,2015,33(2):278-290.

[2] 趙桂香,王思慜,邱貴強(qiáng),等. 孤立云團(tuán)造成的一次強(qiáng)對(duì)流天氣分析[J]. 干旱氣象,2015,33(1):98-109.

[3] 李德俊,唐仁茂,熊守權(quán),等. 強(qiáng)冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水天氣雷達(dá)特征及臨近預(yù)警[J]. 氣象,2011,37(4):474-480.

[4] 唐仁茂,向玉春,葉建元,等. 多種探測(cè)資料在人工增雨作業(yè)效果物理檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J]. 氣象,2009,35(8):70-75.

[5] 翟菁,黃勇,胡雯,等. 一次積層混合云降水過程增雨條件分析[J]. 氣象,2010,36(11):59-67.

[6] 郭紅艷,李春光,劉強(qiáng),等. 山東濟(jì)寧地區(qū)人工增雨效果檢驗(yàn)[J]. 干旱氣象,2014,32(3):454-459.

[7] 龐朝云,張豐偉,張建輝. 西北干旱地區(qū)一次降水性層狀云的飛機(jī)觀測(cè)分析[J]. 干旱氣象,2013,31(2):272-277.

[8] 劉晴,姚展予. 飛機(jī)增雨作業(yè)物理檢驗(yàn)方法探究及個(gè)例分析[J]. 氣象,2013,39(10):1359-1368.

[9] 唐仁茂,袁正騰,向玉春,等. 依據(jù)雷達(dá)回波自動(dòng)選取對(duì)比云進(jìn)行人工增雨效果檢驗(yàn)的方法[J]. 氣象,2010,36(4):96-100.

[10] 李開樂. 相似離度及其使用技術(shù)[J]. 氣象學(xué)報(bào),1986,44(2):174-183.

[11] 唐仁茂,李德俊,袁正騰,等. 對(duì)流云人工增雨雷達(dá)效果分析軟件的應(yīng)用[J]. 氣候與環(huán)境研究,2012,17(6):871-883.

[12] Johnson J T. The storm cell identification and tracking algorithm:an enhanced WSR-88D algorithm[J]. Wea Forecasting,1998,13:263-276.

[13] 俞小鼎,姚秀萍,熊廷南,等. 多普勒天氣雷達(dá)原理及業(yè)務(wù)應(yīng)用[M]. 北京:氣象出版社,2006.188-197.

[14] 周毓荃,朱冰. 高炮、火箭和飛機(jī)催化擴(kuò)散規(guī)律和作業(yè)設(shè)計(jì)的研究[J]. 氣象,2014,40(8):965-980.

[15] 許煥斌. 強(qiáng)對(duì)流云物理及其應(yīng)用[M]. 北京:氣象出版社,2012.67-85.

Analysis on Comprehensive Observation of an Artificial Precipitation Enhancement Operation for Convective Clouds in Wuhan

LI Dejun1, TANG Renmao2, JIANG Hong2, YUAN Zhengteng1,CHEN Yingying1, XIONG Jie1

(1.HubeiProvincialMeteorologicalServiceCenter,Wuhan430205,China;2.WuhanMeteorologicalBureauofHubeiProvince,Wuhan430040,China)

Abstract:In order to collect and collate the relevant evidences of artificial precipitation operation for convective clouds, based on the raindrop spectrum of LNM and sounding data in Wuhan station, GPS/MET water vapour data, Doppler radar data and minutely precipitation from atuomatic weather stations, etc, the seeding conditions and developments of convective clouds over Wuhan and surrounding regions from 28 to 29 September 2014 were studied, and then the effect of artificial precipitation operation was analyzed and tested. The results are as follows: (1) The thermodynamic structures with upper dry and lower wet at the middle and low troposphere were conductive to air convection in the atmosphere, and the height of radar echo top was 10 km above with a lot of supercooled water, the seeded clouds were in borning and developing stage, which provided the better seeding conditions. (2) Compared with the contrastive clouds, the physical parameters of the seeding convective cells such as the maximum reflectivity factor, echo top height, vertical integrated liquid water content and strong echo area, etc, appearred an increase in varying degrees after the seeding, and the whole life of the seeding convective cells extended 31 - 72 min, thereinto the seeding F1 cells combined with B0 cells at 00:32 BST 29 September 2014, which passed over Wuhan observatory from 00:33 BST to 00:51 BST 29 September, and the peak of precipitation particles appeared at 1.85 mm of particle sizes, the particle size and number concentration increased rapidly to the maximum. (3) The precipatation of three seeding clouds increased by above 36% compared with the concrastive clouds.

Key words:raindrop spectrum of LNM; convective cells; seeding cloud; contrastive cloud; rate of precipitation enhancement

中圖分類號(hào)：P481

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7639(2016)-02-0362-08

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-02-0362

作者簡(jiǎn)介：李德俊，主要從事大氣物理、雷達(dá)和衛(wèi)星資料分析應(yīng)用研究. E-mail：esldj@163.com

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)“江淮對(duì)流云結(jié)構(gòu)特征及增雨作業(yè)指標(biāo)研究”第五專題(GYHY201306040-05)、湖北省氣象局科技發(fā)展基金“湖北不同云系增雨概念模型研究(2016Y06)”、“武漢市空氣污染物濃度等級(jí)下降的降水閾值研究(2016Q02)”、“基于多種遙感反演資料的湖北省空中云水資源評(píng)估(2011Y06)”共同資助

收稿日期：2015-05-08；改回日期：2015-07-03

李德俊，唐仁茂，江鴻，等.武漢一次對(duì)流云火箭人工增雨作業(yè)的綜合觀測(cè)分析[J].干旱氣象，2016，34(2)：362-369, [LI Dejun, TANG Renmao, JIANG Hong, et al. Analysis on Comprehensive Observation of an Artificial Precipitation Enhancement Operation for Convective Clouds in Wuhan[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(2):362-369], doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-02-0362