多普勒天氣雷達(dá)資料在人工增雨作業(yè)中的技術(shù)應(yīng)用

熊偉+孫叢

摘 要：沈陽(yáng)市遼中地區(qū)應(yīng)用的多普勒天氣雷達(dá)強(qiáng)回波跟蹤顯示系統(tǒng)，目的是提高對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)警、監(jiān)測(cè)、服務(wù)工作的效率，通過(guò)對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的分析和提取，得到更加清晰的強(qiáng)回波圖像，從而為本地短時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警、人工增雨等工作提供更詳細(xì)的科學(xué)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：人工增雨；雷達(dá)；技術(shù)應(yīng)用

我國(guó)是氣象災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家，氣象災(zāi)害尤其是干旱災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展具極大的破壞力。經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，氣象災(zāi)害造成的損失就越大。近年來(lái)，我國(guó)許多地方都遭受了極端天氣的破壞，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了極大地威脅，人工影響天氣可以增加空中降水，是減輕和防御氣象災(zāi)害、促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的有效措施。改變了中國(guó)幾千年來(lái)農(nóng)民“靠天吃飯”的被動(dòng)局面局。應(yīng)根據(jù)科學(xué)知識(shí)、利用科學(xué)數(shù)據(jù)、科學(xué)統(tǒng)一作業(yè)，充分利用多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)。

一、人工增雨作業(yè)

1.人工增雨技術(shù)相關(guān)概念

人工增雨技術(shù)是根據(jù)云層的情況如：云層高度、云層厚度、云層濃度、云層范圍等，向云體播散干冰、丙烷、碘化鹽、碘化鉛、間苯三酚、四聚乙醛、硫化亞鐵、食鹽、尿素、氯化鈣和水霧等，目的是改變?cè)企w的大小、分布方向等，促使大雨滴或冰晶的生成，使更多的云轉(zhuǎn)化為雨水，或者在一定范圍內(nèi)促進(jìn)大氣的上升運(yùn)動(dòng)，使云體增大以得到更多降水。

2.人工增雨技術(shù)國(guó)內(nèi)研究

現(xiàn)代人工增雨活動(dòng)始于1946年，60多年來(lái)一直受到各國(guó)政府和公眾的重視，其科學(xué)理論已被大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究和外場(chǎng)試驗(yàn)所證實(shí)。 人工增雨一般有空中和地面兩種作業(yè)方式。遼中區(qū)作為沈陽(yáng)市主要農(nóng)業(yè)示范區(qū)，對(duì)抗旱情是我區(qū)的主要任務(wù)。遼中區(qū)火箭人工增雨始于2002年，為了緩解我區(qū)農(nóng)業(yè)旱情，我區(qū)主要采用地面打火箭彈方式，來(lái)實(shí)施人工增雨作業(yè)。

在進(jìn)行人工增雨作業(yè)前，選擇有利的作業(yè)地點(diǎn)、作業(yè)云系、作業(yè)時(shí)機(jī)、及催化劑量是火箭人工增雨成功的關(guān)鍵。充分利用“天時(shí)”“地利”，抓住時(shí)機(jī)及時(shí)降雨。

3.人工增雨技術(shù)國(guó)外研究

目前，全世界有20多個(gè)國(guó)家開展了人工影響天氣的工作，美國(guó)、俄羅斯、以色列、烏克蘭等國(guó)家的一些地區(qū)通過(guò)長(zhǎng)期深層次的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，應(yīng)用了結(jié)合當(dāng)?shù)卦朴晏攸c(diǎn)的人工增雨技術(shù)，提高了人工增雨的有效率。其中，以色列于20世紀(jì)中期在其北部地區(qū)開展了飛機(jī)人工增雨計(jì)劃，得到了理想的效果，又于1975年開始了以增加水資源為目的的人工增雨作業(yè)計(jì)劃，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，緩解了該地區(qū)的旱情。

4.適合作業(yè)的天氣系統(tǒng)和云系

根據(jù)遼中區(qū)的地形和我區(qū)火箭增雨作業(yè)實(shí)踐，結(jié)合雷達(dá)資料分析、論證，適合遼中區(qū)火箭人工增雨作業(yè)的云系有以下幾類：

春季農(nóng)田抗旱增雨作業(yè)，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(tǒng)。

應(yīng)對(duì)夏季旱情，增雨作業(yè)主要選擇高空槽、低空切變與其相配合的地面天氣系統(tǒng)是江淮氣旋北上、河套低壓倒槽、副高后部降雨帶、臺(tái)風(fēng)減弱的低氣壓等比較強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)。

二、多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)

1.多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)概念

多普勒雷達(dá)，又名脈沖多普勒雷達(dá)，是一種利用多普勒效應(yīng)來(lái)探測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的雷達(dá)。1842年，奧地利物理學(xué)家J·C·多普勒發(fā)現(xiàn)，當(dāng)波源和觀測(cè)者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀測(cè)者接受到的波的頻率和波源發(fā)來(lái)的頻率不同，這種現(xiàn)象被稱為多普勒效應(yīng)。波源和觀測(cè)者相互接近時(shí)，接受到的頻率升高； 兩者相互離開時(shí)，則降低。多普勒雷達(dá)就是利用這種多普勒效應(yīng)制造而成的一種脈沖雷達(dá)。脈沖多普勒雷達(dá)含有距離波門電路、單邊帶濾波器、主波束雜波抑制電路和檢測(cè)濾波器組，能較好地抑制地物干擾。脈沖多普勒雷達(dá)可用于機(jī)載預(yù)警、機(jī)載截?fù)簟C(jī)載導(dǎo)航、低空防御、火控、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、導(dǎo)彈引導(dǎo)、靶場(chǎng)測(cè)量、衛(wèi)星跟蹤和氣象探測(cè)等方面。

多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)是一種探測(cè)工具，主要在測(cè)量云、降雨和各種強(qiáng)對(duì)流天氣等方面發(fā)揮重要的作用。多普勒的工作原理是測(cè)定散射體相對(duì)于雷達(dá)的速度，監(jiān)控在一定條件下反演出大氣風(fēng)場(chǎng)、氣流垂直速度以及湍流情況等。這對(duì)監(jiān)測(cè)強(qiáng)對(duì)流天氣等具有重要意義。

2.目標(biāo)云的判別和跟蹤

多普勒天氣雷達(dá)是將所有探測(cè)到的回波強(qiáng)度都顯示到一張資料圖上，數(shù)據(jù)繁雜難以分析，分辨度不高，遼中地區(qū)多普勒天氣雷達(dá)強(qiáng)回波跟蹤顯示系統(tǒng)通過(guò)對(duì)雷達(dá)回波資料的數(shù)據(jù)分析處理，目前可以將多普勒天氣雷達(dá)探測(cè)到的周邊百公里內(nèi)的回波強(qiáng)度提取出來(lái)，可以在系統(tǒng)生成的圖片上直觀地看到特定強(qiáng)度的雷達(dá)回波所在的位置，工作人員在看圖時(shí)對(duì)回波強(qiáng)度一目了然，從而達(dá)到對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的實(shí)時(shí)監(jiān)視和實(shí)時(shí)跟蹤，同時(shí)通過(guò)對(duì)云圖的連續(xù)播放，還能推算回波的移向移速和演變趨勢(shì)。在增雨作業(yè)中，能夠迅速判斷適宜作業(yè)的位置，能夠及時(shí)通知增雨作業(yè)人員迅速趕往適合的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，提高了增雨作業(yè)的有效率。在夏季出現(xiàn)較強(qiáng)回波的時(shí)候，還能夠?qū)?qiáng)回波進(jìn)行跟蹤，監(jiān)視其移動(dòng)路徑和發(fā)展趨勢(shì)，提前對(duì)移動(dòng)路徑上的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）進(jìn)行預(yù)警，提高預(yù)警、增雨作業(yè)效果。

3.多普勒雷達(dá)重要意義

多普勒雷達(dá)是目前世界上最先進(jìn)的雷達(dá)系統(tǒng)，有“超級(jí)千里眼”之稱。相較于傳統(tǒng)天氣雷達(dá)，多普勒雷達(dá)能夠監(jiān)測(cè)到位于垂直地面8-12公里的高空中的對(duì)流云層的生成和變化，判斷云的移動(dòng)速度，其產(chǎn)品信息達(dá)72種，天氣預(yù)報(bào)的精確度比以前將會(huì)有較大提高。

三、結(jié)語(yǔ)

多普勒雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用是我國(guó)氣象事業(yè)的一大歷史性創(chuàng)舉，多普勒天氣雷達(dá)在人工增雨作業(yè)中的技術(shù)應(yīng)用，大大提高了增雨作業(yè)的實(shí)效性，對(duì)緩解我區(qū)旱情起了極大作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王令.多普勒天氣雷達(dá)及其應(yīng)用：江西氣象科技，1999.

[2]多普勒天氣雷達(dá)的重要意義.中國(guó)百科網(wǎng).

作者簡(jiǎn)介：熊偉，遼寧省沈陽(yáng)市遼中區(qū)氣象局 人工影響天氣辦公室主任。endprint