吉林省飛機(jī)增雨作業(yè)典型個(gè)例分析

于翠紅+王嘵娜+崔紅+李旭+王旗

摘要：2015年吉林省中西部地區(qū)春旱嚴(yán)重，吉林省人工影響天氣辦公室積極組織開展飛機(jī)增雨作業(yè)，為緩解中西部地區(qū)旱情、保障農(nóng)業(yè)春耕生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。本文選取2015年5月12日7時(shí)飛機(jī)人工增雨作業(yè)個(gè)例，對(duì)干旱監(jiān)測(cè)、天氣形勢(shì)、作業(yè)條件、作業(yè)方案、作業(yè)前后對(duì)比以及效果評(píng)估等進(jìn)行詳細(xì)分析。此次增雨作業(yè)，作業(yè)區(qū)內(nèi)雷達(dá)回波強(qiáng)度和覆蓋面積均有所增強(qiáng)，降水量也在作業(yè)后明顯增大，作業(yè)區(qū)普降小到中雨，局部地區(qū)出現(xiàn)大雨。利用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的方法對(duì)此次增雨作業(yè)進(jìn)行了效果分析，計(jì)算得到此次增雨作業(yè)影響區(qū)面積為21678.38 km2，3小時(shí)增加降水量264357.2m3。

關(guān)鍵詞：春旱；飛機(jī)增雨；效果評(píng)估

中圖分類號(hào)： P481 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.02.046

吉林省是農(nóng)業(yè)大省，每年春季正值春耕播種時(shí)節(jié)，此時(shí)受地理位置、地形結(jié)構(gòu)及大氣環(huán)流的影響，我省多為干燥、多風(fēng)的氣候條件，這對(duì)農(nóng)業(yè)春耕播種十分不利。2015年4月，吉林省氣溫高，降水偏少，風(fēng)力大，土壤失墑加快，吉林省人工影響天氣辦公室密切監(jiān)視天氣，抓住有利時(shí)機(jī)，多次開展人工增雨作業(yè)，降低了森林草原火險(xiǎn)等級(jí)，為當(dāng)年農(nóng)業(yè)春耕生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。

本文主要針對(duì)2015年5月12日在吉林省中西部地區(qū)開展的飛機(jī)增雨作業(yè)進(jìn)行了深入的分析，此次飛機(jī)增雨作業(yè)效果明顯，作業(yè)影響區(qū)普降小到中雨，局部地區(qū)出現(xiàn)大雨，作業(yè)影響區(qū)面積約為21678.38km2，作業(yè)區(qū)平均雨量14.2mm，共增水264357.2m3。主要結(jié)合衛(wèi)星、雷達(dá)、降水等探測(cè)數(shù)據(jù)以及人影模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品，對(duì)此次作業(yè)進(jìn)行了分析，并對(duì)作業(yè)效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

1 作業(yè)條件監(jiān)測(cè)

1.1 干旱監(jiān)測(cè)

根據(jù)國家氣候中心發(fā)布的資料顯示，2015年吉林省平均氣溫比往年同期明顯偏高，吉林全省平均氣溫比往年高4℃以上，吉林省大部分地區(qū)降水量比往年同期少50%～80%；截至2015年5月7日吉林中西部地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)輕旱現(xiàn)象。

1.2 天氣形勢(shì)

根據(jù)T639模式2015年5月10日08時(shí)起報(bào)的5月12日14時(shí)的海平面氣壓和850hPa風(fēng)場(chǎng)疊加情況（如圖1）可見，有較強(qiáng)的冷鋒控制吉林和遼寧地區(qū)，吉林省位于冷鋒鋒前，有利于降水，吉林省主要受偏南風(fēng)控制。

根據(jù)T639模式2015年5月10日08時(shí)起報(bào)的5月12日08時(shí)的比濕、垂直速度、風(fēng)場(chǎng)疊加情況（如圖2）可見，12日過程有較好的水汽和上升氣流支撐，降水條件較好。

1.3人影模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品分析

1.3.1 作業(yè)條件監(jiān)測(cè) 根據(jù)國家人影中心云反演產(chǎn)品分析顯示，吉林省中西部地區(qū)有云系覆蓋，云頂溫度最低約為-40℃，光學(xué)厚度最大可達(dá)36，液水含量充沛。

圖3 （a）云水（填色陰影）、冰晶（紅色等值線）、等溫線（紫色等值線），（b）雪+霰（填色陰影）、雨（紅色等值線）、等高線（紫色等值線）

1.3.2 作業(yè)潛力預(yù)報(bào) 云體垂直結(jié)構(gòu)分析顯示：5月 12日 8時(shí)～13日 8時(shí)，過冷水主要位于 0℃～-20℃層（高度在 2500～5500m）之間，過冷水分布不均，冰晶含量較少，有一定的增雨潛力。

5月12日8時(shí)～13日8時(shí)，各時(shí)段增雨潛力預(yù)報(bào)，如圖4。

2 作業(yè)方案設(shè)計(jì)及作業(yè)情況

根據(jù)天氣形勢(shì)分析及人影模式預(yù)報(bào)結(jié)果，2015年5月12日我省受冷鋒影響，將有一次明顯的降水過程，5月12日8時(shí)至5月13日8時(shí)，我省有分布不均的過冷水存在，有一定的增雨潛力。綜上，吉林省人影辦在5月12日開展人工增雨作業(yè)，緩解我省中西部地區(qū)的旱情。

2.1 航線設(shè)計(jì)（如圖5）

計(jì)劃在2015年5月12日早晨7：00開始增雨作業(yè)，增雨飛機(jī)從長(zhǎng)春龍嘉機(jī)場(chǎng)出發(fā)，依次經(jīng)過通榆、扶余、長(zhǎng)嶺、德惠后返回，總航程為687km，預(yù)計(jì)作業(yè)3個(gè)小時(shí)。

2.2 作業(yè)實(shí)況監(jiān)測(cè)

此次作業(yè)選擇在降雨過程前期進(jìn)行，主要對(duì)有增雨潛力的目標(biāo)區(qū)或其上風(fēng)方云區(qū)用碘化銀煙條和液態(tài)二氧化碳進(jìn)行人工催化，當(dāng)日7：26，作業(yè)飛機(jī)從長(zhǎng)春龍嘉機(jī)場(chǎng)起飛，8：00左右在通榆、扶余、長(zhǎng)嶺、德惠等地實(shí)施催化作業(yè)，作業(yè)高度在3500～3700m之間，作業(yè)溫度在-1℃～-5℃，作業(yè)播撒碘化銀1250g、液態(tài)二氧化碳60L。

3 作業(yè)前后對(duì)比

3.1 雷達(dá)回波變化

如下圖所示，在未開展催化作業(yè)前，如圖6（a），作業(yè)影響區(qū)內(nèi)雷達(dá)回波強(qiáng)度較低或無明顯回波；在開展催化作業(yè)后半小時(shí)，如圖6（b），作業(yè)影響區(qū)內(nèi)雷達(dá)回波明顯增強(qiáng)；在開展催化作業(yè)后1.5小時(shí)，如圖6（c），作業(yè)影響區(qū)內(nèi)大部分都有雷達(dá)回波覆蓋。

3.2 雨量變化

如圖7所示，為作業(yè)區(qū)自動(dòng)站小時(shí)雨量走勢(shì)，圖中曲線代表溫度變化情況，柱狀圖代表降水量變化情況。

從所選取的作業(yè)影響區(qū)內(nèi)上述觀測(cè)站的雨量觀測(cè)數(shù)據(jù)來看，催化作業(yè)開始之后，雨量明顯增加，且在催化作業(yè)結(jié)束后，即5月12日11：00以后也出現(xiàn)雨量增加的趨勢(shì)，圖7（a）、（b）中方框內(nèi)為作業(yè)過程中雨量增加情況，圖7（c）方框內(nèi)為作業(yè)結(jié)束后該站點(diǎn)雨量增加的情況。

4 效果評(píng)估

本文選擇統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法進(jìn)行效果評(píng)估，這種方法的優(yōu)勢(shì)是能夠給出在一定置信水平下效果大小的具體數(shù)值。

4.1前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

在統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)前期首先要對(duì)作業(yè)日期（2015年5月12日）的雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取并進(jìn)行雨量網(wǎng)格插值；然后，根據(jù)當(dāng)日8：00長(zhǎng)春站的探空數(shù)據(jù)（文中利用了2780m和5370m的探空數(shù)據(jù)）插值得到臨近作業(yè)高度（3500m）的風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)；最后根據(jù)實(shí)際航線，編制飛機(jī)路徑文件，包括站號(hào)、站名、緯度、經(jīng)度。endprint

4.2 聚類運(yùn)算

計(jì)算聚類與相關(guān)系數(shù)：

經(jīng)計(jì)算，此次增雨過程可分為9個(gè)聚類，且每個(gè)聚類與聚類之間的相關(guān)系數(shù)如圖8所示。

4.3 作業(yè)范圍確定

經(jīng)過影響區(qū)插值和作業(yè)區(qū)計(jì)算，得到航線附近小片陰影區(qū)域?yàn)橛绊憛^(qū)（涵蓋聚類6、7、8的部分區(qū)域），陰影面積較大區(qū)域?yàn)榫彌_區(qū)，深色站點(diǎn)為相應(yīng)的對(duì)比站點(diǎn)，計(jì)算得到作業(yè)影響區(qū)面積為21678.38km2。

4.4增雨效果評(píng)估

單次增雨作業(yè)的效果等于所有分區(qū)計(jì)算結(jié)果的累計(jì)，有增雨效果的區(qū)域主要集中在作業(yè)影響區(qū)，包括聚類6、7、8的部分區(qū)域，計(jì)算結(jié)果如圖10所示：

由上圖作業(yè)效果累計(jì)結(jié)果可見，2015年5月12日的增雨飛行作業(yè)實(shí)測(cè)降雨量為264357.2m3，估計(jì)降雨量為254308.5m3，絕對(duì)增雨量為10048.64m3，相對(duì)增雨率為3.9514%，三個(gè)影響區(qū)的顯著性水平均≥0.05。

5 結(jié)論

受冷鋒影響，2015年5月12日吉林省有降水過程，中西部旱區(qū)液水含量充沛，5月12日08時(shí)～5月13日08時(shí)，吉林省大部有云系覆蓋，過冷水分布不均，冰晶含量較少，有一定的增雨潛力。

綜合天氣形勢(shì)及人影模式產(chǎn)品，5月12日7時(shí)吉林省人影辦在吉林省中西部地區(qū)開展飛機(jī)增雨作業(yè)，作業(yè)高度為3500～3700m，作業(yè)溫度在-1℃～-5℃，航程為687km，航行3個(gè)小時(shí)。

從作業(yè)前后雷達(dá)回波變化和作業(yè)區(qū)自動(dòng)站雨量走勢(shì)可以看到，此次飛機(jī)增雨作業(yè)區(qū)內(nèi)雷達(dá)回波強(qiáng)度和覆蓋面積均有所增強(qiáng)，降水量也在作業(yè)后明顯增大，作業(yè)區(qū)普降小到中雨，局地出現(xiàn)大雨。利用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的方法對(duì)此次增雨作業(yè)進(jìn)行了效果分析，計(jì)算得到此次增雨作業(yè)影響區(qū)面積為21678.38km2，實(shí)測(cè)降雨量為264357.2m3，估計(jì)降雨量為254308.5m3，絕對(duì)增雨量為10048.64m3，相對(duì)增雨率為3.9514%，三個(gè)影響區(qū)的顯著性水平均≥0.05。2015年5月12日7時(shí)吉林省飛機(jī)增雨作業(yè)效果顯著，為減輕吉林省中西部地區(qū)春旱發(fā)揮了重要作用。

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