雷達觀測在防雹作業中的應用

符洪天

摘 要 首先分析冰雹天氣的雷達觀測要求，接著給出冰雹云雷達回波綜合參考特征的識別方法，最后探討雷達上雹云的回波特征在人工防雹作業中的實際應用，為人工防雹工作提供參考依據。

關鍵詞 雷達觀測；防雹作業；應用

中圖分類號：P482；S427 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2016）01--02

冰雹作為局部地區的一種災害性天氣，在對數值預報或天氣圖進行分析的過程中很難發現冰雹的出現，而雷達的使用為監測冰雹云的活動提供了強有力的技術支撐。為了將雷達的功效充分發揮出來，監測人員必須對環境對流條件、大尺度環流天氣背景進行熟練掌握；同時，要時刻關注冰雹云的前期特征，并在此基礎上將冰雹天氣雷達的監測工作做好。冰雹云的雷達回波特征不僅具有許多共性，還有明顯的地方性特征存在。經過實踐表明，不同地區和季節、不同類型的雹云、不同的發展階段都存在有明顯的差異。

1 冰雹天氣的雷達觀測要求

冰雹云在發生和發展的過程中具有十分明顯的突發性特征，通常情況下對流云在轉換為冰雹的過程中只需要30 min，從初始回波到降雹現象出現有時只需要十幾分鐘，雖說降雹范圍有限，但是卻表現出了明顯的局地性特征。在對雹云進行監測之前，監測人員需要制定出一系列科學、合理的監測方案，主要包括統計降雹資料、對雹云、雷雨回波的氣候統計進行對比分析，為了更好地判斷相關指標，需要熟練掌握回波的特征量和回波參數；對于目標區域內一天內的冰雹時間分布和地理分布也要進行熟練掌握[1]。此外，要將影響本地產生冰雹天氣的主要天氣系統分型、概率分布的統計研究工作做好，這樣可以為監測冰雹云的大尺度天氣背景提供方便，從而對冰雹的相關天氣預報信息進行熟練掌握。

在使用雷達對冰雹進行監測的過程中，如果判斷不清天空云況的宏觀情況，需要實現定時搜索功能。搜索觀測步驟要以先低仰角、遠距離，后高仰角，近距離的搜索要求進行。如果對流回波不具有生成冰雹的條件、仍然屬于雷雨回波或者是普通陣雨時，為了更好地查看雷雨回波是否有向冰雹云回波進行轉變時，可以實行監測性觀測方法。一般情況下，如果雷雨回波發展比較強盛，此時的觀測間隔要保證在15 min之內進行。一旦雷雨回波向冰雹云回波進行轉變時，應當對其進行連續型的跟蹤觀測，監測人員要確保獲取到的冰雹云回波單體或者在三維空間中的系統資料盡可能完整[2]。應選取不同增益衰減的PPI和幾個不同的仰角和1～2個單體的RHI作為不同的觀測方案，在操作過程中要確保速度夠快，只有這樣才能保證捕捉到更多的回波圖像信息。

2 冰雹云雷達回波綜合參考特征

2.1 冰雹云雷達回波性狀特征

在雷達平面顯示圖上，一旦有“人”字形的帶狀回波出現，很容易在“人”字形的兩帶交界處出現降雹現象；如果有鉤狀現象在出現在對流云的發展階段，此時在鉤的位置處通常是強的回波中心，也可以稱之為降雹點；如果有手指裝的回波在回波中出現，而連接主體和指尖出往往是發生冰雹云的主要區域；如果有渦旋狀回波或者“V”型缺口的回波出現，在其頂端的強回波區域內是發生冰雹的主要區域。

2.2 冰雹云發展的重要特征

冰雹云在發展過程中的重要特征是雷達回波增長的速度比較快，雷達回波在增加過程中的開始時間往往是生成冰雹的3 min之后，5～8 min之內雷達回波的高度達到最大值，此時冰雹云內的含水量也達到了最大值。通過觀察雷達垂直剖面圖可以看出，強回波頂高、回波強度以及回波頂高在短時間內都開始大幅度增加，在5 min內增大了1 000～2 000 m。由此可以看出，識別雹云的最重要方法就是在出現降雹天氣之前查看回波在短時間內是否出現大幅度增長。

2.3 超級單體雷達回波

在垂直剖面圖上對超級單體進行分析，氣流在上升過程中垂直方向的速度比較大，在極短的時間之內水汽很難凝結膨脹，在云中其他部位形成的降水粒子很難進入到這個區域內，所以很容易有弱的回波區出現，就是我們稱為的穹窿。在最大上升氣流區的上部，出現了一個強的回波區即含水量的累積區或者可以稱之為冰雹增長區。在它的上面出現了冰雹云的高回波區，而其后側是強回波區，又可稱之為回波墻，在其前側是懸掛回波。經過雷達實際的監測表明，在距離雷達高度顯示上有回波穹廬、回波墻、懸掛回波以及旁瓣回波出現，這些都可以稱之為強雹云。

2.4 冰雹云回波高度特征

通過對雷達垂直剖面圖進行分析發現，反映對流云運動的強弱可以用雷達回波垂直發展高度來進行表述。通常情況下，回波頂高隨著積雨云垂直發展的變化而變化，積雨云發展越高，回波頂高也會增加，出現冰雹的概率就會越高。如果云層中水的含量比較少，出現降雹的可能性就會大幅度降低，這是因為云內上升氣流的強弱很難通過回波頂高來進行反映，回波頂高只是對云內較大降水粒子達到的高度進行反映，在形成冰雹的過程中需要借助于強大的上升氣流。此外，查看回波頂是否穿過對流層云頂也可以作為判斷雹云的指標，它可以有效地反映出云頂部上升氣流的強弱。結合各種氣象資料和多年的觀測經驗表明頂部超過對流層的雷暴中有80%會出現降雹現象。

3 雹云回波特征在人工防雹工作中的應用

在進行人工防雹作業的過程中，作業人員除了結合自己的宏觀觀測外，還要借助于雷達探測進行。結合多年的工作經驗和對雷達回波特征進行科學分析，作業人員可以根據雷達監測到的雹云形狀、雹云回波強度、雹云變化等資料，對雹云進行準確識別，找出合理的人工防雹作業部位，要時刻抓住作業時機，將冰雹出現的可能性降到最大，減輕冰雹災害造成的損失。

通常情況下，對快速發展或者在局部地區生成的單體回波要引起作業人員的關注，要對其進行密切關注，當雷達回波強度中心和放炮站之間的距離在70 km的范圍時，要同空域管理部門及時進行聯系，制定出一系列科學有效的防雹作業方案，作業人員和裝備要時刻處于隨時待命狀態。

冰雹云回波參數的判定：回波高度在一分鐘內增加了400 m或者回波強度在每分鐘之內平均上升了2 dbz，或零度層以上出現強回波；或云體正負溫度比大于1∶2。在進行人工防雹作業的過程中，作業部位要選擇在冰雹云體的前沿部位；同時，要確定上升氣流區域防雹作業時機及用彈量與雷達回波強度、回波頂面積和回波單體面積、溫度、回波性狀的關系。

4 結論

綜上所述，將冰雹天氣的雷達觀測要求與天氣雷達判別冰雹云回波參考特征進行結合，借助于雷達對海南省三亞市的回波進行分析，這種方法可以提前判斷出冰雹云。觀測人員一旦發現冰雹云回波特征，就要迅速開展人工防雹作業，從源頭上阻礙冰雹云進一步的發生、發展，將冰雹災害對農業生產的影響降到最低，從而更好地為農業生產服務。

參考文獻

[1]鄭國光，陳躍，王鵬飛，等.人工影響天氣研究中的關鍵問題[M].北京：氣象出版社，2005.

[2]孫國德，裴巨才.雷達識別雹云指標和防雹作業方法[J].山西氣象，2001（2）：32-37.

（責任編輯：趙中正）