基于多普勒雷達的火箭增雨作業效果分析

王周翔，劉野軍，崔紅，汪曉梅，孫海燕

（1.吉林省人工影響天氣辦公室；2.中國氣象局吉林省人民政府人工影響天氣聯合開放實驗室；3.吉林省氣象服務中心，吉林長春130062）

基于多普勒雷達的火箭增雨作業效果分析

王周翔1,2，劉野軍3，崔紅1,2，汪曉梅1,2，孫海燕1,2

（1.吉林省人工影響天氣辦公室；2.中國氣象局吉林省人民政府人工影響天氣聯合開放實驗室；3.吉林省氣象服務中心，吉林長春130062）

本文選取了2009年8月17日～19日吉林省一次降水過程，針對白山地區火箭增雨作業的效果進行分析。利用白山多普勒雷達，結合自動雨量站數據進行人工增雨效果物理檢驗分析，對比作業前后雷達回波特征變化及地面降水變化情況，得出此次火箭增雨作業有效。

火箭增雨；多普勒雷達；效果分析

人工影響天氣包括增雨雪、防雹、消雨、消霧、防霜等工作。開展人工增雨和防雹作業，科學利用空中云水資源，預防或減輕干旱冰雹災害，對于緩解我國水資源緊缺狀況和防災減災具有重要的現實意義。人工增雨效果檢驗是人工增雨工作中的必要環節，但由于存在作業影響區的確定、作業區自然降水情況的估測等不確定因素，也使人工增雨效果檢驗成為人工增雨工作中的一個世界性科學難題。國內外許多工作者開展了人工增雨效果檢驗的研究工作，取得了顯著的研究成果。目前，人工增雨效果檢驗大致分為三類：統計檢驗、模式檢驗和物理檢驗。人工增雨效果物理檢驗是利用探測設備觀測作業前后云中情況及地面降水情況，進行對比，以說明作業效果。人工增雨效果物理檢驗方法彌補了統計檢驗方法的研究周期長等不足，且隨著各種高新探測設備的不斷發展，物理檢驗方法發展很快。本文利用物理檢驗方法，從雷達回波特征變化、地面降水變化等方面，對2009年8月17～19日白山地區的一次火箭增雨作業效果進行了分析。

1 作業及地面降水情況

2009年8月17～19日，吉林省受高空槽影響，全省范圍內自西向東經歷了一次中雨過程。19日8：00～20：00，吉林省從高層到低層溫度露點差基本都在4℃以內，水汽條件非常好，有利于組織人工增雨作業，白山地區于19日13～16時開展了地面火箭人工增雨作業。通過對自動雨量站數據分析，作業前，12～13時作業區地面平均降水量為1.47毫米。作業期間，13～14時作業區地面平均降水量為1.87毫米，14～15時作業區地面平均降水量為4.67毫米，15～16時作業區地面平均降水量為5.08毫米（見表1）。作業后地面小時雨量逐漸增加，明顯大于作業前。

表1 作業前后作業區域小時雨量

2 作業前后雷達回波特征變化分析

圖1 作業前后不同時刻PPI雷達回波圖(a)13∶02(b)14∶00(c)15∶03(d)16∶01

圖2 作業前后不同時刻RHI雷達回波圖(a)13∶02(b)14∶00(c)15∶03(d)16∶01

在多普勒雷達平面位置顯示（PP I）圖像上，作業前作業區雷達回波較分散，強度20～25d B z，有一些面積較小、強度不強的塊狀回波（圖1a）；開始作業后，作業區雷達回波發展成片狀，無塊狀回波，強度稍有增加，降水回波區（15d B z以上回波區）面積增大（圖1b）。從15∶03和16∶01的圖像上也可看出，作業區降水回波區面積較作業前增大（圖1c,1d）。

多普勒雷達距離高度顯示（R H I）圖像上，作業前回波頂高5千米左右（圖2a），作業開始后，回波頂高有所增加，達到6～7千米（圖2b、2c、2d）。降水強回波區高度2～3千米，且面積較小，降水回波未及地，地面幾乎無降水（圖2a）。作業開始后，14∶00的R H I圖像上，10d B z以下回波區厚度較作業前增加，降水回波區面積較作業前增大且及地，地面開始出現降水（圖2b）。15∶03的R H I圖像上，10d B z以下回波區厚度較14∶00的減小，降水回波及地，且面積繼續增大，地面降水增大（圖2c）。16∶01的R H I圖像上，10d b z以下回波區厚度繼續減小，降水回波面積繼續增大，地面降水繼續增大（圖2d）。對比前面的地面降水變化分析可以看出，作業前后降水回波變化與地面降水變化一致。

相關研究表明，強度小于10d B z的雷達回波層為冰晶層。作業前冰晶層較薄（圖2a），火箭作業播撒A g I催化劑后產生大量冰晶，云中冰晶顯著增加，冰晶層明顯加厚（圖2b、2c）。大量冰晶消耗云中過冷水，長大形成降水粒子，導致地面降水的增加，隨著時間變化，冰晶逐漸消耗，冰晶層變薄（圖2d），地面降水逐漸增加。

3結語

通過對2009年8月17～19日白山地區的火箭增雨作業效果進行分析，得到如下結論：火箭作業后，作業區地面降水量明顯增加；分析PP I圖像得到作業后回波強度增加，降水回波面積增大。分析PP I圖像得到作業前云中冰晶層較薄，由于火箭作業播撒A g I，云中產生大量冰晶，作業初期冰晶層明顯增厚，隨著云系發展冰晶消耗云中過冷水，冰晶減少冰晶層逐漸變薄，降水回波面積逐漸增大，地面降水逐漸增加；綜合地面降水和雷達回波變化分析，此次火箭增雨作業有效。

[1]房彬,王吉宏,楊文霞.人工增雨效果檢驗進展.安徽農業科學[J]. 2010,38(13)∶6756-6758.

[2]陳寶君,李愛華,吳林林,孫永濤.暖底對流云催化的微物理和動力效應的數值模擬.大氣科學[J].2016,40 (02)∶271-288.

P481

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.13.052

王周翔，碩士，工程師，研究方向：人工影響天氣、氣象。