多普勒天氣雷達在人工增雨作業中的技術應用

劉偉鋒+曹雅杰+許春艷+李方軍+耿雪瑩+侯雪松

摘要：遼源地區多普勒雷達強回波跟蹤顯示系統，以提高對強對流天氣的監測、預警、服務工作的效能，提高人工增雨的工作效率為目的，通過對雷達數據的分析和提取，得到更加清晰的強回波圖像，從而為本地短時預報預警、人工增雨等工作提供更多更詳細的參考資料。

關鍵詞：人工增雨；雷達；技術應用；優點

中圖分類號： P481；P412.25 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.23.0054

氣象災害特別是干旱對國民經濟建設和社會發展具極大的破壞力。經濟越發達，氣象災害造成的損失就越大。近年來，我國許多地方出現了破紀錄的極端天氣，對人民生命財產安全造成了巨大威脅，通過人工影響天氣可以增加空中降水，是減輕和防御氣象災害、促進農民增收的有效措施。應科學指揮、科學作業，充分發揮人工影響天氣工作的社會效益和經濟效益。

1人工增雨作業

1.1人工增雨技術

人工增雨技術是在云中播撒一定的催化劑，促使大雨滴或冰晶的生成，使更多的云水轉化為雨水，或者在一定范圍內促進大氣的上升運動，使云體增大以得到更多降水。現代人工增雨開始于1946年，我國從1958年起逐步在全國范圍內開展人工影響天氣試驗。人工增雨一般有空中和地面兩種作業方式。遼源火箭人工增雨始于2001年，主要是基于農業抗旱，在地面打火箭彈，實施人工增雨作業。

在進行人工增雨作業前，選擇有利的作業地點、作業云系、作業時機、作業部位及催化劑量是火箭人工增雨成功的關鍵。

1.2適合作業的天氣系統和云系

根據遼源火箭增雨作業實踐以及雷達資料分析、檢驗，適合遼源市火箭人工增雨作業的云系有以下幾類：

春季農田抗旱增雨作業，主要選擇高空槽、冷渦相配合的地面氣旋、鋒面氣旋、低壓倒槽等明顯的降水天氣系統。

夏季水庫增雨作業，主要選擇高空槽、低空切變與其相配合的地面天氣系統是江淮氣旋北上、河套低壓倒槽、副高后部降雨帶、臺風減弱的低氣壓等比較強降水的天氣系統。

結構均勻穩定的層狀云是由于天氣擾動造成的大范圍空氣抬升而形成的降水云系。云層穩定、持續時間長、水平范圍寬廣，云內上升氣流小，頂部平坦。

混合云是由對流云和層狀云混合存在的多層降水云系，由于對流云積聚所產生的下沉氣流消耗了部分不穩定能量，抑制了對流云的發展，逐漸向層狀云轉化，促使降水量增大和持久，有利于增雨作業。

發展階段的對流云，回波頂高5～8公里，作業效果較好。若回波頂高小于4公里時，說明云系發展不夠旺盛，或回波頂高大于10公里，云梯已發展到晚期，此時作業均收不到好的效果。

選擇適合增雨作業的天氣系統和云層是作業效果好壞的重要條件。作業時最好選擇有向對流回波發展趨勢的初始陣雨回波或云層發展加厚、云底較低的以層狀云為主的混合云為作業對象。

2多普勒雷達強回波跟蹤顯示系統

從近幾年的實踐來看，對流云由于持續時間短、移速快、范圍小，跟蹤捕捉抓住最佳時機實施作業難度較大。多普勒雷達強回波跟蹤顯示系統為選擇增雨作業適合的天氣系統和云層條件提供了強大的技術支持。

2.1目標云的判別和跟蹤

由于多普勒雷達的數據資料是在一張雷達圖上將所有探測到的回波強度都顯示出來，因此顯得雜亂無章，單憑人的肉眼很難將各種強度一一分辨清楚，遼源地區多普勒雷達強回波跟蹤顯示系統通過對雷達回波資料的數據結構進行分析，目前已經可以將多普勒雷達探測到的雷達周邊100公里內的回波強度提取出來，并按照用戶要求的層次和強度范圍生成BMP圖片，在系統生成的圖片上可以清晰地看到特定強度的雷達回波所在的位置，使用戶在看圖時對回波強度一目了然，從而達到對強對流天氣的監視和跟蹤，同時通過圖片的連續播放，還能大致確定回波的移向移速和演變趨勢。在增雨工作中，能夠迅速判斷適宜作業的云團所在的位置和移動方向，能夠及時通知增雨作業人員迅速趕往適合的地點進行作業，提高了增雨作業的效率。在夏季出現較強回波的時候，還能夠對強回波進行跟蹤，監視其移動路徑和發展趨勢，提前對移動路徑上的鄉（鎮）進行預警，提高預警、增雨作業效果。

2.2系統優點

科學指揮作業，提升作業效益，減少農業、林業、工業等方面的經濟損失，造福百姓。系統小巧靈活，整個程序只有不到2M，對電腦硬件無要求，且為綠色軟件，拷貝即可使用，無論程序本身的功能還是可移植性能、后續開發兼容性、安全性等方面都沒有任何障礙。

3 結語

經過3年來實踐檢驗，利用遼源地區多普勒雷達強回波跟蹤顯示系統跟蹤強對流云系指揮人工增雨作業，都取得了較好的效果，人工增雨的效果較沒有雷達之前有了明顯提高。

作業指揮中切忌兩點，一是穩定性降水的層狀云系云層變薄，降水強度弱或者降水強度減弱；二是對流云降水，雖然對流比較旺盛，但云中水汽含量低，干打雷不下雨的干雷暴，不宜進行火箭增雨作業。

作者簡介：劉偉鋒，本科學歷，遼源市氣象局，助理工程師，研究方向：政策法規、人工影響天氣理論及關鍵技術。endprint