一次現場開展人工影響天氣作業的回顧與思考

黃建勛 李金鳳 鄭春秋

(福建省上杭縣氣象局,福建 龍巖 364200)

通過分析上杭縣2016—2020年的氣象資料發現，當地3—6月出現冰雹天氣的日數呈增多趨勢，冰雹是強對流天氣對流運動劇烈發生發展的結果，其影響范圍較大，給當地農作物帶來重大經濟損失。人工影響天氣是為避免或減輕氣象災害，合理利用氣候資源，在適當條件下通過科技手段對局部大氣的物理過程施加人為影響，實現增雨(雪)、防雹、消雨、消霧、防霜等目的的活動。冰雹天氣過程常伴隨強雷電、短時強降水、大風及局地小冰雹等強對流天氣過程。每次人工防雹作業必須樹立“人民至上、生命至上”的理念，將安全管理工作做好做實做細。因為對空發射火箭彈時若有操作失誤或管理細節疏漏，就有可能發生安全事故，給人工影響天氣工作帶來巨大的負面影響，所以必須梳理好人工影響天氣作業流程及相關注意事項[1]，并在作業后做好回顧分析總結，以提高人工影響天氣作業技術水平和操作技能，提升防災減災能力。現對上杭縣官莊作業點2021年5月9日一次強對流天氣條件下所開展的人工防雹作業進行回顧與總結。

1 出發前的準備工作

一般由4人組成人工影響天氣作業隊伍，其中現場指揮1名，操作員3名。現場指揮須為氣象專業技術人員并取得人工影響天氣作業指揮證，操作員須取得人工影響天氣作業操作證。地面人工影響天氣作業的火箭系統為BL-1A型火箭作業系統，其由火箭發射架、發射控制器及發射線組成。目前，上杭縣氣象局采用的發射架為車載式發射架，出發前應認真檢查發射架的旋轉手柄和BKQF8-8型火箭發射控制器及發射線等，確保其狀態正常。準備好參加作業人員的頭盔、雨衣、雨鞋與雨傘等防護用品，攜帶手機、GPS定位儀、指南針等設備和夜間作業時照明手電、警示標牌，檢查作業車輛接地與車輛運行情況，測試發射架每道的電阻阻值并記錄，測試結束后將發控器關閉。

2 開展人工影響天氣作業的時機與技術操作

人工防雹大多基于“雹胚增長極限競爭”和“促進雹胚形成區提早降水”的原理展開。雹胚增長極限競爭原理是人工冰晶首先通過凝華和碰凍過冷云滴而長成雹胚，隨后它們在冰雹增長區不斷爭食過冷云滴，使雹塊數目增加而每個雹塊的單個質量不致增大，小雹塊容易在暖區融化，落到地上的危害也比較小。實際作業時應把人工冰晶播撒至云中雹胚形成區，即單體雹云或新生單體的發展早期和各類雹云中下部上升氣流核心區周圍(上升氣流入流區)，因此在作業過程中對催化劑量、時機和部位的選擇非常重要。促進雹胚形成區提早降水的原理是在云內同時引發動力干擾，包括發動下沉氣流使雹云提前解體或破壞冰雹增長區的動態平衡流場，使未及長大的冰雹提前降落或激發多個小單體的云早期發展，使局地上空對流性不穩定能量先期逐步釋放，不致積累，并推動邊界層空氣形成反饋機制，與母體云競爭云下水汽，減小單個多單體強度，減少雹災損失，并可增大降水面積。催化作業時間選擇潛在冰雹發展階段的初期，此時云體回波特征表現為強回波中心位于云體中上部，且位于0℃氣溫高度之上，尤其在初始回波出現到冰雹形成之前這段時間催化作業最佳。

從天氣形勢場分析，5月9日，上杭縣受高空淺槽波動及低層南風輻合影響，構成了一定的不穩定層結，有利于對流天氣的產生。對物理量條件進行分析，有一定的水汽條件(比濕大于12g/kg)，K指數為35～38，CAPE能量值為1000～1500J/kg，垂直速度場中高層為負值，低層為正值，對流運動發展較為旺盛，有可能會形成冰雹天氣。龍巖人工影響天氣指揮部根據天氣形勢發展下達人工影響天氣作業指令，上杭局作業隊接到指令后，迅速在微博發布人工影響天氣作業公告，并聯系融媒體中心，讓其在電視臺節目上滾動播出。作業隊根據天氣趨勢變化和上級作業指令要求，前往倉庫領取一定數量的火箭彈，倉庫管理員根據作業需求分發一定數量的火箭彈給作業隊，并在人影綜合業務系統App進行相應操作，作業隊領取火箭彈后前往作業點，并在人影綜合業務系統App上傳“出發”信息。到達現場后，現場指揮員牢固樹立“以人為本，安全第一”的思想，對作業現場進行準軍事化管理，在作業現場附近張貼人工影響天氣作業公告，在人影綜合業務系統App由“出發”信息更改為“到達”信息，用指南針確定正北方位和安全射界方位，協調操作員的任務分工。對現場的氣象要素進行觀察與分析，并報告區域指揮本作業隊攜帶火箭彈的數量、現場天氣實況和作業點安全射界范圍。12時26分，氣象局發布雷電黃色預警信號，強對流天氣發展可能會形成小冰雹，請注意防范。現場指揮于12時40分通過手機軟件和現場情況觀察，作業點西南方向回波正在發展[2]，對流云目前正在發展并向作業點快速移動，現場風力等級估計為3～4級，從其移動路徑分析可提前做好作業準備，同時將此情況匯報給龍巖市局區域指揮，區域指揮通過分析基本反射率45～55dBZ(見圖1)、組合反射率50～55dBZ(見圖2)、VIL垂直積分液態水含量35～40kg/m2(見圖3)等雷達圖產品，認為對流發展可能會形成冰雹天氣，于12時53分下達作業方案：裝彈8枚并按方位角260°，仰角65°(安全射界范圍內)做好發射準備，現場指揮根據現場天氣條件擇機向漳州空軍指揮所申請作業。

圖1 12時52分基本反射率

圖2 12時52分組合反射率

圖3 12時52分垂直積分液態含水量

3 人工影響天氣作業實施過程

現場指揮接到作業指令后，使用專用手機聯系漳州空軍指揮所，提前做好“作業前10分鐘”空域申請。現場指揮根據發射場地設置安全區和禁區(見圖4)，指揮操作員按方位角260°調整好發射架的方位，操作員應認真檢查每枚火箭彈，確保其合格并可以安全使用，裝彈前將火箭彈上張貼的二維碼圖案拍照存檔，然后按順序依次裝入相應的發射軌道并上下滑行，避免火箭彈發射時卡滯，在安全區合理布線(接頭暫不連上發射控制器)，操作員釋放身上的靜電，每枚火箭彈應側身接線，完成后將發射架調整為發射仰角65°，現場指揮對方位角及仰角進行校對，確保無誤。現場指揮和操作員撤離到安全區，操作員需安放警示標牌，并做好周邊的警戒工作。現場指揮前往發射控制器所在位置，連通發射控制器，查看電阻值，并記錄下來，確保火箭彈的電阻值在安全范圍內。所有準備工作做好后，在人影綜合業務系統App將“到達”信息更改為“準備就緒”信息，現場陸續聽到轟鳴的雷聲，能看見一道道閃電，西南風風力有所加強，現場指揮于13時07—08分使用專用手機聯系漳州空軍指揮所，報告所在作業點信息，經度、緯度，準備按260°方位角、65°仰角作業，獲得空管部門的“發射申請”通過后，現場指揮下達發射指令。在火箭彈發射期間，現場指揮與空軍漳州指揮所的通話保持暢通并錄音，作業完成后報告火箭彈發射數量及告知本次作業結束，現場指揮通過人影綜合業務系統App將“準備就緒”信息更改為“作業完畢”信息，并與操作員傾聽火箭彈的自毀爆炸聲數量。

圖4 火箭發射場地安全區、禁區范圍

火箭彈爆炸自毀結束后，現場指揮電話匯報作業情況給龍巖區域指揮，并繼續觀察現場天氣變化。同時通過人影綜合業務系統移動App，選擇作業信息上報，選擇作業點、作業日期，依次填入作業開始時間、作業結束時間、作業類型、服務領域、彈藥編碼、作業裝備、作業前天氣、作業后天氣、作業效果、作業面積、仰角、方位角、地面風向、填報人，上傳相關錄音等內容后再次校對，確認無誤后保存并發送終端。區域指揮實時查看基本反射率(見圖5)、組合反射率(見圖6)和垂直積分液態含水量(見圖7)等相關資料后，作業點附近對流云層已向東移動，回波強度減弱，缺乏作業的時機和條件，下達撤離作業點的指令。

圖5 13時14分基本反射率

圖6 13時14分組合反射率

圖7 13時14分垂直積分液態含水量

接到撤退指令后，現場指揮帶領操作員清點火箭彈數量、整理其他裝備、擦洗發射架，及時做好設備及彈藥的入庫管理工作。運用人影綜合業務系統移動App，按要求做好火箭彈安全管理工作[3]。

4 人工影響天氣作業過程中的注意事項

人工影響天氣作業是一項危險系數較高的野外工作，現場指揮需熟知人工影響天氣的作業規范和操作規程。人工影響天氣作業裝備在出發前需仔細檢查，檢查旋轉手柄、發射器電池電量、電纜線頭航空插頭等，確保裝備屬于正常狀態；裝填火箭彈時，操作員需釋放自身靜電，并側身裝彈接線；所有人員撤離至安全區后，發射控制器才能連接發射線；火箭彈在準備發射期間，現場指揮應密切注意周邊的環境安全，叮囑操作員在安全區做好警戒工作，以防有些人員或車輛不慎闖入，存在安全隱患；與空軍指揮所聯系時，電話保持暢通不能中斷，使用戰斗口令式語言申請與確認，同時做好錄音工作，有時恰逢雷聲或雨聲大，未聽清通話內容時，需再次核實指令內容，對申請的肯定與否定使用差別化的語言回復；火箭彈在發射過程中出現故障彈時，應按故障彈處理流程進行操作，有時因發射造成炮架震動致使火箭彈接線與發射架接線柱連接松動或脫落，超過5分鐘后方可派人前往查看原因；現場指揮與操作員應認真傾聽自毀爆炸聲數量與火箭彈發射數量是否一致，避免火箭彈殘骸給社會造成不良影響；現場指揮在填報人影綜合業務系統移動App信息時，錄入相關信息后需再次確認填報內容的正確性和完整性，以免區域指揮審核時與電話上報內容不一致，審核無法通過被駁回。

5 結束語

全球氣候不斷變化，冰雹、干旱等自然災害現象頻發，對經濟社會的發展影響越來越大。人工影響天氣作業在防災減災、保障人民生命財產、開發空中云水資源中發揮著越來越重要的作用，牢固樹立“人民至上、生命至上”的理念，在人工影響天氣過程中，現場指揮仔細梳理人工影響天氣作業流程及注意事項，對作業過程做好回顧分析和總結，可以減少安全事故的發生，有效提高社會和經濟效益。人影綜合業務系統移動App利用成熟的二維碼和移動互聯網技術，通過智能手機終端實時采集作業過程信息和火箭彈的狀態，熟悉每個模塊之間的功能及實時填寫相關信息，有效提升人工影響天氣作業的安全等級。