石河子墾區(qū)人影防雹發(fā)展及分析

（石河子氣象局，新疆石河子市，832000） 劉 輝 朱蓉慧

（吉木乃氣象局，新疆吉木乃縣，836800) 孫碩陽

石河子墾區(qū)地處新疆天山北坡帶中部，古爾班通古特沙漠南緣。夏季炎熱，蒸發(fā)量大，光熱資源豐富。平均海拔高度450.8m，屬于干旱和半干旱地區(qū)。地形主要特點為:南部為山地，北部為沙漠，東邊有瑪納斯河，西邊有奎屯河。中間是平原、綠洲、河流、水庫等。由于特殊的地理位置、地形和地貌特征，地表條件不均，很容易產(chǎn)生不均勻的下墊面，大氣不穩(wěn)定程度增加，十分有利于冰雹、雷暴、強降水、大風等災害性天氣強對流天氣形成[1-2]。

1 資料來源

本文資料來源為石河子氣象局氣象觀測資料、《石河子統(tǒng)計年鑒》、《石河子氣象年鑒》、災情實地調(diào)查。

2 人工影響天氣防雹工作階段劃分

第一階段（1977年以前）：石河子墾區(qū)未開展人工防雹工作時期；第二階段（1978～1990年）：防雹作業(yè)靠肉眼觀察，以土炮、土火箭等方法進行作業(yè)期；第三階段（1991～2007年）：以711 雷達雷達觀測對流云，37 高炮開展防雹作業(yè)工作時期；第四階段（2008～2015年）：以新一代多普勒天氣雷達觀測產(chǎn)品人影指揮（2007年7月1日石河子新一代多普勒天氣雷達投入業(yè)務運行，處于雷達產(chǎn)品分析應用于人影防雹融合期，故從2008年開始計入第四階段。），高炮、火箭作業(yè)方式時期。第五階段（2016～至今）：以新一代多普勒天氣雷達觀測產(chǎn)品人影指揮，火箭聯(lián)防作業(yè)時期。本文側(cè)重分析第四階段和第五階段。

3 石河子墾區(qū)人工影響天氣防雹工作

1978年石河子墾區(qū)開始開展人工防雹工作以來，隨著天氣監(jiān)測設備更新使用，作業(yè)的科學水平不斷提高，作業(yè)工具逐步改進，作業(yè)規(guī)模不斷擴大，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

人工影響天氣的科技水平和業(yè)務能力，在新一代多普勒天氣雷達基本氣象探測業(yè)務體系基礎上，利用新一代多普勒天氣雷達觀測產(chǎn)品，可以不間斷進行監(jiān)測天氣變化。通過對流云回波強度、回波形態(tài)、回波頂高度、回波的范圍、徑向速度、譜寬等數(shù)據(jù)進行分析，判斷是否為冰雹云。由新一代多普勒天氣雷達實時監(jiān)測對強對流回波移動路徑進行研判分析。新一代多普勒天氣雷達為石河子墾區(qū)人影防雹作業(yè)條件監(jiān)測、強對流天氣發(fā)展、運動路徑預判、預警準確率大幅提高。李斌分析火箭與高炮人工防雹作業(yè)方法，冰雹云冰雹生成的初級階段，應盡可能用火箭作業(yè)，通過AgI 催化作用提前產(chǎn)生降水，或爭食云中含水量，抑制產(chǎn)生冰雹，使其降落過程中融化或成為軟雹[3]。增雨防雹火箭作業(yè)系統(tǒng)具有攜帶催化劑量大、播撒路徑長、成核率高、發(fā)射高度高、便于操作、流動性較強等諸多優(yōu)點[4]。石河子墾區(qū)防雹區(qū)域主要在準噶爾盆地綠洲平原地帶，墾區(qū)各團隨著通連公路建設，交通日益發(fā)達。車載火箭作業(yè)更能發(fā)揮機動性移動性強，相對距離聯(lián)防作業(yè)支援能力突出的優(yōu)勢。運用新一代多普勒天氣雷達的監(jiān)測能力，火箭作業(yè)成核率高，作業(yè)高度大，安全性好的特點，通過車載火箭作業(yè)點前置在冰雹云冰雹生成的初級階段進行作業(yè)，有效抑制對流云冰雹發(fā)展，同時提前進行人影防雹作業(yè)有效的增加了單位面積降水量。

4 石河子墾區(qū)使用車載火箭一次防雹案例

4.1 石河子莫索灣片區(qū)強對流天氣概況

2017年6月26日下午，石河子莫索灣片區(qū)出現(xiàn)多單體對流天氣。此次對流過程強度強、面積大、持續(xù)時間長，石河子墾區(qū)罕見。莫索灣片區(qū)各團進行了5d人影防雹聯(lián)防作業(yè)。

4.2 環(huán)流背景和成因分析

在850～700hpa 上，從伊犁河谷至北疆沿天山一帶長時間維持一條西北—東南向的切變線，切變北側(cè)為冷平流，南側(cè)為暖平流，使得這一地區(qū)的大氣長時間處于不穩(wěn)定狀態(tài)下。高低空急流將阿拉伯海的水汽向新疆輸送，從而隨著低壓槽的東移，槽前正渦度平流增強了低層切變線附近的輻合上升，激發(fā)了不穩(wěn)定能量釋放，導致了莫索灣片區(qū)強對流天氣的產(chǎn)生。受北方冷空氣和中低緯暖濕空氣的結(jié)合，高低空急流、低空切變線以及地面中尺度輻合是此次局地強對流天氣主要影響系統(tǒng)；造成莫索灣片區(qū)強對流天氣的主要因素有充足的水汽、強烈的上升運動、高低空急流、地面輻合；強對流區(qū)中低層均為強上升運動區(qū)，并隨高度的增高向北形成了斜升氣流，這種斜升氣流有利于強降水的發(fā)生；降水回波強度強、時間長，是形成莫索灣片區(qū)強對流的有利因素。

4.3 石河子新一代多普勒天氣雷達組合回波特征

2017年6月26日下午14 時，在距莫索灣西北方向30 公里處出現(xiàn)強度和范圍迅速增大的多強對流單體，回波頂高、回波強度、強中心高度、垂直累積液態(tài)水含量等均明顯躍增。多強對流單體開始由西向東朝莫索灣片區(qū)北部移動，17 時33 分轉(zhuǎn)向由北向南移動，一直盤旋在莫索灣片區(qū)。此天氣，石河子天氣雷達組合回波一度顯示（圖1），云頂回高度達到15000m，強中心回波高度9000m，強中心回波強度達到57dbz。

圖1 石河子天氣雷達組合回波

4.4 指揮及聯(lián)防作業(yè)情況

此次天氣過程，石河子人影辦進行了實時雷達跟蹤觀測，下午發(fā)現(xiàn)對流天氣，及時通知此對流天氣可能影響到的團場做好防雹作業(yè)準備，150 團將流動作業(yè)火箭車開赴前沿20～30km 作業(yè)區(qū)域，各團場人影辦第一時間做好人影防雹的各項準備。15:30 時強對流單體進入150 團的作業(yè)區(qū)域前沿，150 團先后進行了持續(xù)大劑量的作業(yè)，使強對流的能量和水汽得到了有效的釋放，遏制了強對流發(fā)展。由于高空水汽輸送與低空能量的輻合，使強對流時而減弱，時而加強，莫索灣片區(qū)各團進行了聯(lián)防作業(yè)，維持時間長達5d。通過提前作業(yè)和聯(lián)防作業(yè)莫索灣片區(qū)共作業(yè)人影火箭彈629枚。通過實地的調(diào)查，此次強對流天氣沒有給各團場造成災害，莫索灣片區(qū)僅150團個別連隊見密度較小的大雨加軟雹。人影防雹同時使空中水資源得到有效利用，莫索灣片區(qū)普遍有中量降水。在增水抗旱、防雹減災、生態(tài)環(huán)境修復和保護、促進人與自然和諧發(fā)展，等方面發(fā)揮積極作用[5-6]。此次人影作業(yè)效果較為顯著，見表1。

表1 2017年6月26日莫索灣防雹作業(yè)情況表

5 石河子墾區(qū)防雹概況分析

石河子墾區(qū)2006年開始配備車載火箭，到2011年高炮與車載火箭相配合人影防雹作業(yè)。根據(jù)高炮與車載火箭的性能優(yōu)缺點對比，2012年石河子墾區(qū)逐步由高炮向車載火箭作業(yè)的火器更替，逐步淘汰高炮作業(yè)，實施火箭作業(yè)，截止2015年石河子墾區(qū)停止高炮作業(yè)，全部使用移動火箭車輛作業(yè)，完成了作業(yè)方式的更新，使人工影響天氣作業(yè)隊伍安全作業(yè)和臨場機動指揮能力得到了大幅提升。

通過對2008～2021年的石河子墾區(qū)人工影響天氣防雹作業(yè)情況統(tǒng)計進行分析對比（見表2），2008～2012年石河地區(qū)的因冰雹天氣造成的農(nóng)業(yè)損失相對較多，2012年、2017年石河墾區(qū)冰雹日數(shù)最多，為12d。2017年對流天氣強度、頻次與冰雹天數(shù)呈正相關。作業(yè)火箭彈數(shù)量約為2018年～2021年平均用彈量的2倍。通過多年新一代多普勒天氣雷達對天氣監(jiān)測、人工車載火箭防雹作業(yè)磨合，石河子墾區(qū)遭受的冰雹災害不斷減少，2018～2021年，及時防雹指揮、作業(yè)得當、強對流天氣相對較弱，4年總計冰雹日數(shù)為3日。

表2 2008年-2021年石河子墾區(qū)冰雹日數(shù)、強對流天氣次數(shù)統(tǒng)計表

6 結(jié)語

石河子墾區(qū)通過新一代天氣雷達監(jiān)測對流天氣，車載火箭替代高炮，提前作業(yè)進行人影防雹工作，經(jīng)過實際檢驗切實可行。使用車載火箭人影防雹作業(yè)，在空中水資源得到有效利用方面亦功不可沒，隨著社會發(fā)展，天氣監(jiān)測裝備升級、作業(yè)方式更新，“科學作業(yè)”、“精準作業(yè)”能力將不斷提升，為墾區(qū)農(nóng)業(yè)的豐產(chǎn)豐收，促進地方經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮重要作用。