阿克蘇地區(qū)冰雹天氣特征與防雹技術(shù)探討

鄧志強(qiáng) 吳萍 王擁政

摘要 本文分析了阿克蘇地區(qū)的冰雹天氣成因和特征（冰雹天氣的形成原因、地理分布特征、時(shí)空統(tǒng)計(jì)特征、雹云路徑分布特征），以及人影防雹作業(yè)中的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)（雹云的識(shí)別、防雹作業(yè)技術(shù)），并對(duì)阿克蘇地區(qū)人工防雹工作進(jìn)行了綜合探討，為保障當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞 冰雹;地理時(shí)空特征;路徑特征;防雹技術(shù);經(jīng)驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：P457.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2020）07–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.07.040

Discussion on Hail Weather Characteristics and hail suppression technology in Aksu Area

DENG Zhi-qiang et al （Peoples office of Aksu District， Akesu， Xinjiang 843000）

Abstract In this paper， the characteristics of hail prevention in Aksu are analyzed， and the characteristics of hail prevention， weather and weather are summarized It has played a certain role in hindering local agricultural production and improving social and economic benefits.

Key words Hail; Geographical space-time characteristics; Path characteristics; Hail suppression technology; Experience

新疆阿克蘇地區(qū)包括阿克蘇市、溫宿縣、烏什縣、柯坪縣、阿瓦提縣、庫(kù)車(chē)市、新和縣、沙雅縣、拜城縣，是南疆重要的糧、棉產(chǎn)區(qū)。因特殊的地理環(huán)境，冰雹天氣經(jīng)常發(fā)生，雹災(zāi)給阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了很大的損失。掌握當(dāng)?shù)乇⑻鞖獾囊恍┮?guī)律特征，對(duì)阿克蘇地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)工作有重要意義。

1 阿克蘇地區(qū)的冰雹成因和特征

1.1 阿克蘇地區(qū)冰雹天氣的形成原因

阿克蘇地區(qū)冰雹天氣影響因素主要來(lái)源于：（1）在巴爾喀什湖附近生成的地面中尺度高壓，其前部有時(shí)伴有局地地面鋒生現(xiàn)象，天氣系統(tǒng)自西向東進(jìn)入新疆后向東、東南方向移動(dòng)，造成了沿天山一帶、阿克蘇地區(qū)的冰雹天氣;（2）巴爾喀什湖以北存在一個(gè)強(qiáng)大的鋒面氣旋，在氣旋南部的中亞地區(qū)不斷有中尺度高壓從巴爾喀什湖南部東移進(jìn)入新疆，中尺度高壓前部伴有明顯的冷鋒，這種類(lèi)型的中尺度高壓常常造成伊犁河谷以南的天山西部到中部的冰雹天氣;（3）在南疆西部的喀什、阿克蘇地區(qū)為一中尺度高壓，14∶00最為強(qiáng)盛，這一中尺度高壓常造成喀什、阿克蘇地區(qū)的冰雹天氣。

1.2 阿克蘇地區(qū)冰雹的地理分布特征

1.2.1 阿克蘇地區(qū)地理特征 阿克蘇地區(qū)位于天山山脈南麓，塔克拉瑪干沙漠北緣，地勢(shì)北高南低，發(fā)源于天山山區(qū)的阿克蘇河、臺(tái)蘭河、渭干河和庫(kù)車(chē)河，在山區(qū)自西向東分布著，這些河流自北向南流淌，形成的各支流最終匯入阿克蘇地區(qū)南部的塔里木河，由這些河流沖積而成的流域灌區(qū)平原分布于阿克蘇地區(qū)的七縣兩市，形成了南疆重要的農(nóng)作物區(qū)。在這些河流的主干支流上分布著大小不一的十幾個(gè)水庫(kù)，這些水域與山體、農(nóng)田、洼地、堿灘、河流交錯(cuò)分布，形成了阿克蘇地區(qū)地表、地形性質(zhì)復(fù)雜的特征。

1.2.2 阿克蘇地區(qū)冰雹的地理分布特征 在西風(fēng)帶的作用下，當(dāng)有產(chǎn)生冰雹天氣的觸發(fā)因子（切變、冷鋒、強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)等）入侵時(shí)，配合當(dāng)?shù)氐匦卧斐傻臒岣?dòng)力和低空豐富的水汽供應(yīng)，在適合的情況下非常有利于冰雹天氣的發(fā)生、發(fā)展。阿克蘇地區(qū)冰雹的地理分布特征為：（1）天山是冰雹的主要發(fā)源地，對(duì)流云在山區(qū)受地形動(dòng)力作用形成后，沿山脈的走向分布，經(jīng)過(guò)山區(qū)溝谷、河流、水庫(kù)時(shí)不斷增強(qiáng)，逐漸發(fā)展成雹云;（2）雹云在翻山時(shí)，移向會(huì)突轉(zhuǎn)并加速移向下風(fēng)方的平原區(qū)，由于地勢(shì)北高南低，地表性質(zhì)差異大，使對(duì)流云在移經(jīng)山腳一帶和平原的河流、水域、洼地附近時(shí)易增強(qiáng)，形成雹云或降雹;（3）受地形影響，雹云在向東移動(dòng)的過(guò)程中，形成的回波強(qiáng)度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱、降雹時(shí)斷時(shí)續(xù)、雹擊帶長(zhǎng)的雹云發(fā)展和降雹特征。這些特征說(shuō)明地形的熱力作用和低空豐富的水汽條件是阿克蘇地區(qū)冰雹形成的重要因素。

1.3 阿克蘇地區(qū)冰雹的時(shí)空統(tǒng)計(jì)特征

阿克蘇地區(qū)是新疆冰雹災(zāi)害較嚴(yán)重的區(qū)域，每次冰雹天氣過(guò)程基本上集中出現(xiàn)在一個(gè)縣或相鄰的多個(gè)縣。從阿克蘇地區(qū)已統(tǒng)計(jì)的多年年冰雹資料分析，雹日的年變化范圍比較大，系統(tǒng)性冰雹過(guò)程出現(xiàn)在4—7月，較大范圍的降雹主要集中在5—6月;局地冰雹一般在4—9月出現(xiàn)，集中于5—8月，較強(qiáng)的降雹天氣主要出現(xiàn)在7—8月。從雹日的日變化情況來(lái)看，日降雹多發(fā)時(shí)段為16∶00～20∶00。

1.4 阿克蘇地區(qū)冰雹云路徑分布特征

冰雹從西到東大致有多—少相間隔的區(qū)域分布特征，這種分布特征與主要影響阿克蘇地區(qū)降水的天氣系統(tǒng)、地形有著密切關(guān)系。根據(jù)多年雷達(dá)觀測(cè)資料發(fā)現(xiàn)，雹云的移動(dòng)路徑分布主要有西北—東南、西北—東—東南、西南—東北、南—東北（塔里木河域—庫(kù)車(chē)市種羊場(chǎng)）。

2 人影防雹作業(yè)中的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)

2.1 冰雹云的識(shí)別

2.1.1 雷達(dá)識(shí)別冰雹云 由于冰雹天氣過(guò)程發(fā)展迅速，生命史短，通過(guò)雷達(dá)的探測(cè)可以及時(shí)準(zhǔn)確地了解發(fā)展情況，為防雹作業(yè)指揮人員進(jìn)行科學(xué)決策提供指導(dǎo)依據(jù)。根據(jù)理論學(xué)習(xí)和雷達(dá)觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)分析，將雷達(dá)識(shí)別冰雹云的技巧方法大致概括為3類(lèi)：（1）回波形態(tài)識(shí)別： a.帶狀回波：由幾個(gè)相連或略有分離的單體組成，呈條帶狀或“人”字的形態(tài)分布，冰雹就在“人”字頂端或條帶中的強(qiáng)回波處出現(xiàn);b.渦旋狀回波：由幾個(gè)單體合并發(fā)展而成，最強(qiáng)回波區(qū)是主要降雹部位;c.鉤狀回波：鉤狀強(qiáng)回波區(qū)常是冰雹所在的區(qū)域;d.“V”形缺口：雷達(dá)在做低仰角掃描時(shí)，電磁波在大雹區(qū)受到強(qiáng)烈衰減時(shí)出現(xiàn)的特征回波;e.在RHI 圖上雹云常形成“穹窿回波”“高位強(qiáng)回波核”等形態(tài)特征。（2）雷達(dá)回波參數(shù)識(shí)別：a.冰雹云回波頂高度越高則對(duì)流越旺盛;b.云體中上層的“強(qiáng)回波核”，頂高和冷區(qū)厚度是一個(gè)關(guān)鍵的雹云判別參數(shù)，頂高越高、負(fù)溫區(qū)越厚越有益于冰雹的成長(zhǎng);c.回波強(qiáng)度值越大，降雹造成的災(zāi)害越嚴(yán)重。（3）綜合判別定量指標(biāo)：a.在回波外形結(jié)構(gòu)上具有（1）中所述的形態(tài)特征;b.回波強(qiáng)度大于50 dBz;c.回波頂高度大于8 km;d.強(qiáng)回波核（30 dbz）頂高度大于6 km。符合上述條件即可判別為具有發(fā)展?jié)搫?shì)的冰雹云，可進(jìn)行消雹作業(yè)[1]。

2.1.2 人工觀測(cè)識(shí)別雹云 防雹作業(yè)中作業(yè)人員實(shí)時(shí)的人工觀測(cè)，對(duì)雹云判別起到了重要的輔助作用。人工觀測(cè)冰雹云主要從云的外貌、聲光電、地面氣象要素演變特征及伴隨的天氣現(xiàn)象進(jìn)行綜合判斷。（1）雹云的外貌特征主要表現(xiàn)在云底和云頂部：主體云底可見(jiàn)滾軸狀、弧狀或旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，云底入流區(qū)常有碎雨云、淡積云、小塊濃積云快速并入;云頂部出現(xiàn)云砧、懸球結(jié)構(gòu)、上沖云頂、垂直伸展速度快的特征。（2）冰雹云具有特殊的聲、光、電現(xiàn)象：冰雹云中云間閃電頻次高，多“橫閃”;雷聲沉悶象“拉磨雷”、“不落音雷”等;雹云云體常有異常光亮如 “黑云尾，黃云頭”。（3）降雹前的地面溫、壓、濕和風(fēng)等氣象要素變化很大。人工觀測(cè)時(shí)這些特征越明顯，云降雹的可能性越大。

2.2 人影防雹作業(yè)技術(shù)

2.2.1 科學(xué)把握防雹作業(yè)時(shí)機(jī)、部位 雹云的判別不僅需要依靠先進(jìn)的雷達(dá)探測(cè)，還需防雹人員根據(jù)冰雹的判別指標(biāo)、實(shí)時(shí)的云層條件、指揮作業(yè)的綜合分析經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)地把握不同類(lèi)型雹云的作業(yè)部位和作業(yè)時(shí)機(jī)，做到對(duì)雹云提前識(shí)別、提前作業(yè)，才能達(dá)到“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的防雹效果。具體需要注意以下幾方面：

（1）排查雹云“初始回波”尤其重要：對(duì)于回波強(qiáng)度弱的小對(duì)流單體，當(dāng)對(duì)流單體云頂高度位于0℃層以上或接近0℃層，云底部不及地，云體水平尺度大于1 km，云體回波厚度大于2 km時(shí)，即可認(rèn)定為潛在雹云的“初始回波”。雷達(dá)觀測(cè)人員需要認(rèn)真做好排查、加密跟蹤觀測(cè)，在云中冰雹形成的初期及時(shí)進(jìn)行作業(yè)可有效阻止和破壞冰雹的成雹機(jī)制，并取得良好的防雹效果。

（2）及時(shí)準(zhǔn)確判別冰雹的“孕育期”最關(guān)鍵：在雹云中上層的液態(tài)過(guò)冷水份累積區(qū)是云內(nèi)冰雹的循環(huán)生長(zhǎng)區(qū)，也是雹云的主要作業(yè)部位，由于冰雹在云中的循環(huán)增長(zhǎng)時(shí)間約在10～35 min，這一循環(huán)時(shí)間越長(zhǎng)，冰雹直徑越大，因此通過(guò)雷達(dá)及時(shí)觀測(cè)到雹云“孕育期”的顯著特征（回波頂高度出現(xiàn)快速躍升，“強(qiáng)回波核”的高度、強(qiáng)度等參量發(fā)生明顯變化時(shí)）可以提早識(shí)別雹云，及時(shí)實(shí)施防雹作業(yè)，有效預(yù)防和減輕雹災(zāi)。

（3）有合并趨勢(shì)的雹云要及早實(shí)施催化作業(yè)：大多數(shù)冰雹云都是由對(duì)流單體合并發(fā)展而成的，在對(duì)流單體群中，由于氣壓梯度力不均衡，對(duì)流單體之間會(huì)相互影響合并發(fā)展，在群內(nèi)大的單體合并后增強(qiáng)的單體可產(chǎn)生降雹，因此雷達(dá)要連續(xù)監(jiān)視群內(nèi)發(fā)展中的強(qiáng)單體或有合并趨勢(shì)的單體，及早實(shí)施催化作業(yè)[2]。

2.2.2 防雹作業(yè)火力點(diǎn)的科學(xué)防控 在對(duì)冰雹天氣作出及時(shí)準(zhǔn)確預(yù)警和跟蹤監(jiān)測(cè)的同時(shí)，合理使用人工影響天氣裝備，使作業(yè)火器發(fā)揮最佳效能，才能有效抑制冰雹的發(fā)生和發(fā)展，提高人工防雹的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)以上分析因素，阿克蘇地區(qū)防護(hù)區(qū)的炮點(diǎn)依據(jù)雹云路徑、地形特征、降雹的分布區(qū)域等特征，以位于阿克蘇市、沙雅縣、拜城縣的3個(gè)雷達(dá)站為中心點(diǎn)，在各雷達(dá)探測(cè)范圍內(nèi)， 阿克蘇地區(qū)目前有天氣雷達(dá)4部、火箭發(fā)射架 222部、高炮112門(mén)、流動(dòng)作業(yè)車(chē)144輛、防雹作業(yè)點(diǎn)366個(gè)（固定和流動(dòng)作業(yè)點(diǎn)）分布于七縣兩市的防護(hù)區(qū)內(nèi)，進(jìn)行人工防雹催化作業(yè)。炮位布局采取了科學(xué)的全覆蓋式火力防護(hù)網(wǎng)，如在雹云發(fā)生區(qū)域，沿天山南麓山腳一帶水域豐富的河流及湖泊區(qū)域，雹云路徑的上游區(qū)域，重點(diǎn)布置了固定的高炮、火箭和流動(dòng)火箭車(chē)相結(jié)合的一線強(qiáng)火力防護(hù)區(qū)，并結(jié)合地形特征（如河流、水庫(kù)、洼地、沼澤、戈壁等），在雹云路徑移經(jīng)的地形雹云多發(fā)區(qū)域，建立了火力集中的固定高炮和火箭點(diǎn)與流動(dòng)點(diǎn)相結(jié)合的二線火力防御布局，使防御網(wǎng)能夠全方位地阻擊雹云。

3 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)可供實(shí)施人影防雹作業(yè)時(shí)參考。但是冰雹云的特征及作業(yè)指標(biāo)在同一地方、不同時(shí)期、不同的氣象條件出現(xiàn)時(shí)會(huì)有變化，在應(yīng)用時(shí)需要結(jié)合實(shí)際情況及時(shí)做出適當(dāng)調(diào)整，以便提高冰雹云識(shí)別的準(zhǔn)確率， 改進(jìn)和完善防雹作業(yè)的技術(shù)方法，及時(shí)做好人影防雹防控措施，提高人影防雹效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 買(mǎi)合皮熱提·吾拉木，熱蘇力·阿不拉，玉蘇甫·買(mǎi)買(mǎi)提，等.阿克蘇地區(qū)冰雹時(shí)空變化和災(zāi)害特征[J].干旱區(qū)研究，2015（1）：108-115.

[2] 李斌，鄭博華，史蓮梅，等.利用區(qū)域回歸分析法對(duì)阿克蘇地區(qū)人工防雹作業(yè)效果再分析[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，54（9）：1756-1764.

責(zé)任編輯：黃艷飛