西北區(qū)域人工影響天氣能力建設(shè)項(xiàng)目總體設(shè)計與實(shí)施

李集明 陳添宇 陳寶君 顧青峰 殷占福 段婧 李宏宇李德泉 方春剛 房文 尹憲志 李林 桑建人 李抗抗

（1 中國氣象局人工影響天氣中心，北京 100081；2 中國氣象局云霧物理環(huán)境重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；3 中國氣象局規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100081；4 甘肅省人工影響天氣辦公室，蘭州 730000；5 青海省人工影響天氣辦公室，西寧 810000；6 寧夏自治區(qū)人工影響天氣中心，銀川 750002）

0 引言

我國自1958年開始人工影響天氣試驗(yàn)以來，尤其是自20世紀(jì)90年代后期，各地陸續(xù)開始通過現(xiàn)代化建設(shè)工程開展人影作業(yè)裝備、探測儀器、作業(yè)基地、指揮平臺等專項(xiàng)建設(shè)，部分省還進(jìn)行了較大規(guī)模的人影體系建設(shè)，如1999年甘肅省人工增雨防雹作業(yè)體系工程、2000年山西省開發(fā)利用空中水資源工程、2001年安徽省空中云水資源開發(fā)利用工程、2006年青海三江源自然保護(hù)區(qū)人工增雨工程、2007年陜西渭北優(yōu)勢果業(yè)區(qū)人工防雹增雨及氣象災(zāi)害防御體系建設(shè)等。這些人影專項(xiàng)和體系建設(shè)工程，使我國人工影響天氣技術(shù)得到快速發(fā)展。

西北區(qū)域包括甘肅省、陜西省、青海省、寧夏回族自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)全境及內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟、巴彥淖爾市、烏海市、鄂爾多斯市（圖1），是我國極其重要的生態(tài)環(huán)境屏障，自然生態(tài)環(huán)境十分脆弱，水資源短缺是影響西北區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主要瓶頸和制約因素。

圖1 西北區(qū)域范圍Fig. 1 The region of Northwest China

西北區(qū)域水資源嚴(yán)重短缺，而且降水時空分布十分不均勻，年降水量分布總體呈現(xiàn)出由山區(qū)向平原區(qū)變小的趨勢。山地區(qū)一般為200～800 mm，部分高達(dá)1000 mm以上，盆地和走廊一般為40～200 mm。西北區(qū)域降水量季節(jié)性差異極大，7—8 月占年降水量的50%以上，導(dǎo)致春秋季農(nóng)業(yè)干旱頻繁發(fā)生（圖2）。

圖2 西北地區(qū)年降水分布Fig. 2 The precipitation distribution of Northwest China

人工影響天氣作為科學(xué)開發(fā)利用空中云水資源的有效手段，早在20世紀(jì)50年代就逐漸成為西北區(qū)域各省（自治區(qū)）政府防災(zāi)減災(zāi)、緩解水資源短缺和改善生態(tài)環(huán)境的重要措施。經(jīng)過多年發(fā)展，西北區(qū)域人工影響天氣作業(yè)規(guī)模、作業(yè)能力和科研水平都有明顯提高，在地區(qū)生態(tài)保護(hù)與建設(shè)、水資源和糧食安全保障等方面發(fā)揮了積極作用。但是，與區(qū)域日益增長的人影服務(wù)保障需求相比，西北區(qū)域人影工作尚存在一些突出短板，包括：飛機(jī)和地面作業(yè)裝備能力不足，現(xiàn)代化水平和安全性能不高導(dǎo)致作業(yè)效益不能充分發(fā)揮；對區(qū)域內(nèi)典型云降水系統(tǒng)特別是作業(yè)條件和云系精細(xì)化結(jié)構(gòu)特征缺乏深入研究，導(dǎo)致作業(yè)科學(xué)性不高；區(qū)域內(nèi)各級人影部門尚沒有統(tǒng)一、集約的業(yè)務(wù)平臺，科學(xué)精準(zhǔn)指揮水平不高；區(qū)域各?。ㄗ灾螀^(qū)）發(fā)展上不平衡，協(xié)同配合的機(jī)制尚未建立等。

為了提高西北區(qū)域人工影響天氣作業(yè)能力和科技水平，更好地保障生態(tài)安全和水資源安全，服務(wù)防災(zāi)減災(zāi)和糧食安全，為“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施和社會穩(wěn)定和諧發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)，國家發(fā)展改革委員會批準(zhǔn)西北區(qū)域人工影響天氣能力建設(shè)項(xiàng)目（以下簡稱“西北人影項(xiàng)目”）。西北人影項(xiàng)目是《全國人工影響天氣發(fā)展規(guī)劃（2014—2020）》印發(fā)后開展的第一個國家級人影工程建設(shè)項(xiàng)目，其主要建設(shè)內(nèi)容包括飛機(jī)作業(yè)能力、飛機(jī)作業(yè)保障能力、地面作業(yè)能力、人影作業(yè)指揮系統(tǒng)和試驗(yàn)示范基地等五個部分。同時，西北人影項(xiàng)目首次在人影工程項(xiàng)目中增設(shè)了工程研究試驗(yàn)內(nèi)容，在試驗(yàn)示范基地開展人影技術(shù)研究、科學(xué)試驗(yàn)和成果業(yè)務(wù)化應(yīng)用，以期形成人影成套技術(shù)進(jìn)行推廣，提高我國人影的科學(xué)水平和作業(yè)效益，最大程度地發(fā)揮工程建設(shè)效益。

1 項(xiàng)目總體設(shè)計

基于西北區(qū)域人影發(fā)展現(xiàn)狀，面向區(qū)域特色需求和云降水特征，針對性提高西北人影能力、技術(shù)和機(jī)制的弱項(xiàng)與短板，遵循目的性、科學(xué)性、實(shí)用性、系統(tǒng)性和集約化與可持續(xù)原則，對項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)任務(wù)、功能結(jié)構(gòu)、布局與流程進(jìn)行設(shè)計。

1.1 目標(biāo)與任務(wù)

1.1.1 建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)基本覆蓋整個西北區(qū)域的飛機(jī)作業(yè)、地面作業(yè)、綜合保障、作業(yè)指揮和試驗(yàn)示范等構(gòu)成的人影作業(yè)體系，全面提升西北地區(qū)人影科技水平和服務(wù)能力，為西北區(qū)域生態(tài)建設(shè)和保護(hù)、糧食安全、抗旱減災(zāi)、森林防火等提供有力保障。同時為我國其他地區(qū)人影工程項(xiàng)目建設(shè)提供借鑒作用。主要建設(shè)目標(biāo)如下：

1）新增飛機(jī)增雨影響面積96萬 km2，飛機(jī)作業(yè)影響穩(wěn)定性降水云系區(qū)域擴(kuò)展到209萬 km2，作業(yè)時間由目前的季節(jié)性作業(yè)拓展到全年性作業(yè)，作業(yè)對象由現(xiàn)在單一冷云為主拓展到除不適合飛行外的多種冷暖云系；

2）提升地面作業(yè)裝備性能和信息化水平，優(yōu)化作業(yè)布局，有效彌補(bǔ)飛機(jī)作業(yè)能力的不足，地面作業(yè)影響不穩(wěn)定性降水云系的增雨面積增加13.7萬 km2；

3） 促進(jìn)人影自主創(chuàng)新和科技研發(fā)，在人影關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、人影作業(yè)試驗(yàn)示范和業(yè)務(wù)研發(fā)、人員培訓(xùn)等方面提供有力的科技支撐；

4）建立較為完善的區(qū)域級人影業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在西北地區(qū)形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)、區(qū)域聯(lián)防、跨省區(qū)作業(yè)的人影業(yè)務(wù)能力和運(yùn)行機(jī)制，基本實(shí)現(xiàn)國家對區(qū)域人影作業(yè)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和業(yè)務(wù)指揮，顯著提高人影業(yè)務(wù)保障和區(qū)域聯(lián)合作業(yè)能力。

1.1.2 建設(shè)任務(wù)

建設(shè)主要包括飛機(jī)作業(yè)能力建設(shè)、飛機(jī)作業(yè)保障能力建設(shè)、地面作業(yè)能力建設(shè)、人影作業(yè)指揮系統(tǒng)建設(shè)和試驗(yàn)示范基地建設(shè),同時在試驗(yàn)示范基地和試驗(yàn)點(diǎn)開展研究試驗(yàn)（圖3）。

圖3 項(xiàng)目主要建設(shè)任務(wù)和布局Fig. 3 The main task and design layout

（1）飛機(jī)作業(yè)能力建設(shè)

購置4架國家作業(yè)飛機(jī)（2架新舟60、2架空中國王350），改裝配備必要的機(jī)載大氣探測設(shè)備，提高人影作業(yè)條件監(jiān)測判別能力；改裝配備多種催化作業(yè)裝備，提高不同性質(zhì)降水云系的催化作業(yè)能力；配備空地通信設(shè)備，提高探測、作業(yè)數(shù)據(jù)的通信指揮能力。改裝1架地方作業(yè)飛機(jī)、繼續(xù)租用7架地方作業(yè)飛機(jī)，形成國家作業(yè)飛機(jī)、地方作業(yè)飛機(jī)和租用作業(yè)飛機(jī)聯(lián)合開展作業(yè)的新格局。

（2）飛機(jī)保障能力建設(shè)

在陜西西安建設(shè)1個國家級作業(yè)飛機(jī)保障基地，在蘭州、榆林、平安、銀川、庫爾勒、克拉瑪依和鄂爾多斯建設(shè)國家作業(yè)飛機(jī)駐地專業(yè)保障設(shè)施，為飛機(jī)作業(yè)提供保障服務(wù)。

（3）地面作業(yè)能力建設(shè)

更新列裝高性能火箭作業(yè)裝置，信息化改造地面作業(yè)裝置，新建一批地面煙爐，繪制安全射界圖，安裝作業(yè)站點(diǎn)實(shí)景監(jiān)控系統(tǒng)等，保障地面作業(yè)。

（4）指揮系統(tǒng)建設(shè)

建設(shè)完善區(qū)域級（蘭州中心、烏魯木齊分中心）、省級、市縣級人影作業(yè)指揮平臺，建設(shè)作業(yè)指揮應(yīng)用軟件系統(tǒng)，在區(qū)域級、省級和市縣級部署應(yīng)用。

（5）試驗(yàn)示范基地建設(shè)與研究試驗(yàn)

建設(shè)祁連山、天山、三江源試驗(yàn)示范基地和六盤山、渭北、巴彥淖爾等試驗(yàn)示范點(diǎn)，設(shè)立相關(guān)工程研究試驗(yàn)項(xiàng)目，吸引國內(nèi)外高校、科研院所的頂級人影研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合區(qū)域內(nèi)的技術(shù)力量，共同開展人影試驗(yàn)和研究，提高人影科技水平。

1.2 功能與結(jié)構(gòu)

1.2.1 總體功能

圍繞保護(hù)西北區(qū)域生態(tài)環(huán)境、緩解水資源短缺、保障糧食生產(chǎn)安全的核心功能，通過飛機(jī)作業(yè)、地面作業(yè)、作業(yè)保障、協(xié)調(diào)指揮、試驗(yàn)示范能力等的建設(shè)，具備為各級政府提供作業(yè)條件監(jiān)測、決策指揮、作業(yè)實(shí)施、效果評估、突發(fā)應(yīng)急等人影保障功能。

（1）人工增雨（雪）功能

形成以飛機(jī)為主的西北區(qū)域內(nèi)增雨（雪）作業(yè)新格局，實(shí)現(xiàn)具有覆蓋全區(qū)域、科學(xué)設(shè)計、統(tǒng)一指揮、聯(lián)合飛行作業(yè)的功能。

（2）人影作業(yè)指揮功能

對各類氣象監(jiān)測信息、預(yù)報預(yù)測信息等及時收集，進(jìn)行綜合分析、判斷和識別，制定科學(xué)的作業(yè)方案（作業(yè)時機(jī)、作業(yè)范圍和作業(yè)部位），形成準(zhǔn)確的作業(yè)指令及時傳達(dá)到作業(yè)飛機(jī)和地面作業(yè)點(diǎn)，實(shí)施科學(xué)作業(yè)。

（3）人影作業(yè)效果檢驗(yàn)評估功能

依托試驗(yàn)示范基地及其外場試驗(yàn)區(qū)觀測資料，結(jié)合常規(guī)氣象要素觀測信息、云物理探測信息，通過作業(yè)區(qū)與非作業(yè)區(qū)、作業(yè)時段與非作業(yè)時段對比，應(yīng)用統(tǒng)計、物理、數(shù)值模擬、綜合檢驗(yàn)等方法，對人影作業(yè)進(jìn)行效果檢驗(yàn)，利用檢驗(yàn)結(jié)果對人影的社會、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評估，促進(jìn)作業(yè)技術(shù)水平的提高。

（4）突發(fā)事件應(yīng)急功能

通過作業(yè)飛機(jī)、地面移動通信指揮平臺和移動多普勒天氣雷達(dá)的建立，保障人影指揮和作業(yè)的同時，在自然災(zāi)害、森林草原火災(zāi)等重大事件發(fā)生時，能夠快速到達(dá)現(xiàn)場，具備現(xiàn)場氣象要素測量、數(shù)據(jù)處理和控制、資料存儲檢索、衛(wèi)星和無線通信、遠(yuǎn)程會商、現(xiàn)場天氣預(yù)報、災(zāi)情分析統(tǒng)計和評估等功能，承擔(dān)人影應(yīng)急救災(zāi)減災(zāi)任務(wù)。

（5）氣象災(zāi)害監(jiān)測功能

依托現(xiàn)有綜合氣象觀測網(wǎng)，在試驗(yàn)示范基地適當(dāng)布設(shè)必要的探測設(shè)備，可采集大氣水汽總量、降水云系中液態(tài)水和大氣水汽含量的分布和變化、云體的強(qiáng)度和分布范圍、云頂高度、云底高度、探測覆蓋范圍內(nèi)降水強(qiáng)度和降水量分布等信息，在人影工作中用于作業(yè)形勢分析、預(yù)報、效果檢驗(yàn)等，同時通過氣象信息系統(tǒng)進(jìn)入各級氣象臺的數(shù)據(jù)庫，在監(jiān)測預(yù)警氣象災(zāi)害工作中發(fā)揮作用。

1.2.2 總體結(jié)構(gòu)

各項(xiàng)建設(shè)分布于各級氣象部門和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)人影部門，其中人影作業(yè)指揮系統(tǒng)按國家和區(qū)域（含烏魯木齊+分中心）、?。ㄗ灾螀^(qū)）、市縣、作業(yè)點(diǎn)共四級布設(shè)，指揮系統(tǒng)軟件依托“天擎”、“天鏡”平臺按“云+端”方式建設(shè)，按不同權(quán)限登錄使用；4架國家作業(yè)飛機(jī)分別布設(shè)于甘肅、陜西、青海和新疆，內(nèi)蒙古建設(shè)的地方飛機(jī)布設(shè)于鄂爾多斯，租用的7架作業(yè)飛機(jī)布設(shè)于飛機(jī)租用省（自治區(qū)）；依托蘭州、榆林、平安、銀川、庫爾勒、克拉瑪依和鄂爾多斯已有業(yè)務(wù)用房和設(shè)備設(shè)施的基礎(chǔ)上建設(shè)完善7個國家作業(yè)飛機(jī)保障基地，各?。ㄗ灾螀^(qū)）租用飛機(jī)由當(dāng)?shù)刈灾鞔_定?？炕?；地面作業(yè)設(shè)備、輔助作業(yè)設(shè)備以及作業(yè)點(diǎn)安全體系建設(shè)主要布局在西北區(qū)域重點(diǎn)保障區(qū)，兼顧試驗(yàn)示范基地及其外場試驗(yàn)的作業(yè)需求；試驗(yàn)示范基地和試驗(yàn)點(diǎn)分別布設(shè)在祁連山、天山、三江源、六盤山、渭北和巴彥淖爾（圖4）。

圖4 總體結(jié)構(gòu)圖Fig. 4 The general structure diagram

1.3 建設(shè)布局與業(yè)務(wù)流程

1.3.1 建設(shè)布局

依托西北區(qū)域現(xiàn)有氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的布局，在各級氣象局及各觀測站點(diǎn)、作業(yè)站點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)。飛機(jī)作業(yè)能力建設(shè)主要布設(shè)在祁連山水源涵養(yǎng)型生態(tài)保障區(qū)、三江源生態(tài)保障區(qū)、青海湖流域生態(tài)環(huán)境保障區(qū)、天山生態(tài)保障區(qū)等區(qū)域，以滿足區(qū)域內(nèi)生態(tài)修復(fù)、環(huán)境保護(hù)、流域水土保持等人工增雨（雪）服務(wù)保障需求；地面作業(yè)能力建設(shè)側(cè)重布設(shè)在新疆棉花生產(chǎn)保障區(qū)、陜甘寧果業(yè)生產(chǎn)保障區(qū)等區(qū)域，以滿足區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防雹服務(wù)需求；試驗(yàn)示范基地主要布設(shè)在祁連山、天山、三江源等西北典型地形云增雨（雪）區(qū)域，以滿足西北主要增雨（雪）類型關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)應(yīng)用的需求；作業(yè)指揮系統(tǒng)主要依托現(xiàn)有氣象業(yè)務(wù)架構(gòu)在各級氣象局和作業(yè)站點(diǎn)布設(shè)，以便于系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)。

1.3.2 業(yè)務(wù)流程

區(qū)域人影業(yè)務(wù)按照“橫向到邊、縱向到底”的原則，實(shí)現(xiàn)人影五段業(yè)務(wù)的“作業(yè)計劃（過程預(yù)報）、作業(yè)預(yù)案（潛力預(yù)報）、作業(yè)方案（監(jiān)測預(yù)警）、作業(yè)實(shí)施（跟蹤指揮）、效果檢驗(yàn)”全覆蓋，作業(yè)指揮實(shí)現(xiàn)“區(qū)域—省—市（縣）—作業(yè)站”全貫穿，科學(xué)指揮西北區(qū)域人工影響天氣作業(yè)。

業(yè)務(wù)流程為：國家人影中心根據(jù)西北區(qū)域的整體需求，制定作業(yè)計劃下達(dá)給西北區(qū)域人影中心；西北區(qū)域人影中心與國家人影中心相互反饋有關(guān)需求和業(yè)務(wù)意見建議，并由西北區(qū)域人影中心根據(jù)國家級計劃，調(diào)度區(qū)域內(nèi)飛機(jī)在各省級人影平臺的具體指揮下實(shí)施作業(yè)，地面火箭、高炮按照區(qū)域人影中心調(diào)度，通過區(qū)域人影分中心、6?。ㄗ灾螀^(qū)）及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)人影平臺逐級下達(dá)的指令實(shí)施作業(yè)；飛機(jī)、地面作業(yè)的信息及時上傳、匯總到西北區(qū)域人影中心，由區(qū)域人影中心分析并修訂作業(yè)方案，組織進(jìn)行大范圍作業(yè)的效果評估工作（圖5）。

圖5 業(yè)務(wù)流程圖Fig .5 The operation workflow diagram

2 關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)施

考慮西北區(qū)域特色，在氣象綜合業(yè)務(wù)技術(shù)平臺框架內(nèi)，總結(jié)先期建設(shè)的“東北人影項(xiàng)目”經(jīng)驗(yàn)與不足，西北人影項(xiàng)目重點(diǎn)對高性能增雨飛機(jī)、作業(yè)指揮系統(tǒng)和試驗(yàn)示范基地與研究試驗(yàn)進(jìn)行了針對性設(shè)計，其實(shí)施成效正逐步顯現(xiàn)，設(shè)計理念正被中部人影項(xiàng)目等后續(xù)人影工程建設(shè)所借鑒。

2.1 高性能增雨飛機(jī)

根據(jù)西北區(qū)域在復(fù)雜地形下實(shí)施大范圍、常態(tài)化、跨區(qū)域飛機(jī)人工增雨（雪）作業(yè)的實(shí)際需求，西北人影項(xiàng)目建設(shè)的4架高性能增雨飛機(jī)按2架新舟60和2架空中國王350飛機(jī)選型。其中，新舟60加裝適用于冷暖云催化的多種作業(yè)裝備以充分發(fā)揮其載重量大的優(yōu)勢，從而滿足西北區(qū)域作業(yè)面積廣大的需求；空中國王350加裝云雷達(dá)和云粒子采樣探測裝備以充分發(fā)揮其高低空飛行性能好的優(yōu)勢，從而填補(bǔ)西北高原/高山地區(qū)飛機(jī)作業(yè)空白并提供更多的云探測數(shù)據(jù)。高性能增雨飛機(jī)在建設(shè)中重點(diǎn)考慮了以下三個問題。

（1）如何拓展作業(yè)領(lǐng)域，提高催化能力

長期以來，飛機(jī)的主要作業(yè)對象是大范圍層狀云。隨著人影服務(wù)需求的增加，必然要求飛機(jī)作業(yè)領(lǐng)域要拓寬，除通常的層狀云冷云催化手段外，西北區(qū)域?qū)︼w機(jī)的地形云增雨（雪）、暖云的增雨和消減雨、高山和高原地區(qū)的人工增雨（雪）都提出了迫切要求。因此，在西北人影項(xiàng)目高性能飛機(jī)建設(shè)中，結(jié)合新舟60飛機(jī)特性，除加裝焰條、焰彈播撒裝置外，另外在機(jī)艙內(nèi)安裝了液氮播撒器以提高氣密艙飛機(jī)播撒制冷劑的適用性；設(shè)計并安裝了吸濕粉劑播撒裝置以增強(qiáng)暖云增/減雨的能力。

考慮高山和高原區(qū)域的催化作業(yè)，建設(shè)了2架升限可達(dá)一萬米的空中國王350增雨飛機(jī)。

（2）如何提高云探測能力

云內(nèi)物理參量的精確測量不僅是科學(xué)開展人影作業(yè)的基礎(chǔ)，同時也是天氣、氣候數(shù)值模式最需要的科學(xué)數(shù)據(jù)。在西北人影項(xiàng)目高性能飛機(jī)的建設(shè)過程中，除進(jìn)一步完善機(jī)載各類氣溶膠、云、降水探測儀器外，在2架空中國王350增雨飛機(jī)的一架飛機(jī)還加裝了云內(nèi)采樣頭并預(yù)留了云外等速采樣頭接口以增強(qiáng)其探測氣溶膠理化特性的能力；在另一架飛機(jī)上加載了Ka波段云雷達(dá)并預(yù)留了激光雷達(dá)和G波段微波輻射計的接口以提高垂直遙感遙測能力。

（3）如何加強(qiáng)集約化，提高應(yīng)用能力

由于高性能增雨飛機(jī)加掛設(shè)備多，且多為進(jìn)口設(shè)備，必然需要對機(jī)載的探測設(shè)備、作業(yè)設(shè)備、通信設(shè)備進(jìn)行集成設(shè)計，以為機(jī)上業(yè)務(wù)人員提供統(tǒng)一的操控平臺。這項(xiàng)工作雖然在東北人影項(xiàng)目的高性能增雨飛機(jī)建設(shè)時初步實(shí)現(xiàn)了，但實(shí)際應(yīng)用過程中也暴露了不少問題，如：集成度不高、操控不方便、缺乏作業(yè)指標(biāo)判識等。有鑒于此，在西北人影項(xiàng)目設(shè)計和建設(shè)中，重點(diǎn)考慮了增強(qiáng)增雨飛機(jī)集成度問題，主要采取了三點(diǎn)措施：一是通過對進(jìn)口探測設(shè)備底層數(shù)據(jù)接口的解算，用國產(chǎn)軟件替代各設(shè)備自帶的處理計算機(jī)，為集成系統(tǒng)提供一致的數(shù)據(jù)接口；二是增強(qiáng)通信、催化和探測信息之間的交互與融合，提高系統(tǒng)整體性和操作的便捷性；三是結(jié)合研究試驗(yàn)等確定的作業(yè)指標(biāo)，實(shí)時分析云中物理參量，給出實(shí)際的作業(yè)條件判識結(jié)果，幫助機(jī)上作業(yè)人員更科學(xué)和有針對性的操控催化作業(yè)裝備。

目前，第一架新舟60增雨飛機(jī)已經(jīng)完成出廠驗(yàn)收，交付陜西省氣象局即將投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，另一架也將于近期交付甘肅省氣象局；空中國王350增雨飛機(jī)的改裝已基本完成，集成工作正在緊張進(jìn)行，預(yù)計9月份交付使用。

2.2 作業(yè)指揮系統(tǒng)

東北人影項(xiàng)目建成了我國第一個統(tǒng)一的區(qū)域—省—市—縣人影指揮平臺，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代人影完整的業(yè)務(wù)流程和指揮流程。但近幾年氣象信息化發(fā)展迅猛，氣象大數(shù)據(jù)云平臺架構(gòu)成為了所有氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)必須遵循和融入的基礎(chǔ)技術(shù)平臺，而東北的人影作業(yè)指揮系統(tǒng)顯然還較為獨(dú)立和封閉，在數(shù)據(jù)共享、算法共用、產(chǎn)品顯示等方面難以實(shí)現(xiàn)互通和借鑒。因此西北人影項(xiàng)目作業(yè)指揮系統(tǒng)設(shè)計時，著重考慮了與氣象大數(shù)據(jù)的融合、格式標(biāo)準(zhǔn)的對接、顯示風(fēng)格的統(tǒng)一、人影算法的通用和開放，按“云+端”的思路，設(shè)計了“云收集、云存儲、云計算、云服務(wù)”的系統(tǒng)架構(gòu)，其中“云服務(wù)”按App（手機(jī)端，簡稱A端）、Browser（網(wǎng)頁瀏覽端，簡稱B端）和Client（客戶端，簡稱C端）三種服務(wù)方式設(shè)計。

西北作業(yè)指揮系統(tǒng)的建設(shè)與中國氣象局“天擎”、“天境”同步，其數(shù)據(jù)環(huán)境、計算環(huán)境、監(jiān)控環(huán)境都基于氣象大數(shù)據(jù)云平臺基礎(chǔ)架構(gòu)。C端則基于Micaps（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Process System）進(jìn)行人影業(yè)務(wù)功能插件的設(shè)計開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了顯示風(fēng)格統(tǒng)一和操作界面一致以更符合各級人影指揮人員的使用習(xí)慣。人影算法匯集傳統(tǒng)算法、專家算法以及西北區(qū)域各省的業(yè)務(wù)指標(biāo)算法，并且提供了個性算法匯入接口，搭建了算法“眾智平臺”，為今后算法升級、拓展提供支撐。

作業(yè)指揮系統(tǒng)按“作業(yè)計劃（過程預(yù)報）、作業(yè)預(yù)案（潛力預(yù)報）、作業(yè)方案（監(jiān)測預(yù)警）、作業(yè)實(shí)施（跟蹤指揮）、效果檢驗(yàn)”五段業(yè)務(wù)設(shè)計了相關(guān)業(yè)務(wù)指揮功能，并通過A端、B端和C端，實(shí)現(xiàn)作業(yè)指揮“區(qū)域—省—市—縣—作業(yè)站”全貫穿，滿足各級人影作業(yè)指揮的需求。

2.3 試驗(yàn)示范基地與研究試驗(yàn)

（1） 試驗(yàn)示范基地

2015年，世界氣象組織（WMO）關(guān)于人工影響天氣的聲明認(rèn)為，就當(dāng)前的認(rèn)識水平而言，在合適的條件下，用成冰性催化劑催化過山氣流形成的混合云，對增加其降水量具有最好的經(jīng)濟(jì)前景。地形云是西北地區(qū)重要的降水云系，也是人工增雨（雪）主要作業(yè)對象。

因此，開展地形云人工增雨（雪）研究試驗(yàn)是提高西北區(qū)域人影科技水平和作業(yè)效益的重要途徑。西北人影項(xiàng)目選擇西北最具代表性的地形云區(qū)域，同時也是我國重要的生態(tài)保護(hù)與修復(fù)區(qū)域——祁連山、天山、三江源和六盤山等，設(shè)立了地形云人工增雨（雪）試驗(yàn)示范基地，科學(xué)規(guī)劃試驗(yàn)區(qū)域、補(bǔ)充布設(shè)云降水探測設(shè)備，以期獲得試驗(yàn)區(qū)域三維水汽、云水、降水場以及催化前后云中變化特征，從而凝練作業(yè)模型與作業(yè)指標(biāo)，形成成套催化技術(shù)，并通過應(yīng)用示范推廣，提高地形云人工增雨（雪）作業(yè)的技術(shù)水平和生態(tài)保護(hù)與修復(fù)人影作業(yè)的效益。

（2）研究試驗(yàn)

人影工程建設(shè)項(xiàng)目往往偏重硬件建設(shè)而忽視研究試驗(yàn)等軟性建設(shè)，對作業(yè)條件探測、作業(yè)識別、作業(yè)裝備、催化技術(shù)、效果評估以及相關(guān)配套技術(shù)研究和應(yīng)用示范不夠充分，使得效益的發(fā)揮達(dá)不到預(yù)期的效果。為此，西北人影項(xiàng)目在國家發(fā)改委和中國氣象局的支持下，率先嘗試了在人影工程建設(shè)中設(shè)立研究試驗(yàn)項(xiàng)目，在工程建設(shè)的同時依托建立的人影試驗(yàn)示范基地開展研究試驗(yàn)，并將研究成果轉(zhuǎn)化為工程技術(shù)進(jìn)行示范推廣，縮短工程技術(shù)成果業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化的進(jìn)程，保障工程項(xiàng)目效益的發(fā)揮。西北人影項(xiàng)目設(shè)立了祁連山、天山、三江源、六盤山地形云增雨（雪），渭北、巴彥淖爾防雹以及作業(yè)天氣背景分析等研究項(xiàng)目，目前已取得了階段性成果：各試驗(yàn)區(qū)獲取了云降水與催化作業(yè)的多個典型個例，建立了數(shù)據(jù)集；開展了云水資源分布、地形云降水和云微物理特征等方面的研究；嵌入催化模塊的地形云數(shù)值模式研發(fā)基本完成；作業(yè)條件識別等研究試驗(yàn)成果納入了作業(yè)指揮系統(tǒng)應(yīng)用。

（3）技術(shù)隊(duì)伍培養(yǎng)

試驗(yàn)基地建設(shè)和研究試驗(yàn)項(xiàng)目采取公開招標(biāo)的方式，吸引了國內(nèi)外人影技術(shù)力量的參與，中國科學(xué)院大氣物理研究所、國家氣候中心、蘭州大學(xué)、南京大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、成都信息工程大學(xué)的專家參與了試驗(yàn)項(xiàng)目研究，匯聚各方力量協(xié)同攻關(guān)。項(xiàng)目執(zhí)行至今，已組織多次外場試驗(yàn)，開展了廣泛交流，推動國、省青年骨干科技人員參加外場試驗(yàn)，與外部門專家合作凝練科學(xué)問題，總結(jié)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，合作發(fā)表科研成果，極大帶動了青年人才成長。

3 結(jié)論

西北人影項(xiàng)目在高性能增雨飛機(jī)、作業(yè)指揮系統(tǒng)、研究試驗(yàn)等關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)和技術(shù)措施的設(shè)計方面取得了一些新的突破，其建設(shè)成效正在逐步顯現(xiàn)。

1）飛機(jī)集成系統(tǒng)高度集成了探測、作業(yè)、通信等各類信息，研發(fā)了機(jī)上實(shí)時指導(dǎo)作業(yè)的催化潛力指標(biāo)，并全部實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。

2）在新舟60增雨飛機(jī)上加裝了吸濕性粉劑播撒裝置，填補(bǔ)了暖云催化方式的不足。

3）作業(yè)指揮系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與氣象大數(shù)據(jù)的融合、格式標(biāo)準(zhǔn)的對接、顯示風(fēng)格的統(tǒng)一、人影算法的通用和開放，形成了云+端的“4C+ABC”架構(gòu)，對后續(xù)人影作業(yè)指揮系統(tǒng)設(shè)計與建設(shè)具有較好的借鑒價值。

4）開創(chuàng)了在人影工程建設(shè)中設(shè)立研究試驗(yàn)項(xiàng)目的先例，強(qiáng)化了工程技術(shù)成果業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化的應(yīng)用，促進(jìn)了地方人影隊(duì)伍的成長，保障了工程效益的發(fā)揮，為后續(xù)人影工程建設(shè)起到了示范作用。

2020年11月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)人工影響天氣工作高質(zhì)量發(fā)展的意見》，要求：要優(yōu)化投入結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)支持人工影響天氣能力建設(shè)、運(yùn)行和作業(yè)保障等；要建設(shè)國家級人工影響天氣科學(xué)試驗(yàn)基地和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。分類建設(shè)人工影響天氣科學(xué)試驗(yàn)示范區(qū)，持續(xù)開展人工增雨（雪）、防雹、消云減雨、消霧、改善空氣質(zhì)量等科學(xué)試驗(yàn)，逐步提高科技水平和科技成果轉(zhuǎn)化成效。2021年是“十四五”開局之年，如何推進(jìn)人工影響天氣高質(zhì)量發(fā)展，提升人工影響天氣業(yè)務(wù)能力和科技水平，是當(dāng)前乃至今后一段時期人影工作者的核心課題。更加科學(xué)合理地規(guī)劃設(shè)計人影現(xiàn)代化工程，確保建設(shè)效益的充分發(fā)揮，需要各級人影工作者共同努力。