2018年5月1日吉林省一次飛機人工增雨作業個例分析

崔紅,谷笑楠,李旭

摘要：吉林省位于中緯度歐亞大陸東部，每年春季受地理位置、地形結構、西風帶環流和天氣系統影響，干旱、多風，對春耕春播和森林防火非常不利。人工增雨作為防災減災的有效手段，已經得到社會的普遍關注和充分認可，人影工作者對增雨作業潛力準確地分析，及時把握作業時機，選擇適當的催化手段，是科學開展增雨作業的重要條件。本文使用云降水精細化分析處理系統（簡稱CPAS系統）中的相關產品，以吉林省2018年5月1日一次高空槽和切變線天氣過程飛機人工增雨作業為例，對作業需求、天氣形勢、云系結構和微物理特征、作業效果進行了詳細分析。

關鍵詞：增雨；CPAS模式；FY-2反演產品

中圖分類號： S423.9 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.18.083

1 需求分析

4月30日全國氣象干旱綜合檢測圖及吉林省氣象災害預警顯示（圖1），吉林省西部有輕度旱情，部分地區有中度旱情，全省森林草原火險等級均為3級。科學及時的開展人工增雨作業，是緩解旱情、降低森林火險等級，改善生態環境的有力保障。

2 天氣形勢和云系特征分析

2.1 天氣形勢分析

根據EC模式500hpa位勢高度和850hpa風場4月30日20時起報的5月1日08時預報分析（圖2），吉林省處于高空槽前偏北氣流控制之下，中東部存在氣旋，東部處于切變前部的西南急流中，有利于水汽輸送，地面對應低壓，系統將逐漸東移影響吉林省。

EC模式700hpa相對濕度和EC模式850hpa水汽通量（圖3）顯示，吉林省東部相對濕度達到70%以上，水氣輸送條件比較好，有利于降水的形成。

2.2 探空云分析

2018年5月1日08時探空云分析產品（圖4）顯示，吉林省東南部地區上空有云系覆蓋。長春0℃層高度在2615m，-10℃層高度在3701m；臨江0℃層高度在2665m，-10℃層高度在4082m，濕層深厚；延吉0℃層高度在2615m，-10℃層高度在4082m，為多層云結構；700hpa均以偏西風為主。

2.3 云系特征對比分析

利用FY2衛星反演產品（黑體亮溫）和MM5模式預報5月1日09云帶（圖5）進行對比：5月1日09時～13時，實況云系呈帶狀分布在吉林省的通化、白山、延邊地區，西南至東北走向，云層較為深厚，云體比較密實。將模式預報的幾個時次的云帶和FY2衛星云帶進行對比，云系均為自西南向東北方向移動，云帶的移向和移速相近，模式預報云帶與實況對應較好。因此，可以利用 MM5模式云預報對人工增雨潛力進行分析，指導飛機人工增雨作業。

2.4 云垂直結構分析

MM5模式預報5月1日09時-13時，吉林省東部地區一直有云帶維持，云層較厚，云體較密實，云頂較高，云底高度1800m，云頂高7000m，過冷水含量在0.1g/kg，主要集中在0～-20℃，過冷水層高度在2500～6000m，云中冰晶濃度為10個/L，含量較少，吉林省東南部地區典型時刻云系垂直結構顯示（圖6），云中存在一定的過冷水，過冷水范圍較大。綜上分析，云系影響區域有一定的增雨作業潛力。

3 作業效果分析

3.1 作業概況

新舟60增雨飛機5月1日08：35從長春龍嘉機場起飛，本場溫度為11℃，起飛后爬升至4500米，0℃高度為1800米，云底高度為3200米。9：21經雙陽、磐石、梅河進入通化、柳河第一作業區，下降高度至3900米并開始作業，作業云層溫度-8℃，機翼出現結冰，空中較顛簸，冰晶離子增多。10：01進入靖宇、撫松、白山第二作業區，保持高度3900米繼續作業，作業云層溫度-8℃，作業區內最大云粒子濃度350個/cm3，最大液態水含量0.4g/cm3，10：40完成第二作業區作業。飛機于11：22進入汪清、延吉、龍井第三作業區，作業高度為3900米，作業云層溫度：-11℃，作業前半段最大云粒子濃度300個/cm3，最大液態水含量0.2g/cm3；作業后半段基本處于第二層云云頂，由于飛機在山區飛行，故未下降飛行高度，催化劑從云頂向下播撒入云中，飛行至敦化作業結束后返回長春龍嘉機場（飛行軌跡見圖7）。

整個飛行過程中，影響云系為冷云，作業高度處于3900米以上，作業方式選擇垂直于高空風水平耕云式穿飛，焰條播撒時間為09：21～12：21，用量為19支，焰彈播撒時間為09：36～11：44，用量為183枚，催化劑播撒充分。

3.2 作業效果

根據5月1日08時臨江站探空數據插值得到作業高度上（3900m）的風向風速為西南風20m/s。將每段飛行軌跡作為催化線源，假設催化影響時間為三小時，計算得到作業影響區，并在垂直于系統移動方向影響區上下約10公里確定對比區，由于第一作業區與第二作業區在同一直線上并相鄰較近，故第二作業區的對比區選擇在第二作業區的左側，見圖8。

作業影響區和對比區降水量：

第一作業區：作業影響區面積2990.78平方公里，平均雨量 0.25毫米，總降水量74，77萬噸；對比區面積2990.78平方公里，平均雨量0.22毫米，總降水量65.94萬噸；增雨量約 8.97萬噸。

第二作業區：作業影響區面積5451.23平方公里，平均雨量0.18毫米，總降水量98.12萬噸；對比區面積5451.23平方公里，平均雨量0.15毫米，總降水量82.36萬噸；增雨量約16.35萬噸。

第三作業區：處于系統云系邊緣，由于作業條件不好，導致作業效果欠佳。

4 結語

通過對本次個例天氣形勢、云系特征、增雨潛力、作業實況、作業效果等分析，得到如下結論：本次作業過程，天氣形勢為高空槽和風切變共同作用，低空有水汽輸送，水汽、動力條件較好；飛機作業云系處于發展階段，云層較深厚，云體較為密實，云中含有一定的過冷水，過冷水范圍較大，冰晶含量較少，增雨潛力較好；飛機作業處于系統云系邊緣時，作業效果欠佳。

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作者簡介：崔紅，本科學歷，工程師，研究方向：人工影響天氣。