祿勸縣春季人工增雨作業(yè)條件指標(biāo)研究

朱 敏 楊 航 張鈺彬 角述峰

（云南省祿勸彝族苗族自治縣氣象局，云南 昆明 651500）

祿勸縣屬于云南省，整個(gè)地區(qū)具備多種地形和氣候現(xiàn)象，因?yàn)榈搫窨h有著北大門(mén)的稱號(hào)因此也彰顯了其獨(dú)特的地理位置，祿勸縣地域遼闊，其中用于種植農(nóng)作物的田地面積比其他經(jīng)濟(jì)類(lèi)行業(yè)面積占地都要大，所以祿勸縣的氣象變化受到人們的廣泛關(guān)注，也是祿勸縣氣象部門(mén)最為努力研究進(jìn)步的一個(gè)服務(wù)方向。祿勸縣整體的氣候特點(diǎn)為干濕分明，處于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。祿勸縣的夏天和秋天降雨量占全年的比例最多，從每年的6 月份開(kāi)始到10 月份之間的降雨量做統(tǒng)計(jì)。干旱的氣象狀況往往發(fā)生在祿勸縣每年的冬天和春天兩個(gè)季節(jié)，從每年的11 月份開(kāi)始到來(lái)年5 月份之間的降雨量做統(tǒng)計(jì)。因?yàn)闅饬髟?，祿勸縣每年的干旱災(zāi)害都會(huì)發(fā)生，年平均降水量940.7mm，大部分的降水貢獻(xiàn)都是夏秋兩季，接近百分之九十，也因此冬春兩季干旱十分嚴(yán)重，祿勸縣有必要加強(qiáng)開(kāi)展人工增雨緩解干旱災(zāi)情。

我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，對(duì)氣象事業(yè)的重視度不斷提高，我國(guó)氣象方面的專(zhuān)家群體都不斷地研究國(guó)內(nèi)外氣象學(xué)發(fā)展資料和展開(kāi)相關(guān)的人工影響天氣實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)這幾十年來(lái)的共同努力，我國(guó)的人工影響天氣技術(shù)獲得了不錯(cuò)的成果。具體來(lái)講，我們國(guó)家的李紅斌等專(zhuān)家學(xué)者經(jīng)過(guò)資料查詢和研究，最終得出了多種常見(jiàn)的人工增雨所需雷達(dá)回波零速度線特征，通過(guò)參考分“S”型的雷達(dá)回波、“弓”型的雷達(dá)回波和速度不對(duì)稱型的雷達(dá)回波，能夠清晰得出該區(qū)域的氣象變特征，方便開(kāi)展人工增雨作業(yè)，是很重要的人工增雨作業(yè)開(kāi)展基礎(chǔ)技術(shù)。[1-4]

現(xiàn)在的祿勸縣氣象部門(mén)已經(jīng)開(kāi)展了很多次人工增雨作業(yè)，其人工增雨作業(yè)的流程熟練度和成功概率都有了很大的提升。據(jù)調(diào)查顯示，目前祿勸縣的固定人工增雨作業(yè)地點(diǎn)已經(jīng)建設(shè)到了七個(gè)，進(jìn)行人工增雨作業(yè)的工具主要以火箭為主。只是當(dāng)前的祿勸縣人工增雨技術(shù)還不夠完善，技術(shù)和人員能力方面都有提升空間，缺乏標(biāo)準(zhǔn)的參考標(biāo)準(zhǔn)，新的人工增雨作業(yè)人員往往是延續(xù)著老職員的經(jīng)驗(yàn)，缺乏突破。

1 資料整理和方法思路

本文使用的資料為2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）94 次人工增雨作業(yè)記錄、各增雨作業(yè)點(diǎn)人工測(cè)量08：00～20：00、20：00～次日08：00 雨量值和昆明市新一代多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品。人工增雨作業(yè)記錄和雨量記錄來(lái)源于祿勸縣氣象局人影作業(yè)記錄，雷達(dá)資料來(lái)源于昆明市氣象局新一代多普勒天氣雷達(dá)（CINRAD/CD）體掃數(shù)據(jù)，在分析時(shí)選?。航M合反射率、回波頂高、徑向速度、回波面積和云狀作為作業(yè)判別指標(biāo)分析因子。

通常情況下，祿勸縣春季降雨過(guò)程較少，只要出現(xiàn)降雨情況都會(huì)積極開(kāi)展增雨作業(yè)，所以只要有0.0mm的降雨量都認(rèn)為是可以作業(yè)的。

2 祿勸縣春季人工增雨作業(yè)雷達(dá)回波特征分析

2.1 云狀特征分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）94次人工增雨作業(yè)情況與多普勒雷達(dá)資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，開(kāi)展增雨作業(yè)的云系53.2%為混合云（50 次）、41.5%為層狀云（39 次）、5.3%（5 次）為積云（如圖1）。因此，在實(shí)際的人工增雨作業(yè)時(shí)，通?？紤]在出現(xiàn)較大面積混合型云和層狀云時(shí)進(jìn)行人工增雨作業(yè)較為合適。

圖1 94 次人工增雨云系統(tǒng)計(jì)圖

2.2 組合反射率特征分析

反射率是為了辨別干旱區(qū)域的上空積云量和大氣風(fēng)速濕度等，可以讓工作人員直觀地了解到干旱區(qū)域的降水率回波，包括預(yù)計(jì)降水可能性和降雨的趨勢(shì)。[5-7]

從94 次人工增雨作業(yè)的雷達(dá)回波組合反射率來(lái)看，組合反射率因子的值越大，降水量越大。94 次增雨個(gè)例的組合反射率因子均≥18dBz，其平均值為27dBz，而通過(guò)統(tǒng)計(jì)各次增雨個(gè)例的雷達(dá)回波組合反射率強(qiáng)中心情況發(fā)現(xiàn)，其值均≤50dBz。因此，在以后的實(shí)際春季人工增雨作業(yè)時(shí)，為了節(jié)約炮彈資源和提高增雨效果，在組合反射率因子上可以用18dBz 為界，而當(dāng)組合反射率因子達(dá)27dBz 時(shí)，增雨效果可能會(huì)較為明顯。

2.3 回波頂高特征分析

統(tǒng)計(jì)分析2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）祿勸縣94 次人工增雨作業(yè)效果與回波頂高，結(jié)果表明：94 次增雨作業(yè)個(gè)例的回波頂高均≥4km，其平均值為7km；當(dāng)回波頂高≥6km 時(shí)，12 小時(shí)雨量達(dá)中雨量級(jí)以上的情況占55.8%，當(dāng)回波頂高≥7km 時(shí)，12 小時(shí)雨量達(dá)中雨量級(jí)以上的情況占62.5%。因此，在實(shí)際的人工增雨作業(yè)情況下，主要考慮回波頂高在5km 以上，而回波頂高達(dá)7km 以上時(shí)增雨效果可能會(huì)較為明顯。

2.4 回波面積特征分析

統(tǒng)計(jì)分析2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）祿勸縣94 次人工增雨作業(yè)效果與回波面積大小的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，可增雨條件下的回波面積都較大（≥800km2），而只有當(dāng)組合反射率因子大于25dBz 的回波面積≥40km2，才會(huì)普遍出現(xiàn)12 小時(shí)雨量達(dá)中雨量級(jí)以上的情況。

2.5 徑向速度特征分析

通過(guò)對(duì)2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）祿勸縣94 次人工增雨作業(yè)時(shí)多普勒雷達(dá)速度場(chǎng)資料特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，發(fā)現(xiàn)其主要特征有：

1.回波多穩(wěn)定少動(dòng)，94 次增雨作業(yè)的雷達(dá)回波速度均不大于5m/s。

2.有弱風(fēng)速輻合區(qū)或者輻合系統(tǒng)。

3.零速度線多呈現(xiàn)出“S”型特征。

3 增雨作業(yè)條件雷達(dá)回波判別指標(biāo)

通過(guò)以上人工增雨效果與常用雷達(dá)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，得出了祿勸縣春季人工增雨作業(yè)指標(biāo)（表1），以期能夠?yàn)榈搫窨h春季抗旱蓄水增雨作業(yè)提供科學(xué)依據(jù)。

表1 祿勸縣春季（3 月～5 月）火箭增雨作業(yè)雷達(dá)判別指標(biāo)

4 指標(biāo)應(yīng)用個(gè)例

2022 年3 月31 日21：30～23：57，雙化、水城河、神龍橋和十一電站4 個(gè)點(diǎn)開(kāi)展增雨作業(yè)4 次，2022 年5 月26 日21：25～21：49，宜岔、水城河、神龍橋和十一電站4 個(gè)點(diǎn)開(kāi)展增雨作業(yè)5 次，作業(yè)指揮過(guò)程中均參考所得到的增雨作業(yè)雷達(dá)判別指標(biāo)開(kāi)展，作業(yè)后效果較好，12 小時(shí)人工測(cè)量雨量均達(dá)中雨量級(jí)以上。具體作業(yè)時(shí)的各要素指標(biāo)值見(jiàn)表2、表3。

表2 祿勸縣2022 年3 月31 日火箭增雨作業(yè)雷達(dá)回波特征

表3 祿勸縣2022 年5 月26 日火箭增雨作業(yè)雷達(dá)回波特征

5 結(jié)論

1.本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)、對(duì)比分析2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）94 次人工增雨作業(yè)記錄、12 小時(shí)雨量值和昆明市多普勒天氣雷達(dá)常用產(chǎn)品作業(yè)前后特征變化，得出祿勸縣春季人工增雨作業(yè)判別指標(biāo)。但因指標(biāo)應(yīng)用的個(gè)例較少，在今后的人工增雨作業(yè)指揮中還需進(jìn)一步驗(yàn)證并加以修正。

2.針對(duì)祿勸縣春季（3 月～5 月）而言，當(dāng)雷達(dá)回波組合反射率≥18dBz、回波頂高≥4km、回波總面積≥800km2、回波穩(wěn)定少動(dòng)并且有輻合特征或者零速度線呈現(xiàn)出“S”型時(shí)，開(kāi)展人工增雨作業(yè)會(huì)有一定的效果；當(dāng)雷達(dá)回波組合反射率≥27dBz 而≤50dBz、回波頂高≥7km、大于25dBz 的回波面積≥40km2時(shí)，開(kāi)展人工增雨作業(yè)將會(huì)有較明顯的效果。

3.多普勒天氣雷達(dá)的相關(guān)產(chǎn)品在人工增雨作業(yè)中運(yùn)用得充分合理，再結(jié)合作業(yè)人員和指揮人員的主觀經(jīng)驗(yàn)，就能夠利用最好的自然播撒環(huán)境，減少用彈量，并提高增雨的效率。[8-11]