雷達觀測在防雹工作中的應用

摘要:闡述了雷達觀測冰雹天氣的基本要求，總結出雷達上常見的幾種雹云回波的識別方法，以及雷達上雹云回波特征在人工防雹工作中的實際應用，為人工防雹工作提供科學的依據。

關鍵詞:雷達回波;防雹工作;應用

中圖分類號:S427文獻標識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.02.031

Application of Rador Observe on the Resistance of the Hail

AN Hui-wen

(Artifical Influencing Weather Office of Baodi， Baodi， Tianjin 301800， China)

Abstract:The primary requirmant of the rador observe to the hail was explained in the paper， and a conclusion was made on the methods identifying the cloud including hail， and the application of the feature of the echo cloud of hail on rador used in the procedure of resisting hail. And eventuraly the scientifical proofs on artificial anti-hail were provided.

Key words: echo of radar; procedure of anti-hail; application

中國是農業大國，也是世界上雹災頻發的地區之一，每年遭受雹災面積約2萬km2，重災年超過4萬km2，估計直接經濟損失幾億元到幾十億元。冰雹雖然發生的范圍較小、時間短促，但來勢兇猛，強度大，對農作物摧殘極重，對人畜安全威脅極大，在局部地區常造成毀滅性的災害，給農牧業生產及人民生活帶來不可預料的災難。因此，人工防雹工作非常重要。目前，天津市人影系統對冰雹云微觀數值的監測，主要由塘沽區雷達站的多普勒雷達完成。

冰雹作為一種強烈的局地性災害天氣，天氣圖分析或數值預報不一定能發現，雷達的使用為監測冰雹云的活動提供了強有力的手段。為充分發揮雷達的功效，必須充分掌握大尺度天氣背景、環境對流條件，關注冰雹云的前期特征，在此基礎上做好冰雹天氣的雷達監測和充分運用雷達回波正確識別冰雹云。

1冰雹天氣的雷達觀測要求

冰雹云的發生發展具有突發性，從對流云轉變為冰雹云一般只需半小時，從初始回波到地面降雹有時甚至只需十幾分鐘，降雹范圍十分狹小，具有明顯的局地性。為了進行有效的雷達監測，事先必須制定合理的監測方案:包括雹云、雷雨回波的氣候統計對比分析和降雹資料統計;了解各回波參數和特征量，作為判別指標的效力;目標區一天中最可能出現冰雹的時間分布、地理分布，如局地雹源、雹云路徑、雹災分布等等。同時做好影響本地產生冰雹天氣的主要天氣系統的分型、概率分布的統計研究工作，以便提供冰雹云監測的大尺度天氣背景，充分掌握有關冰雹天氣預報信息。

進行雷達監測時，要定時搜索，主要針對天空云況宏觀判斷不明情況。搜索觀測步驟為先低仰角、遠距離，后高仰角、近距離。

當對流回波尚不具備生成冰雹條件、仍屬普通陣雨或雷雨回波時，實行監測性觀測，目的在于監視雷雨回波有無向冰雹云回波轉變的可能。在雷雨回波發展較強的情況下，觀測間隔不應大于15 min。當回波一旦發展成雹云回波時，應對它連續進行跟蹤觀測，盡可能完整地取得雹云回波單體或系統在三維空間中的資料。觀測方案應取幾個不同仰角和不同增益衰減的PPI和1~2個單體的RHI，操作要快，盡可能捕捉更多的回波圖象。

2雷達上雹云回波的識別

目前，天津地區只有塘沽一個氣象專用雷達站為全市人影系統服務，使用的是多普樂雷達，雷達圖每6 min更新1次。全市人影系統通過局域網觀測到的、常見的雷達觀測冰雹云效果圖如圖1所示。

在雷達觀測的dbz場中，應特別注意下列極可能發生冰雹的系統和單體:⑴帶狀回波系統中的強單體;⑵作特殊運動的單體，包括與其它單體相比較運動速度特別快，或方向明顯偏轉，或突然加速或減速，或向某一地方輻合;⑶發展演變比較特殊，如發展迅速或不斷與其它單體合并，或長時間維持并發展而其它單體生消快;⑷對流發生區內分散回波突然有組織化;⑸較弱的對流回波帶(如圖2)突然迅速發展，加速向前移動;⑹兩對流回波帶的交叉部位;⑺對流性帶狀回波的各段移速不同，使回波帶呈“^”形或波狀排列。

上述這些對流回波系統和單體，只是作為可能出現冰雹天氣的活躍部位的標志，最終能否發展成為降雹回波，還需根據其演變進一步判斷。

對選定的可能降雹回波應進行跟蹤觀測，由于云中冰雹從直徑0.1 cm增至2~3 cm僅需4~5 min，此時回波參數將急劇變化，為抓住關鍵變化及時識別，要求識別觀測縮短至3~5 min內。通常先進行低仰角PPI觀測，因低仰角上強區的分布對確定降雹部位很有用。繼之進行對應于6~7 km高度的仰角PPI觀測，以研究冰雹增長區的特征，隨后進行RHI觀測，選取PPI上的強中心、最高回波頂等特征部位的垂直剖面。

3雹云回波特征在人工防雹工作中的應用

防雹作業所依據的作業指標，除第一線作業人員宏觀觀測外，最主要的是靠雷達探測來進行。經過多年防雹工作經驗和對雷達回波特征的科學分析，我們可以根據雷達監測到的雹云回波強度、形狀、變化及零度層位置，準確識別冰雹云，確定人工防雹作業部位，抓住作業時機，降低降雹機率，減輕冰雹災害的發生。

(1)一般情況下，對局地生成或快速發展的單體回波要密切注意，時時觀測，當雷達回波強中心距離防雹炮站70 km范圍時，及時與空域管制部門(飛機場)取得聯系，制定防雹作業方案，作業人員及裝備處于一級準備狀態。

(2)可判定為冰雹云的回波參數:回波強度平均上升2 dbz/min，或回波頂高增加0.4 km/min，或強回波在0 ℃層以上，或0 ℃層在強上長升氣流以下，或云體正負溫度比>1∶2。

(3)防雹作業時機及用彈量與雷達回波強度、回波頂面積和溫度、回波單體面積、回波形狀的關系如表1所示。

(4)實施人工防雹作業時，作業部位要選擇冰雹云體的前沿部位，上升氣流區域;在雷達圖上顯示為“0線”以下，雷達回波最強處的下層部位，即穹隆處，如圖3。

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