地面碘化銀發生器增雨作業改善廣元空氣質量效果研究

徐川 李志明 張朋

摘要：近年來，人們對美好生活的追求越來越迫切，對空氣質量達優要求也越來越高，保障人民群眾身心健康，實施藍天保衛戰任務越來越重，力度越來越大，人影作業服務于改善空氣質量增雨作業更加緊密。而廣元市上空分屬蘭空和成空兩個空域管制單位管制，飛行班次多，申請對空作業時間難度大，容易耽誤最佳作業時機，為保障人工影響天氣業務順利實施，豐富地面增雨作業手段，提高增雨作業的科學性、及時性、安全性， 2019年，由市財政投資建設地面碘化銀發生器。本文根據地面碘化銀發生器實施增雨作業后的增雨效果、作業后對AQI指數變化的影響，分析空氣質量改善情況，為擴大地面碘化銀發生器建設規模及更好開展作業實施提供參考。

關鍵詞：地面;碘化銀發生器;作業;效果;研究

前言

由于受北方地區大風天氣影響，沙塵沿嘉陵江河谷順江而下，對廣元城市空氣質量造成污染，加之廣元城市建設步伐加快，工程建設防塵措施跟進力度不夠，造成空氣中顆粒物含量時常超標，空氣質量優良天數達標難度增加，生態環境保護壓力增大。2019年底，由市財政投資建設地面碘化銀發生器，由市人工影響天氣辦公室根據污染情況及生態環境部門要求及時實施增雨作業，效果明顯，得到黨政領導及有關部門認可。

資料來源

地面碘化銀發生器增雨作業資料來源于廣元市人影辦人工增雨作業實時記錄及中天火箭公司業務平臺數據;作業后雨量資料來源于作業影響區自動站實時監測數據;AQI資料來源于MEE（生態環境部）數據中心

一、作業情況

（一）作業啟動

按照《廣元市遠程遙控地面碘化銀播撒系統平臺建設方案》，2019年底前共建設了南山氣象雷達站、白果山溪基站、梅林基站、大朝牛頭山六組4個地面碘化銀發生器作業點。根據空氣污染源情況及降雨天氣系統影響路勁、預計降水開始時間，設置地面碘化銀發生器增雨作業的站點、煙條點燃時間，并根據空氣污染程度及降雨量強度預報情況，設定碘化銀煙條燃燒數量，遙控指揮適時自動點燃碘化銀煙條，以達到增雨的最佳效果。

（二） 作業實施

根據《廣元市人工增雨改善空氣質量行動預案》，結合廣元市生態環境部門工作要求，當AQI指數達到一定值并有繼續上升趨勢可能對市城區空氣造成污染時，市人工影響天氣辦公室及時啟動地面碘化銀發生器增雨作業。2020年1—4月，共實施作業9次，燃燒碘化銀煙條95根。其中1月作業3次，燃燒碘化銀煙條37根;2月作業1次，燃燒碘化銀煙條14根;3月作業3次，燃燒碘化銀煙條28根;4月作業2次，燃燒碘化銀煙條16根。

二、增雨分析

（一）直接影響點

根據地面碘化銀發生器增雨作業原理及技術參數，碘化銀煙條燃燒后30秒鐘才能將凝結核送達降水云層，考慮降水云系移動而不是靜止的，碘化銀煙條燃燒后將凝結核送達降水云層時，降水云層已經向下游飄移一定距離，而不在燃燒點上空，即碘化銀煙條燃燒后開始受影響的云層已經移向燃燒點上空引導氣流下風方，并考慮凝結核與降水云系充分融合，所以我們在作業點上空引導氣流下風方直線距離5—10Km范圍隨機選取雨量監測點作為作業的直接受影響點位。故此我們分別選取寶輪、龍潭、梅樹、工農鎮作為作業后的直接影響點。

（二）對比點

作業點上空引導氣流的上風方，不受作業點上空引導氣流影響的其他方向，不會受到作業的影響，我們在作業點上空引導氣流的上風方，或不受引導氣流影響的其他方向直線距離5—10Km范圍隨機選取雨量監測點，代表未受作業影響的降雨量，故此我們分別選取劍門關、衛子、太公、柳橋作為對比點，進行作業后雨量的對比分析。

（三）增雨效果

以作業開始后降水云系就受到影響，作業結束后3小時受影響結束。我們統計作業開始后至作業結束后3小時內的降雨總量進行分析（表1），實施9次作業后直接影響點降水總量為32.2mm，對比點降水總量為19.7mm，直接影響點比對比點多12.3 mm，我們可以認為實施作業后降雨量增加了12.3 mm，增加率62%，即增雨率為62%，增雨效果顯著。分析每次作業情況，9次作業中沒有對比點雨量大于直接影響點的情況，有1次直接影響點和對比點降雨量一致，表明無增雨效果，出現在3月;有3次直接影響點降雨量略大于對比點降雨量，表明效果不明顯，分別出現在3月、4月;有5次直接影響點降雨量遠大于對比點降雨量，也說明增雨效果明顯，即地面碘化銀發生器實施作業后，增雨效果明顯，分別出現在1、2月。

三、 對空氣質量的影響

空氣污染受多方面原因影響，參與空氣質量評價的主要污染物為細顆粒物（pm2.5）、可吸入顆粒物（pm10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）等六項。空氣質量指數（Air Quality Index，簡稱AQI）是定量描述空氣質量狀況的指數，其數值越大說明空氣污染狀況越嚴重，對人體健康的危害也就越大。

我們用AQI指數變化來判定空氣質量的變化，當AQI指數由小變大時表示空氣質量由優良向污染轉變，反之則由空氣質量差向優良變化。我們可以根據作業前、作業中、作業后的AQI指數的變化，可以判定空氣質量的變化，即可確定地面碘化銀發生器增雨作業對空氣質量變化的影響。

分析2020年地面碘化銀發生器增雨作業后AQI指數的變化情況（表2），增雨作業過程中（黑體字部分）比作業前AQI指數下降了21%（13），作業后比作業過程中又下降了12.5%（6），表示2020年地面碘化銀發生器增雨作業對空氣質量由差向優良轉變有很好促進作用，達到了增雨作業的目的。在9次作業過程中，有6次作業前、作業中、作業后的AQI指數是由高值向低值變化，有2次變化不明顯，1次由低值向高值變化，即有6次空氣質量由差向優良轉變，表明9次增雨作業有6次對空氣質量有明顯改善。分析1月27日和3月15—16日的作業數據不難看出，作業前AQI指數相對高時，增雨作業后下降特別明顯，即空氣質量差或是受到污染時，增雨作業后對空氣質量的改善更加明顯。1月24日的作業數據，作業前、作業中、作業后的AQI指數反而由低值向高值明顯攀升，說明還有增雨作業后暫時還無法消除的影響空氣質量因子。

小結：

1.地面碘化銀發生器作業后增雨效果明顯，隆冬季節（1、2月）效果好于春季（3、4月）。

2.地面碘化銀發生器增雨作業后對空氣質量改善有明顯促進作用。

3.空氣質量相對較差時，增雨作業后改善空氣質量的效果更明顯。

4.本研究成果需根據作業樣本個例的增加進一步優化。

作者簡介：

徐川，助理工程師，主要從事人工影響天氣工作。