探空資料在人工增雨防雹作業中的應用

閔利平,張 海,鄭明會,黃 平

(1.貴州省威寧縣氣象局,貴州 威寧 553100;2.貴州省畢節地區氣象局,貴州 畢節 551700)

探空資料在人工增雨防雹作業中的應用

閔利平1,張 海2,鄭明會2,黃 平2

(1.貴州省威寧縣氣象局,貴州 威寧 553100;2.貴州省畢節地區氣象局,貴州 畢節 551700)

2010年春,畢節地區人影辦為應對 2009年秋、冬季以來的連續干旱,啟動了干旱最高應急響應。作業指揮中心從 2月22日起進入 24h待命狀態,密切監視天氣演變過程,抓住時機進行人工增雨作業,一方面全區高炮比往年提前 10-20d出炮,另一方面火箭車進行流動作業,當前所利用的天氣信息僅局限于省地氣象臺預報(前一天 17時發布)和雷達回波資料,然而當探測到有雷達回波時,火箭作業人員不一定能及時趕到有利天氣條件地點實施作業而錯過最佳作業時機。通過統計和分析作業日威寧(畢節地區天氣系統上游)08時探空資料判斷未來 6～12h有無人工增雨作業條件,選擇最佳增雨作業時機。

探空資料;人工增雨;作業條件;判斷;應用

1 引言

形成降水的 3個條件是:一是要有充足的水汽,即南印度洋的西南季風登陸,通過低空急流帶來一定水汽;二是空氣塊能夠抬升 (對流)并冷卻凝結(有冷空氣過境);三是具有較多的凝結核。要進行人工增雨作業增加降水,前兩個條件是首要條件,需要提前做出預報和判斷,只要具備前兩個條件,就可以通過人工增雨作業來增加凝結核,從而增加有效降水。本文通過分析畢節地區 4月1日至 5月5日共 16個作業日威寧探空資料 (08時)大氣特性層的逆溫層資料及 4月22日至 5月6高空風風向切變,對比研究人工增雨作業條件的判斷。

2 逆溫層的特點

春季在云貴高原形成的逆溫有 3種情況:冷空氣影響減弱形成的近地面冷卻逆溫:冷暖空氣勢力相當形成的鋒面逆溫;海洋暖濕空氣登陸,低層空氣的亂流混合,在亂流層底部形成的亂流逆溫。這3種逆溫只有亂流逆溫是產生對流性天氣征兆,適合進行人工增雨作業。16個作業日當中只有 2個作業日沒有觀測到有逆溫層 (探空報文 TTBB),說明降水天氣系統還未影響到測站或者已經過境,作業日低空特性層有逆溫層的天數占 87.5%(表 1)。

2.1 逆溫層上、下層溫差

表 1 作業日威寧探空資料逆溫層資料、500hPa風向

從表 1可以看出,逆溫層起始、終止溫度差最小0.6℃(4月30日),最大 2.6℃(4月14日),平均1.6℃,根據逆溫溫差大小結合上下氣壓 (梯度)初步判定大氣存在不穩定能量和低層大氣擾動程度,4月20日、21日沒有探測到逆溫層,是因為觀測時大氣亂流層厚度較小,高空探測儀誤差或探空程序模擬溫度平滑曲線時當做成電碼“亂點”忽略了,選取的特性層顯示為近似恒溫層了。

2.2 逆溫層垂直厚度

逆溫層大都出現在都在 700 hPa以下,少數出現在 700 hPa以上 (4月1、22、25日,5月3日),但均在 700 hPa附近,逆溫層的垂直厚度利用上下層的氣壓差和高度差的關系計算 (800～700hPa高度變化率取平均值 (表 1、2)),計算出逆溫層厚度在100～750m之間,16個作業日逆溫層厚度 >300m的有 9個,100～300m有 5個,如果厚度較小,預示空氣擾動能量小或趨于消散,過大將形成靜止鋒,均不利于形成降水天氣條件,配合逆溫層上下層溫度差可以看出,逆溫層溫差 (遞增率)越大,未來天氣大氣不穩定能量大。

表 2 氣壓差和高度差的關系

逆溫層厚度計算式為:

逆溫層厚度 (m)=上下層氣壓差 ×[(13.3+ 15.5)/2]

3 高空 500hPa層風向

大氣風向劇烈變化的高度大都在 500hPa以下,超過 500hPa以上的風向趨于一致,春季西南地區冷空氣活動占多數風向偏西北,受海洋暖濕氣流影響時會朝著偏西南風向變化。在作業日 500hPa氣流風向(探空報文 TTAA)大部分屬于偏西或偏西南風,個別為偏東南風 (4月12日)或偏東北風 (4月28日),是由于探空測風誤差或風向切變所致。

4 低空規定高度層風向切變

連續列舉 4月22日至 5月6日 15天的低空大氣層風向變化 (探空報文 PPBB)折線圖 (規定高度4Km、6Km、8Km、10Km),其中具有增雨作業條件的是 4月25、28、4月30日、5月2、3、4、5日 (圖 1),可以看出:作業日低空規定層風向均有≥15°的波動,非作業日雖然在 4～6Km有較大波動,但在 6Km-8Km-10Km波動變化平穩,氣層不穩定能量小或即將減弱,通過作業日當天早上的風向切變情況看成氣旋反氣旋活動,和數值預報的高空形勢圖吻合。

圖 1 威寧探空資料 08h低空風向切變圖

5 結論

分析威寧 08時探空資料發現,只要具有逆溫層(厚度 >100m)、500hPa風向偏西或偏西西南、低空風向擺動大 3個條件,結合省地氣象臺預報,可以提前 6～12h作出具有人工增雨作業條件的判斷,流動火箭作業車提前到達陣地守候,贏得最佳作業時機。由于高原天氣過程復雜,水汽、冷空氣、空氣的上升運動任意一個要數偏弱都會影響人工增雨作業條件等級,對流天氣過程有時會推遲影響或偏移畢節地區,雷達回波從北面的鎮雄或南面的宣威、六盤水過境,作出條件判斷有偏差的情況存在,我們將在以后的人工增雨防雹工作中不斷進行實踐并加以總結。

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2010-03-24

閔利平 (1974-),男,助工,主要從事高空探測、防雷服務、雷達觀測工作。

1003-6598(2010)04-0026-02