多普勒天氣雷達資料在人工增雨作業(yè)中的技術應用

熊偉+孫叢

摘 要：沈陽市遼中地區(qū)應用的多普勒天氣雷達強回波跟蹤顯示系統(tǒng)，目的是提高對強對流天氣的預警、監(jiān)測、服務工作的效率，通過對雷達數(shù)據(jù)的分析和提取，得到更加清晰的強回波圖像，從而為本地短時預報預警、人工增雨等工作提供更詳細的科學數(shù)據(jù)。

關鍵詞：人工增雨；雷達；技術應用

我國是氣象災害頻發(fā)的國家，氣象災害尤其是干旱災害對農業(yè)生產(chǎn)和社會發(fā)展具極大的破壞力。經(jīng)濟越發(fā)達，氣象災害造成的損失就越大。近年來，我國許多地方都遭受了極端天氣的破壞，對人民生命財產(chǎn)安全造成了極大地威脅，人工影響天氣可以增加空中降水，是減輕和防御氣象災害、促進農業(yè)發(fā)展的有效措施。改變了中國幾千年來農民“靠天吃飯”的被動局面局。應根據(jù)科學知識、利用科學數(shù)據(jù)、科學統(tǒng)一作業(yè)，充分利用多普勒天氣雷達系統(tǒng)。

一、人工增雨作業(yè)

1.人工增雨技術相關概念

人工增雨技術是根據(jù)云層的情況如：云層高度、云層厚度、云層濃度、云層范圍等，向云體播散干冰、丙烷、碘化鹽、碘化鉛、間苯三酚、四聚乙醛、硫化亞鐵、食鹽、尿素、氯化鈣和水霧等，目的是改變云體的大小、分布方向等，促使大雨滴或冰晶的生成，使更多的云轉化為雨水，或者在一定范圍內促進大氣的上升運動，使云體增大以得到更多降水。

2.人工增雨技術國內研究

現(xiàn)代人工增雨活動始于1946年，60多年來一直受到各國政府和公眾的重視，其科學理論已被大量的室內實驗、數(shù)值實驗研究和外場試驗所證實。 人工增雨一般有空中和地面兩種作業(yè)方式。遼中區(qū)作為沈陽市主要農業(yè)示范區(qū)，對抗旱情是我區(qū)的主要任務。遼中區(qū)火箭人工增雨始于2002年，為了緩解我區(qū)農業(yè)旱情，我區(qū)主要采用地面打火箭彈方式，來實施人工增雨作業(yè)。

在進行人工增雨作業(yè)前，選擇有利的作業(yè)地點、作業(yè)云系、作業(yè)時機、及催化劑量是火箭人工增雨成功的關鍵。充分利用“天時”“地利”，抓住時機及時降雨。

3.人工增雨技術國外研究

目前，全世界有20多個國家開展了人工影響天氣的工作，美國、俄羅斯、以色列、烏克蘭等國家的一些地區(qū)通過長期深層次的科學實驗研究，應用了結合當?shù)卦朴晏攸c的人工增雨技術，提高了人工增雨的有效率。其中，以色列于20世紀中期在其北部地區(qū)開展了飛機人工增雨計劃，得到了理想的效果，又于1975年開始了以增加水資源為目的的人工增雨作業(yè)計劃，取得了良好的經(jīng)濟效益，緩解了該地區(qū)的旱情。

4.適合作業(yè)的天氣系統(tǒng)和云系

根據(jù)遼中區(qū)的地形和我區(qū)火箭增雨作業(yè)實踐，結合雷達資料分析、論證，適合遼中區(qū)火箭人工增雨作業(yè)的云系有以下幾類：

春季農田抗旱增雨作業(yè)，主要選擇高空槽、冷渦相配合的地面氣旋、鋒面氣旋、低壓倒槽等明顯的降水天氣系統(tǒng)。

應對夏季旱情，增雨作業(yè)主要選擇高空槽、低空切變與其相配合的地面天氣系統(tǒng)是江淮氣旋北上、河套低壓倒槽、副高后部降雨帶、臺風減弱的低氣壓等比較強降水的天氣系統(tǒng)。

二、多普勒天氣雷達系統(tǒng)

1.多普勒天氣雷達系統(tǒng)概念

多普勒雷達，又名脈沖多普勒雷達，是一種利用多普勒效應來探測運動目標的位置和相對運動速度的雷達。1842年，奧地利物理學家J·C·多普勒發(fā)現(xiàn)，當波源和觀測者有相對運動時，觀測者接受到的波的頻率和波源發(fā)來的頻率不同，這種現(xiàn)象被稱為多普勒效應。波源和觀測者相互接近時，接受到的頻率升高； 兩者相互離開時，則降低。多普勒雷達就是利用這種多普勒效應制造而成的一種脈沖雷達。脈沖多普勒雷達含有距離波門電路、單邊帶濾波器、主波束雜波抑制電路和檢測濾波器組，能較好地抑制地物干擾。脈沖多普勒雷達可用于機載預警、機載截擊、機載導航、低空防御、火控、戰(zhàn)場偵察、導彈引導、靶場測量、衛(wèi)星跟蹤和氣象探測等方面。

多普勒天氣雷達系統(tǒng)是一種探測工具，主要在測量云、降雨和各種強對流天氣等方面發(fā)揮重要的作用。多普勒的工作原理是測定散射體相對于雷達的速度，監(jiān)控在一定條件下反演出大氣風場、氣流垂直速度以及湍流情況等。這對監(jiān)測強對流天氣等具有重要意義。

2.目標云的判別和跟蹤

多普勒天氣雷達是將所有探測到的回波強度都顯示到一張資料圖上，數(shù)據(jù)繁雜難以分析，分辨度不高，遼中地區(qū)多普勒天氣雷達強回波跟蹤顯示系統(tǒng)通過對雷達回波資料的數(shù)據(jù)分析處理，目前可以將多普勒天氣雷達探測到的周邊百公里內的回波強度提取出來，可以在系統(tǒng)生成的圖片上直觀地看到特定強度的雷達回波所在的位置，工作人員在看圖時對回波強度一目了然，從而達到對強對流天氣的實時監(jiān)視和實時跟蹤，同時通過對云圖的連續(xù)播放，還能推算回波的移向移速和演變趨勢。在增雨作業(yè)中，能夠迅速判斷適宜作業(yè)的位置，能夠及時通知增雨作業(yè)人員迅速趕往適合的地點進行作業(yè)，提高了增雨作業(yè)的有效率。在夏季出現(xiàn)較強回波的時候，還能夠對強回波進行跟蹤，監(jiān)視其移動路徑和發(fā)展趨勢，提前對移動路徑上的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）進行預警，提高預警、增雨作業(yè)效果。

3.多普勒雷達重要意義

多普勒雷達是目前世界上最先進的雷達系統(tǒng)，有“超級千里眼”之稱。相較于傳統(tǒng)天氣雷達，多普勒雷達能夠監(jiān)測到位于垂直地面8-12公里的高空中的對流云層的生成和變化，判斷云的移動速度，其產(chǎn)品信息達72種，天氣預報的精確度比以前將會有較大提高。

三、結語

多普勒雷達系統(tǒng)的應用是我國氣象事業(yè)的一大歷史性創(chuàng)舉，多普勒天氣雷達在人工增雨作業(yè)中的技術應用，大大提高了增雨作業(yè)的實效性，對緩解我區(qū)旱情起了極大作用。

參考文獻：

[1]王令.多普勒天氣雷達及其應用：江西氣象科技，1999.

[2]多普勒天氣雷達的重要意義.中國百科網(wǎng).

作者簡介：熊偉，遼寧省沈陽市遼中區(qū)氣象局 人工影響天氣辦公室主任。endprint