石河子墾區人影防雹發展及分析

（石河子氣象局，新疆石河子市，832000） 劉 輝 朱蓉慧

（吉木乃氣象局，新疆吉木乃縣，836800) 孫碩陽

石河子墾區地處新疆天山北坡帶中部，古爾班通古特沙漠南緣。夏季炎熱，蒸發量大，光熱資源豐富。平均海拔高度450.8m，屬于干旱和半干旱地區。地形主要特點為:南部為山地，北部為沙漠，東邊有瑪納斯河，西邊有奎屯河。中間是平原、綠洲、河流、水庫等。由于特殊的地理位置、地形和地貌特征，地表條件不均，很容易產生不均勻的下墊面，大氣不穩定程度增加，十分有利于冰雹、雷暴、強降水、大風等災害性天氣強對流天氣形成[1-2]。

1 資料來源

本文資料來源為石河子氣象局氣象觀測資料、《石河子統計年鑒》、《石河子氣象年鑒》、災情實地調查。

2 人工影響天氣防雹工作階段劃分

第一階段（1977年以前）：石河子墾區未開展人工防雹工作時期；第二階段（1978～1990年）：防雹作業靠肉眼觀察，以土炮、土火箭等方法進行作業期；第三階段（1991～2007年）：以711 雷達雷達觀測對流云，37 高炮開展防雹作業工作時期；第四階段（2008～2015年）：以新一代多普勒天氣雷達觀測產品人影指揮（2007年7月1日石河子新一代多普勒天氣雷達投入業務運行，處于雷達產品分析應用于人影防雹融合期，故從2008年開始計入第四階段。），高炮、火箭作業方式時期。第五階段（2016～至今）：以新一代多普勒天氣雷達觀測產品人影指揮，火箭聯防作業時期。本文側重分析第四階段和第五階段。

3 石河子墾區人工影響天氣防雹工作

1978年石河子墾區開始開展人工防雹工作以來，隨著天氣監測設備更新使用，作業的科學水平不斷提高，作業工具逐步改進，作業規模不斷擴大，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

人工影響天氣的科技水平和業務能力，在新一代多普勒天氣雷達基本氣象探測業務體系基礎上，利用新一代多普勒天氣雷達觀測產品，可以不間斷進行監測天氣變化。通過對流云回波強度、回波形態、回波頂高度、回波的范圍、徑向速度、譜寬等數據進行分析，判斷是否為冰雹云。由新一代多普勒天氣雷達實時監測對強對流回波移動路徑進行研判分析。新一代多普勒天氣雷達為石河子墾區人影防雹作業條件監測、強對流天氣發展、運動路徑預判、預警準確率大幅提高。李斌分析火箭與高炮人工防雹作業方法，冰雹云冰雹生成的初級階段，應盡可能用火箭作業，通過AgI 催化作用提前產生降水，或爭食云中含水量，抑制產生冰雹，使其降落過程中融化或成為軟雹[3]。增雨防雹火箭作業系統具有攜帶催化劑量大、播撒路徑長、成核率高、發射高度高、便于操作、流動性較強等諸多優點[4]。石河子墾區防雹區域主要在準噶爾盆地綠洲平原地帶，墾區各團隨著通連公路建設，交通日益發達。車載火箭作業更能發揮機動性移動性強，相對距離聯防作業支援能力突出的優勢。運用新一代多普勒天氣雷達的監測能力，火箭作業成核率高，作業高度大，安全性好的特點，通過車載火箭作業點前置在冰雹云冰雹生成的初級階段進行作業，有效抑制對流云冰雹發展，同時提前進行人影防雹作業有效的增加了單位面積降水量。

4 石河子墾區使用車載火箭一次防雹案例

4.1 石河子莫索灣片區強對流天氣概況

2017年6月26日下午，石河子莫索灣片區出現多單體對流天氣。此次對流過程強度強、面積大、持續時間長，石河子墾區罕見。莫索灣片區各團進行了5d人影防雹聯防作業。

4.2 環流背景和成因分析

在850～700hpa 上，從伊犁河谷至北疆沿天山一帶長時間維持一條西北—東南向的切變線，切變北側為冷平流，南側為暖平流，使得這一地區的大氣長時間處于不穩定狀態下。高低空急流將阿拉伯海的水汽向新疆輸送，從而隨著低壓槽的東移，槽前正渦度平流增強了低層切變線附近的輻合上升，激發了不穩定能量釋放，導致了莫索灣片區強對流天氣的產生。受北方冷空氣和中低緯暖濕空氣的結合，高低空急流、低空切變線以及地面中尺度輻合是此次局地強對流天氣主要影響系統；造成莫索灣片區強對流天氣的主要因素有充足的水汽、強烈的上升運動、高低空急流、地面輻合；強對流區中低層均為強上升運動區，并隨高度的增高向北形成了斜升氣流，這種斜升氣流有利于強降水的發生；降水回波強度強、時間長，是形成莫索灣片區強對流的有利因素。

4.3 石河子新一代多普勒天氣雷達組合回波特征

2017年6月26日下午14 時，在距莫索灣西北方向30 公里處出現強度和范圍迅速增大的多強對流單體，回波頂高、回波強度、強中心高度、垂直累積液態水含量等均明顯躍增。多強對流單體開始由西向東朝莫索灣片區北部移動，17 時33 分轉向由北向南移動，一直盤旋在莫索灣片區。此天氣，石河子天氣雷達組合回波一度顯示（圖1），云頂回高度達到15000m，強中心回波高度9000m，強中心回波強度達到57dbz。

圖1 石河子天氣雷達組合回波

4.4 指揮及聯防作業情況

此次天氣過程，石河子人影辦進行了實時雷達跟蹤觀測，下午發現對流天氣，及時通知此對流天氣可能影響到的團場做好防雹作業準備，150 團將流動作業火箭車開赴前沿20～30km 作業區域，各團場人影辦第一時間做好人影防雹的各項準備。15:30 時強對流單體進入150 團的作業區域前沿，150 團先后進行了持續大劑量的作業，使強對流的能量和水汽得到了有效的釋放，遏制了強對流發展。由于高空水汽輸送與低空能量的輻合，使強對流時而減弱，時而加強，莫索灣片區各團進行了聯防作業，維持時間長達5d。通過提前作業和聯防作業莫索灣片區共作業人影火箭彈629枚。通過實地的調查，此次強對流天氣沒有給各團場造成災害，莫索灣片區僅150團個別連隊見密度較小的大雨加軟雹。人影防雹同時使空中水資源得到有效利用，莫索灣片區普遍有中量降水。在增水抗旱、防雹減災、生態環境修復和保護、促進人與自然和諧發展，等方面發揮積極作用[5-6]。此次人影作業效果較為顯著，見表1。

表1 2017年6月26日莫索灣防雹作業情況表

5 石河子墾區防雹概況分析

石河子墾區2006年開始配備車載火箭，到2011年高炮與車載火箭相配合人影防雹作業。根據高炮與車載火箭的性能優缺點對比，2012年石河子墾區逐步由高炮向車載火箭作業的火器更替，逐步淘汰高炮作業，實施火箭作業，截止2015年石河子墾區停止高炮作業，全部使用移動火箭車輛作業，完成了作業方式的更新，使人工影響天氣作業隊伍安全作業和臨場機動指揮能力得到了大幅提升。

通過對2008～2021年的石河子墾區人工影響天氣防雹作業情況統計進行分析對比（見表2），2008～2012年石河地區的因冰雹天氣造成的農業損失相對較多，2012年、2017年石河墾區冰雹日數最多，為12d。2017年對流天氣強度、頻次與冰雹天數呈正相關。作業火箭彈數量約為2018年～2021年平均用彈量的2倍。通過多年新一代多普勒天氣雷達對天氣監測、人工車載火箭防雹作業磨合，石河子墾區遭受的冰雹災害不斷減少，2018～2021年，及時防雹指揮、作業得當、強對流天氣相對較弱，4年總計冰雹日數為3日。

表2 2008年-2021年石河子墾區冰雹日數、強對流天氣次數統計表

6 結語

石河子墾區通過新一代天氣雷達監測對流天氣，車載火箭替代高炮，提前作業進行人影防雹工作，經過實際檢驗切實可行。使用車載火箭人影防雹作業，在空中水資源得到有效利用方面亦功不可沒，隨著社會發展，天氣監測裝備升級、作業方式更新，“科學作業”、“精準作業”能力將不斷提升，為墾區農業的豐產豐收，促進地方經濟高質量發展發揮重要作用。