文山州多普勒天氣雷達人工防雹作業指標研究

摘 要：針對云南省文山壯族苗族自治州（以下簡稱文山州）2019—2023年5—9月的冰雹災情，分析降雹前30 min的雷達回波產品特征，總結文山州多普勒天氣雷達人工防雹作業指標，得出不同時間段的雷達回波特征，提出加強跟蹤監視、通知作業人員做好準備及立即開展防雹作業的建議，旨在提升文山州人工防雹作業的及時性和有效性。

關鍵詞：文山州；多普勒；天氣雷達；人工防雹；回波特征

中圖分類號：P482 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

文山州自1995年開始開展人工影響天氣作業，建成多普勒天氣雷達后才結束了“追著云跑”的歷史。目前，文山州防雹作業主要根據文山州C波段多普勒天氣雷達回波產品的數據開展作業，但缺乏指導性的防雹作業指標供各縣（區）參考。現階段各縣（區）作業標準不一，包括依據雷達回波顏色，依據雷達回波和作業人員看云的實際情況，以及依據雷達回波強度。此外，冰雹的強對流發展速度快，作業人員看到的雷達回波產品與實況存在時間差，加上人工防雹作業流程煩瑣，對人工防雹的及時性、有效性產生不利影響[1]。

根據文山州防雹作業時段（每年的5—9月），對文山州2019—2023年5—9月出現冰雹災情的20次天氣過程在降雹前30 min的雷達回波產品（組合反射率、基本速度、回波頂高和垂直剖面）進行分析，總結出文山州多普勒天氣雷達人工防雹作業指標，為文山州各縣（區）提前準備和及時開展人工防雹作業提供更準確的決策參考，從而進一步提高人工影響天氣防災減災的能力。

1 人工防雹作業的需求分析

第一，綜合考慮防災減災的現實需求。文山州固定防雹作業點只有27個，與實際防雹需求之間的差距較大，此外，作業點可作業的安全區不多，若作業提前時間不足，冰雹云可能移動到防區外或禁射區，作業人員無法開展作業，從而導致冰雹災情出現。

第二，人工防雹作業指標應簡單明了。在沒有智能提醒的情況下，人工防雹作業指標不能過于復雜，當前文山州只有硯山縣和丘北縣的作業指揮人員和預警預報人員是分開的，廣南縣、西疇縣和麻栗坡縣的氣象臺值班人員兼職指揮作業人員，若雷達作業指標太多太復雜，緊急情況下無法及時分析氣象信息，不利于及時開展作業。

第三，人工防雹作業需要一定的提前準備時間。開展人工防雹作業前需要提前通知作業人員做好彈藥掃碼出庫、裝填彈藥、火箭發射架方位角和仰角的調整與固定、發射通道的檢測等準備工作，待空域申請被批準后才能進行防雹作業。因此，準備時間不宜過長或過短，綜合考慮認為提前20 min通知開展作業更佳。

2 資料收集

第一，收集冰雹災情。本研究收集了文山州2019—

2023年共66次冰雹災情。考慮到季節影響因素和文山州開展防雹作業時段，故選取文山州2019—2023年5—9月共33次冰雹災情。

第二，收集雷達數據。根據冰雹災情倒查雷達數據資料，由于雷達維護和維修，部分災情缺乏雷達資料；部分雷達資料顯示當天不可能出現降雹（應該是地方報送災情時，災情出現時間填報錯誤）。因此，最終能匹配冰雹災情的雷達數據共20個。

3 資料分析

3.1 相關知識培訓

組織作業人員學習《多普勒雷達產品人工防雹應用技術指標》《冰雹云雷達識別方法及防雹作業經驗》《多普勒雷達數據在人工影響天氣作業指揮中的應用》《科右前旗冰雹天氣特征及防雹作業指標研究》《文山冰雹雷達回波特征及識別預報指標》《人工影響天氣科學技術問答》等相關知識，并總結雷達回波產品在人工影響天氣作業中的分析方法。

3.2 確定冰雹發生時間

根據云南省各市（州）雷達冰雹回波特征統計可知（表1），降雹雷達回波時間為17～36 min，基于文山州當地情況，重點分析降雹前30 min的雷達冰雹回波特征。

3.3 雷達回波產品特征分析

根據組合反射率最大回波強度統計可知，降雹前6 min最大回波強度100%＞50 dBz、80%＞55 dBz、10%＞60 dBz；降雹前12 min最大回波強度100%＞45 dBz、85%＞50 dBz、50%＞55 dBz；降雹前18 min最大回波強度100%＞35 dBz、90%＞40 dBz、85%＞45 dBz、75%＞50 dBz、40%＞55 dBz；降雹前24 min最大回波強度90%＞35dBz、80%＞40 dBz、65%＞

45 dBz、35%＞50 dBz、10%＞55 dBz；降雹前30 min最大回波強度65%＞35 dBz、80%＞40 dBz、65%＞45 dBz、25%＞50 dBz、5%＞55 dBz。

根據基本速度回波特征統計（表2），考慮各縣（區）人影指揮人員的業務水平和人影指揮的及時性要求，只要回波還維持對流輻合特征，則可判斷為對流可能還會繼續加強[2]。

回波頂高統計顯示（表3），從整體來看，平均回波頂高隨降雹臨近呈下降趨勢，前期多在12～13 km波動，臨近降雹時降至8 km左右；個別時段數據缺失，部分日期的回波頂高起伏大，可能與天氣復雜程度有關。

通過垂直剖面分析各回波強度段的回波頂高，為了指揮人員可以根據不同顏色迅速了解回波高度，便于及時指揮作業，根據雷達回波強度，主要分析45＞CR≥40 dBz、50＞CR≥45 dBz、55＞CR≥50 dBz、60＞CR≥55 dBz區間內的回波強度段平均頂高特征（表4）。

4 討論

當防雹作業點的上游或附近出現組合反射率＞

35 dBz、基本速度圖上有對流輻合特征的云層回波時，說明對流可能還會增強，此時應加強對該云層的跟蹤和監視。當防雹作業點的上游或附近出現組合反射率＞45 dBz、45 dBz的回波高度＞5 km、基本速度圖上有對流輻合特征的云層回波時，說明對流可能還會增強，此時應通知作業點做好作業準備，如裝填彈藥、檢測發射裝置等。當防雹作業點防區內出現組合反射率＞50 dBz、45 dBz的回波高度≥6 km、云層回波頂高＞8 km、基本速度圖上有對流輻合特征的云層回波時，說明對流可能還會增強，即將降雹的概率較高，此時應通知作業點調整好作業方位和作業仰角，立即申請作業空域，申請通過后及時通知作業點實施作業[3-9]。

參考文獻

[1] 張恒琪，裴子永，劉恩呈，等.天津市濱海新區人工影響天氣作業在農業生產中的應用[J].天津科技，2024，51（7）：99-101.

[2] 鹿原，周筠珺，鄒書平，等.威寧一次單體雹暴防雹作業的宏微觀物理響應特征分析[J].成都信息工程大學學報， 2024，39（4）：442-451.

[3] 黃昕怡，何寧，戴勁.湘潭市冰雹災害對農業生產的影響與人工防雹對策[J].河北農機，2024（8）：78-80.

[4] 陳熙航，王然，羅小杰，等.基于雙偏振雷達產品人工防雹作業指標研究[J].農業災害研究，2024，14（3）：143-145.

[5] 袁金華，張婷婷，徐建飛，等.一次人工影響天氣指揮系統在2022年長春地區防雹作業中的運用[J].農業災害研究，2023，13（7）：183-185.

[6] 肖偉生，李鑄杰，趙博，等.廣東省人工影響天氣改善空氣質量作業方案設計[J].廣東氣象，2023，45（3）：112-115.

[7] 印邦寧.人工影響天氣作業特種裝備研發現狀和運用進展[J].品牌與標準化，2023（1）：123-125.

[8] 鄭皎，韓遷立，徐艷，等.一次人工防雹作業的雙偏振雷達特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2022，16（6）：124-130.

[9] 黃建勛，李金鳳，鄭春秋.一次現場開展人工影響天氣作業的回顧與思考[J].海峽科學，2022（10）：17-20.

收稿日期：2024-10-21

作者簡介：陳樹炳（1984—），男，云南丘北人，工程師，研究方向為人工影響天氣。