增雨作业

增雨作业（精选10篇）

增雨作业 篇1

摘要：利用近几年济宁人工增雨实践, 对济宁高炮人工增雨作业时的天气形势、作业云系、作业时机、部位以及催化剂量的选择进行分析, 结果表明:有利于济宁高炮人工增雨的天气系统主要有冷峰、冷涡横槽、南支槽、南方气旋、回流等形势。高炮人工增雨多以层状云和混态云为主。雷达回波上, 层状云作业部位应选在0℃层亮带上, 混态云应选择在强回波区附近。层状云催化时机, 应选择在云顶高度≥6.0km、回波强度≥25dBz时作业为宜;混态云应在云顶高度≥7.5km、回波强度≥35dBz时作业为宜。作业仰角以55°为最佳。一次高炮人工增雨作业, 以炮弹20～40发左右为宜。

关键词：人工增雨,高炮,作业条件,作业方法

据世界粮食组织报告，中国是全球13个最缺水国家之一，人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4。山东水资源更为不足，人均占有量仅为381m3，为全国平均水平的14%，旱灾年年发生，缺水已成为山东发展可持续性农业的主要限制因子。随着我国人工影响天气技术进一步发展，对云体实施催化增雨业务已逐步成熟，并成为防灾、减灾、保护农业生产的一项重要措施。现通过山东济宁地区近几年人工增雨实践，研究当地人工增雨天气形势、高炮人工增雨作业方法，以便更好地服务于农业生产。

1 人工增雨作业天气形势

造成济宁市冬半年降水的影响系统，大致可分5类，即冷峰、冷涡横槽、南支槽、南方气旋、回流型降水。

1.1 冷锋降水

冷锋是伴随高空槽的地面天气系统，根据冷锋南下的路径可把冷锋分成3类：西北冷锋、北方冷锋和河西冷锋。3条路径的冷锋都能产生降水天气，西北冷锋出现次数最多，但造成降水的机率少;河西冷锋出现次数少，但降水机率大，降水量也较大;北方冷锋的次数少，降水量和降水机率最小。

1.2 冷涡横槽降水

影响济宁市的冷涡横槽，多在秋季与春季引起降水，造成冬季降水较少。冷涡横槽降水多为阵性降水，春末、秋初还可造成雷雨、冰雹等强对流天气。

有利于冷涡和横槽形成的环流形势和温压场条件是：东亚上空处在东亚大槽后的西北气流里;贝加尔湖附近或以西有长波脊向东北方向发展，脊前西北气流加强并顺转为东北气流，引导冷空气南下，使在蒙古的短波槽发展时为横槽，有时可切断成为高空冷涡。

1.3 南支槽降水

当前一次冷高压南下变性即将东移入海，后面的冷高压尚在巴尔喀什湖以西时，若有南支槽自青藏高原移出，槽前西南气流北上可形成降水。

1.4 南方气旋降水

南方气旋是冬半年影响济宁市的主要降水系统之一，降水的机率高，降水量大，其中黄淮气旋降水主要表现在过渡季节。黄淮气旋穿过济宁市，通过山东中、南部入海，所以全市各地的过程降水量均能达中至大雨。

1.5 回流型降水

回流型降水是指从东北平原南下的冷锋过境转东-东北风后产生的降水。回流降水的环流特征是：乌拉尔山地区为长波脊，其东侧为宽广的低压带或横槽，在亚洲中纬度环流平直，锋区分2支，北支在北纬40～45°之间，南支在南纬30°附近，2支锋区上都有低槽，但北支槽振幅小而平浅，南支槽振幅大而深厚。

2 作业云系的选择

大面积高炮人工增雨作业的主要对象是层状云和混合云，济宁市作业时段主要集中在4～6月。根据增雨作业实践以及雷达资料分析，适合济宁市人工增雨作业的云系有以下几类：

2.1 结构均匀稳定的层状云

层状云是由于天气扰动造成的大范围空气抬升而形成的降水云系。水平范围宽广、持续时间长、云层稳定，云内上升气流小，顶部平坦。

2.2 混合云

混合云是由对流云和层状云混合存在的降水云系，由于对流云积聚所产生的下沉气流消耗了部分不稳定能量，抑制了对流云的发展，逐渐向层状云转化，促使降水量增大和持久，有利于增雨作业。

2.3 发展阶段的对流云

回波顶高5～8km，作业效果较好。若回波顶高小于4km时，说明云系发展不够旺盛，或回波顶高大于10km，云梯已发展到晚期，此时作业均收不到好的效果。

从近几年的实践来看，在作业云系中，以层状云系作业效果最好，其次是混合云，而对流云由于持续时间短、移速快、范围小，作业效果一般。

3 作业时机、部位的选择

3.1 催化部位

催化部位的选择是人工增雨成败的关键。高炮人工增雨作业的部位应在云中0℃以上的负温度区，且要求把AgI播撒在含水量和上升气流比较大的区间。

3.2 催化时机

人工增雨催化时机的掌握，直接影响到增雨效果。实践中层状云作业机会较多，应在云顶高度≥6.0km、回波强度≥25dBz时作业为宜;混态云应在云顶高度≥7.5km、回波强度≥35dBz时作业为宜。

4 作业技术方法

4.1 催化剂量

从近几年的实践情况来看，1次层状云人工增雨过程，在有效作业时段内，1个作业点炮弹以20～40发左右效果较好。用弹量太多会造成资金浪费，用弹量太少则增雨效果不佳。混合云可根据云体的发展程度及云体的大小、回波的强弱适当调整。

4.2 最佳发射角与射击方式

根据雷达回波资料，参照高炮性能参数、高空风向等，灵活掌握高炮的播撒高度、影响范围，使催化剂播撒在云中最佳核化高度，通常采取分批催化的方法，作业仰角应处于45～60°射角范围，最佳仰角为55°。不同的催化对象应采取不同的射击组合方式。对层状云高炮多采用同心圆或水平射击组合方式，对流云则采用前倾或垂直梯度射击组合。

5 小结

(1)有利于济宁高炮人工增雨的天气系统主要有：冷峰、冷涡横槽、南支槽、南方气旋、回流。

(2)济宁市高炮人工增雨多以层状云和混态云为主。雷达回波上，层状云作业部位应选在0℃层亮带上，混合云应选择在强回波区附近。

(3)层状云催化时机，应选择在云顶高度≥6.0km、回波强度≥25dBz时作业为宜;混态云应在云顶高度≥7.5km、回波强度≥35dBz时作业为宜。作业仰角以55°为最佳。

(4) 1次高炮人工增雨作业，在有效作业时段内，1个作业炮点以炮弹20～40发左右为宜。

参考文献

[1]宋健.也论“谁来养活中国人”[J].中国人口·资源与环境, 1997, 7 (4) :1-4.

[2]中国气象局.人工影响天气岗位培训教材[M].北京:气象出版社, 2003.

[3]宁瑞斌.聊城市春季人工增雨作业条件分析[J].河北农业科学, 2009 (2) :75-76.

[4]张启良.高炮增雨作业效果评估方法探讨[J].山东气象, 2008 (1) :11-13.

增雨作业 篇2

火箭人工增雨作业效果评估一直是社会普遍关注的.问题.利用火箭开展增雨作业,具有投资少、操作简单,效果显著的特点,自2003年起,朝阳市龙城区政府投资开展火箭增雨作业,不间断地在辖区内开展作物生长季火箭增雨作业.利用降水变化分析和影响区和非影响区对比分析方法,分析了龙城区3年增雨作业情况,进行人工增雨效果评估,得出火箭增雨作业的增雨效率为33%的结论.

作 者：刘云辉 郑玉梅 刘云升 张卓 Liu Yunhui Zheng Yumei Liu Yunsheng Zhang Zhuo 作者单位：刘云辉,Liu Yunhui(辽宁省朝阳市气象局)

郑玉梅,张卓,Zheng Yumei,Zhang Zhuo(辽宁省朝阳市龙城区气象局)

刘云升,Liu Yunsheng(辽宁省朝阳市龙城区林业局,朝阳,122000)

初探人工增雨抗旱农业减灾技术 篇3

干旱和水资源短缺一直是困扰我国经济发展的一个重大难题。为缓解农业生产水资源的短缺，作为减灾的手段之一，自1 958年起我国即广泛开展了人工增雨，并受到各级政府的重视。

关键词：人工增雨；抗旱；减灾

我国是自然灾害频发的国家之一，干旱是我国最主要的一种自然灾害。例如，2006年，重庆遭遇了百年一遇的特大干旱；2009年，我国许多地方遭遇50年一遇的大旱，安徽、河南等地灾害严重；2010年春，云南、广西等省遭受严重春旱等。干旱所造成的损失十分严重，越来越受到政府和公众的关注。人类对有关人为干预降水形成过程的认识和研究在不断提高，人工降雨已成为抗旱救灾、水库蓄水的一种重要手段。

干旱和水资源短缺一直是困扰我国经济发展的一个重大难题。为缓解农业生产水资源的短缺，作为减灾的手段之一，自1 958年起我国即广泛开展了人工增雨，并受到各级政府的重视。

1 人工增雨冷暖催化理论

人工影响天气是在一定的有利时机和条件下，通过播撒催化剂等技术手段，对局部区域大气中的云雾降水物理过程进行影响，达到人工增雨、防雹、消雾等目的。大气中的水汽在上升过程中凝结成细微的云滴，漂浮在空中。在温度低于0℃的冷云中，云滴往往仍为过冷水滴。在这种冷云中，如果有冰晶存在，由于冰面飽和水汽压低于水面饱和水汽压，冰晶就会很快的凝华长大而云滴蒸发，冰晶长大后可下落成雪。贝吉隆早在1935年就对冰水共存的混合云降水过程进行过研究，因此，这个过程也称之为贝吉隆过程。雪在温度高于0℃的暖区会溶化成雨。雪和雨在下落时都会碰撞并合云滴而进一步长大，最后降到地面。在暖区或者没有冰晶的云中，云滴大小不一，大的云滴可能碰到小的云滴而长大成为雨滴，降落及地。

人工降水（人上增雨）是在自然冰晶不足的云中，播撤干冰、碘化银等催化剂，产生大量人工冰晶，促进降水的发展。大量试验研究表明，对于适合人工增雨的云，在适当部位适当时机采用适当的催化方法可以达到增加降雨的目的。掌握和使用不当就会使实际效果大大降低、在特殊情况下还可能出现负效果。因此认识、掌握正确的催化条件和方法是人工增雨的技术关键，也是效果评估的前提。

2 层状冷云人工增雨技术

层状冷云是我国北方春秋旱季的主要降水云和人工增雨对象。观测表明之中过冷水含量很少，可以催化的部位有限，根据经典理论催化增雨量仅仅来自过冷水的转化，在大多数降水层状云中只能达到10-1mm的数量级，同生产需求和实际作业效果相差甚远。因此必需研究建立新的人工增雨概念模型和相应的新的催化条件判据和催化部位、剂量指标，研制实时监测识别和催化决策技术系统。

（1）中尺度层状云系数值模式及其模拟预报的实时业务系统中尺度层状云系数值模式是将6个预报量的中尺度大气模式 MM4同12个云降水预报量的云物理模式结合起来，考虑了21种云物理过程。实时业务系统研制了模式输入资料处理和输出结果产品显示服务系统，实现了模式实时稳定自动化的运行。

（2）层状云人工增雨的新概念模式、条件判据和催化指标体系

1）人工增雨概念模型经典理论指出，催化引入的人工冰晶可以通过贝吉隆过程使过冷云水转化为降水（雪、雨）。实际云中含水量观测表明降水层状云中过冷水垂直累积总量约为0.1mm左右，增雨潜力很小。数值模拟表明催化引入较多的人工冰晶可使部分冰面过饱和水汽转化为降水，其垂直累积量往往大于过冷水量，在上升气流中可维持增雨的潜力。催化后水汽的补充凝华潜热可使空气加热10-1K的量级，导致云中升速加大10-2-10-1m/s的量级，促使催化区云和降水发展。2）人工增雨条件和判别方法根据上述概念模型以及数值模拟的结果和实际作业经验提出了下列人工增雨条件：①云降水处于发展或持续阶段，云中有比较深厚的上升气流，云下蒸发较弱，云厚较大，过冷云层较厚，云底较低；②云中有过冷水，在较厚的层次里有较大的冰面过饱和水汽值，其中冰晶浓度较低的区域更为有利。

2）识别方法①云降水宏观特征；②云物理微观特征：探空（尤其是加密探空）监测的冰面过饱和水汽区有参考价值。机载2D-C仪测到粒子浓度小于阈值时，说明自然冰晶较少，具有增雨潜力。

3 层状云飞机人工增雨监测识别技术

（1）PMS粒子测量系统技术改造符合催化条件的人工增雨潜力区的最终识别依赖于飞机的云物理直接监测。我国引进国际先进的PMS粒子测量系统，不能在飞机上实时显示处理，只能用于催化作业后的分析研究，而不能用于作业条件的实时识别。通过将原有的PMS粒子测量系统记录部分的改造和研制的相应软件，实现了各种云物理观测参量在微机上的实时处理和显示，包括各种大小粒子的数浓度、不同直径分级的平均直径和含水量、云中温度、高度、空速等，还可以显示云中冰粒子和降水坝子的图象。

周口市人工增雨作业效果评估方法 篇4

人工影响天气地面作业以增雨、增雪为主, 作业器具主要采用高炮和火箭。随着近年来作业量不断加大, 人工增雨作业效果的科学评估日渐成为一个重要研究课题。

1 人工增雨作业效果检验与评估方法

人工影响天气作业效果检验与评估是云和降水科学研究的重要组成部分, 也是本学科领域一项亟待解决的研究性和业务性难题。目前, 国内外主要采用物理检验、数值模拟检验和统计检验3种基本方法, 并且科学的效果检验也已从以往单纯的一种检验方法向物理检验、数值模拟检验和统计检验相结合的综合性检验方法发展[1]。

1.1 物理检验与评估

物理检验可以提供验证人工影响天气科学概念和作业技术方法的直观信息, 为评估人工影响天气的作业效果提供物理学证据。物理检验的作用主要包括2个方面:一方面是借助观测手段验证对云施加影响后所期望发生的一系列物理过程是否发生;另一方面是为统计检验提供物理学证据。只有通过周密的设计和全方位的监测才能使物理检验所提供的信息具有更高的价值。为此, 在进行物理检验时, 需对自然云物理本地特征及自然变率加强监测和研究。

物理检验具体检验内容主要包括云的宏观特征变化、云微物理参数变化、示踪物与降水化学响应等, 主要借助气象卫星、气象雷达、飞机、探空气球以及照相或录像等技术手段, 观测采集资料进行分析对比。该方法可以为人工增雨作业效果定性分析提供物理证据, 但无法给出定量的结果, 加之目前各种观测指标容易受到多种因素制约, 精准度存在较大自然变差, 所以周口市目前没有采用该检验方法。

1.2 数值模拟方法与评估

数值模拟方法评估人工增雨作业的效果, 首先是根据云和降水的宏观动力学和微物理学过程, 建立一套能够较真实地模拟自然云和降水在各种条件下发展过程的数值模式, 然后根据人工影响天气播云理论与假说在模式中合理地描述人工催化的作用[2]。

数值模拟在人工增雨作业效果评估中主要起2个作用:一是优化试验方案设计, 预测目标云的可播性, 选择合适的作业器具及技术方法, 提高播云催化试验的预见性、科学性, 从而避免盲目性;二是定量预测催化与不催化情况下云和降水的发展与演变, 并与实际观测结果对比, 从而判断出人工影响天气作业的效果。

现阶段, 由于对云和降水自然规律以及人工催化影响机制了解的还不够深入, 当下的数值模式产品对实际云和降水过程做了相当大的简化, 还不够完善, 用于直接定量地预报云和降水结构、发展与演变过程仍然较为困难, 所以数值模式目前还不能作为一种十分可靠的效果检验手段来应用。

1.3 统计检验与评估

增雨效果的统计检验以地面降水量为统计变量, 由于降水量在时空分布上存在巨大差异, 使得运用统计方法时试图在降水自然起伏背景上对影响区或作业云的自然降水量作出客观和定量的估计[3]。

对于统计检验, 目前国际科学界普遍接受的是随机化对比试验, 这种方案是经过严格科学设计来实施的效果检验, 原则上可以做到符合随机抽样规则, 定量地检验出效果并指明其可靠程度。但由于这类试验需要放弃1/2左右的作业机会, 人们在抗旱增雨的业务实践中难以接受, 因此国内人工增雨作业大多为非随机化试验[4]。现有的非随机化试验方案有序列试验、区域对比试验、区域历史回归试验、区域控制模拟试验、基于聚类的浮动对比区回归统计检验方案、复随机化试验、区域趋势双比分析方案等, 但上述几种非随机化试验进行效果检验也面临着若干问题:一是自然降水预报的精度不能满足效果检验的要求。人工增雨催化效果△R=R催-R自, 其中R催为催化后催化云或影响区实测降雨量, 它包括人工影响的效果和自然降水R自的部分, 可以通过地面雨量站实测得到, 但R自无法通过实测获得。由于目前还无法对自然降水做出准确的定量预报, 因此该方法开展实施仍较困难。二是非随机化试验的功效、准确度、灵敏度低, 影响效果统计检验的客观性和科学性。

2 周口市常用的人工增雨效果评估方法

2.1 人工增雨效果评估方法的选取

周口上空处于双十字线航道交叉口, 据不完全统计, 每天经过周口上空的飞机约1 200架次, 并且距离新郑机场较近, 飞机飞行高度相对较低。这些不利因素很大程度上限制了周口市人工增雨作业空域申请及批复, 同时由于所辖县 (市) 较多, 很多时候周口市人工增雨作业采用分批次、多时段模式进行。由于所辖县 (市) 作业区域存在时间差, 目标区域选取在一定程度上比较接近随机过程。结合近年来实际作业情况, 对比分析3种不同的效果评估方法的利弊, 周口市目前常用的仍是随机化过程中的区域随机交叉对比试验方法。

区域随机交叉对比试验方法[5]要求不考虑地形的影响, 雨量分布均匀且雨强小、云内上升气流小、云层较为稳定。由于周口地处平原地带, 地形起伏较小, 基本可以忽略地形对降水的影响。同时, 考虑到作业时的天气过程大多为相对稳定的层状云降水, 因此在对比区域的选取上周口相对较为自由灵活。除了人工催化这一因素外, 其他因子对降水贡献没有系统性的误差。通过催化区域和未催化区域比较, 如果这2组区域观测到雨量有明显的差异, 就可以归因于人工增雨作业带来的效果。

2.2 区域随机交叉对比试验计算方法

2.2.1 对比区和影响区的选取。

影响区是指受到人工催化作业影响的地区, 一般位于人工催化作业的作业点下风方向。影响区的大小取决于很多因素, 如火箭发射的仰角与方位角、高空引导风的风向与风速、催化剂的影响时间等[6]。

对比区是指不受人工催化作业影响的地区, 通常对比区的选择要满足以下要求:不受人工催化作业影响, 与影响区地形相似, 作业期2个区所受影响的天气系统以及降水类型相似, 两区均应有较稠密的自动雨量站。

2.2.2 对比区和影响区平均雨量R对和R影。

目前, 周口市自动雨量站分布较广, 采用区域内雨量站雨量算数平均更具有说服力, 具体计算公式如下:

一般催化剂有效作用时间定为3 h, 因此ri为作业3 h后所选区域内各雨量站点雨量值。

2.2.3 计算增雨量。

计算出对比区和影响区平均雨量R对和R影, 令影响区面积为S, W为影响区增加的雨水量, 那么W计算公式如下:

W= (R影-R对) ×S

2.3 周口市人工增雨作业效果评估实例分析

2016年4月5日8:00起周口市有冷锋云系自西南向东南移动, 移速约为30 km/h, 逐步开始影响周口市。15:00, 云中局部具有丰富的液水含量, 光学厚度最大可达40, 云顶温度局部最低约为-40℃。根据以上分析预测5日18:00至6日8:00, 云系将主要影响周口市南部、西南部地区, 并逐渐向东南方向移动。云顶温度较低, 云光学厚度较大, 云垂直发展密实, 云中可能有过冷水, 都有一定的地面增雨条件。4月5日, 周口市人影办组织全市积极做好人工增雨作业准备, 预设作业点地理分布见图1。

结合有利天气形势及空域批复情况, 周口市项城、淮阳、西华、沈丘4个县 (市) 成功开展了人工增雨作业, 对比天气发展过程, 取上游商水和郸城分别为对比区, 项城和沈丘为有效影响区, 具体见图2。

按照上述计算方法, 在A区域和B区域内分别取6个自动站雨量值算术平均得平均雨量R对A和R影A, R对B和R影B, 计算结果见表1。

对比分析可知, 4月5日夜间周口市人工增雨作业2个区域共增加雨量701万t, 增雨效果较为显著。

3 结语

本文采取的区域随机交叉对比试验计算方法的前提是假定作业期间自然雨量的空间分布统计上是均匀的, 这与实际发生的自然降雨有区别, 存在一定的局限性[7], 但计算结果在很大程度上能反映高炮、火箭作业效果, 仍不失为目前评估人工增雨作业效果的一种简单可行的方法。

摘要：周口市作为河南省产粮大市, 近年来干旱频发, 因此以抗旱为目的的人工增雨作业量不断加大。为更好地对增雨效果进行评估, 对比分析物理检验、数值模拟检验和统计检验3种人工增雨作业效果评估基本方法, 综合分析3种方法利弊。结果表明, 周口市目前采用的效果评估方法是第3种, 即统计检验, 具体检验评估方法是随机化过程中的区域随机交叉对比试验方法。详细阐述了该方法的具体实施及计算, 并对周口市2016年4月5日一次作业过程进行了科学评估, 计算结果表明, 此次作业共为周口市增加雨量701万t, 增雨效果较为显著。

关键词：人工增雨,效果评估,随机化,非随机化,区域对比,河南周口

参考文献

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[5]柳岳清, 周国华, 邓霞君, 等.单次火箭人工增雨作业效果评估方法探析[J].北京:中国学术期刊电子出版社, 2010:29-33.

[6]冯正勇, 安慧文.宝坻区人工增雨作业效果评估方法[J].农业与技术, 2012, 32 (6) :41-45.

聊城市春季人工增雨作业条件分析 篇5

聊城市春季人工增雨作业条件分析

利用聊城市～春季人工增雨作业的雷达回波资料和实况资料,运用统计和对比的方法,对13次高炮和火箭人工增雨的作业云系、作业时机、作业部位以及催化剂量的`选择进行综合分析.结果表明:聊城市高炮、火箭人工增雨的作业以混合云和层状云为主要目标云系,层状云作业效率最高,可达80.5%.层状云系作业部位应选在0℃层亮带以上.混合云系应选在强回波区附近.选择催化时机,层状云应在云顶高度≥6km,回波强度≥25dBz;混合云云顶高度≥7.5km,回波强度≥35dBz为宜.1次层状云人工增雨过程在有效作业时段内,1个作业点炮弹以30～40发效果较好,火箭弹2～4枚为宜.

作 者：宁瑞斌 NING Rui-bin 作者单位：聊城市气象局,山东,聊城,252060刊 名：河北农业科学英文刊名：JOURNAL OF HEBEI AGRICULTURAL SCIENCES年，卷(期)：13(2)分类号：P481关键词：高炮 火箭 人工增雨 作业分析

增雨作业 篇6

目前我市用于人工影响天气作业的主要设备是WR-98型火箭作业系统, 该火箭具有射程远 (9KM) 、播撒高 (最大高度8.5KM) 、催化剂量大 (Agi含量为10g) 、成核率高 (在-10°成核率为1.8*) 等特点。共有火箭发射架19套, 配有人影作业车17辆, 同时经过空军空域管制部门的审核, 全市共布置了42个对空射击增雨作业点, 根据需要适时开展增雨作业。

1 天气形势简析

2012年春季以来我市降水明显偏少, 森林火险等级居高不下, 西部水库蓄水量严重不足, 土壤墒情较差, 不利于开展春耕作业。4月23日20时500hPa高空槽移至河套地区, 且极地不断有冷空气补充南下, 河北省处于槽前西南气流中, 700hPa在河套、山西一带存在切变线, 动力条件较好;低层850hPa有一支偏南低空急流 (图1) 从南海伸向河北省南部, 邢台站风速达16m/s, 与低空急流相对应有一条湿舌伸向我区, 石家庄地区比湿达到10g/kg, 水汽条件充沛;地面, 石家庄处于倒槽顶部, 辐合条件较好, 整个形势对降水比较有利。

2 科学开展人影作业

对于此次降水过程, 我们利用石家庄市新乐的新一代多普勒天气雷达进行了全程的指挥、监测。24日03时左右, 雷达显示石家庄西部开始出现回波, 强度为20dBZ, 03时20分, 西部地区降水随之开始。通过分析雷达PPI径向速度图像 (图略) , 发现04时50分开始, 1.50°仰角的PPI速度图上出现了零速度线呈“S”型的分布特征, 说明有暖平流存在, 到05时50分时, 速度图上出现了正负面积不对称, 速度负面积大于正面积, 同时负速度值大于正速度值, 即出现了暖平流辐合流场, 降雨云将继续发展增强, 有增雨潜力, 人工增雨作业的有利时机已然出现。市人影办申请空域后, 立即对平山气象局小觉增雨作业点 (县城西北、60公里) 下达了作业指令, 作业时间为05时55分到56分, 共发射火箭弹4枚, 发射方位320°, 仰角65°, 火箭播撒碘化银烟粒经小觉、营里乡一带, 整个作业范围覆盖杨家桥等3个乡镇, 面积约270平方公里。 (见图2)

3 雷达回波分析

05时54分雷达探测到在平山西部有大片降水云系覆盖, 云层的回波强度大都为30dBZ, 此时这一区域正在下着小雨, 05时55分、56分进行人工增雨作业后, 经过约20分钟, 增雨效果逐渐显现。实施人工催化后, 多普勒雷达产品资料中基本反射率、垂直液态含水量、回波顶高均出现显著变化。

3.1 基本反射率分析

反射率因子产品一直作为雷达的标准输出, 它是一种用来确定降水回波的移动以及未来趋势的极好工具。06时24分, 云层被催化后, 在催化云区域出现了42dBZ的强回波, 并且还有继续加强的趋势, 相对比作业前, 雷达回波面积明显扩大, 并且更加密实, 云的厚度也有所增加, 见图3。而非催化云则回波较弱, 从而判断此次对目标云的催化达到了增雨的效果。

3.2 垂直液态含水量分析

垂直液态含水量反映了降水云体中在某一确定底面积的垂直柱体内液态水总量的分布, 它对于判断云团潜在降水量有重要的参考作用。通过观察作业前后垂直累积液态含水量我们发现 (见图4) , 催化前液态含水量约为3kg/m2, 而人工催化后, 经过约30分钟, 催化云发生了微物理反应, 液态含水量达到约为10kg/m2。这表明经过一段时间的催化后, 回波对流发展较为旺盛, 上升气流较强, 使得液态含水量呈扩张态势。

3.3 回波顶高分析

回波顶高反映的是降水云体在空间上所达到的最大高度, 对判断降水云的发展有着指示作用, 一般回波顶越高, 说明对流发展越强。从作业前后回波顶高的变化来看, 作业前回波顶高为6krn, 作业催化10分钟后, 回波顶高即达到8krn, 06时12分达到9krn, 这一高度维持了约半小时 (见图5) , 通过作业, 使作业区内云顶高度平均增长了3krn, 作业效果显著, 而非作业区云顶高度并没有明显变化。

4 地面雨量变化

进行人工催化后, 约30分钟, 地面雨量逐渐加强。以增雨区域内的营里乡为例, 根据区域气象观测系统的数据, 火箭发射前1小时降水4.4毫米, 发射后1小时降水量15.1毫米, 2小时降水量18.3毫米。另外我们还整理了作业点周围六个雨量点24小时雨量情况, 主要观察火箭增雨后的雨量变化情况, 从表1可以看出, 火箭增雨影响范围内的营里乡、杨家桥、蛟潭庄雨量明显大于非作业区下槐、西柏坡、苏家庄等地。

5 结语

1) 这次人工增雨作业是在有利于降水的大尺度天气背景下进行的。在冷、暖气流以及人工增雨作业的共同作用下, 24日石家庄迎来了今春第一场透雨, 全市大部分地区降雨量在15到40毫米, 平山的杨家桥最大为69.2毫米。此次降雨有效地降低了森林火险气象等级, 明显缓解了持续的旱情。

2) 雷达跟踪监测发现, 经过火箭人工催化作业后云的反射率回波强度增强、垂直液态含水量增加、云顶迅速上升、作业影响区降水增多, 说明增雨效果明显。新一代多普勒天气雷达在增雨作业过程中的指挥、监测、效果检验方面发挥着积极、重要的作用。

参考文献

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[2]中国气象局科技发展司人工影响天气岗位培训教材[M].北京:气象出版社, 2003.

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[4]王以琳, 魏建苏.一次火箭人工增雨分析[J].气象科学, 2009.

增雨作业 篇7

关键词：东江水库,汛期,人工增雨,风险评估

近年来, 随着全球气候变暖、自然降水减少等因素, 湖南省的各大中型水库都不同程度地出现了蓄水不足的情况, 给工农业生产生活以及城市的可持续发展带来了十分不利的影响。据湖南省气候资料统计, 1951—2006年湖南年平均气温升高0.8℃, 近10年平均气温达建国以来10年平均最高值;春季降水呈阶梯性减少趋势, 近10年平均较50年代平均少65.4 mm, 偏少10%以上。

汛期雨水集中, 尤其是台风登陆并到达湖南省时将会伴有局地暴雨、大暴雨发生, 若在汛期进行人工增雨作业, 对东江水库是否会造成风险, 水库是否有溃堤的危险[1,2]等尚待评估。目前对水库人工增雨作业的评估主要针对作业之后的效果评估[3,4,5], 但是对地理特征、水库库容、气候背景等因子还没有进行过相关研究。

笔者尝试用最大增雨面积增水计算方法, 通过对人工增雨设备技术参数的简要分析, 并根据东江水库的库容状况、区域降水和人工增雨作业点的布设情况进行分析计算来定量评估东江水库在汛期进行增雨作业是否存在风险, 旨在从新的视角开拓人工影响天气工作[6,7]。

1 人工增雨作业设备及参数

目前, 湖南省使用的人工增雨作业设备主要是WR-1B增雨防雹火箭弹和“37 mm”高炮。根据历年作业实践, 人工增雨作业设备的射击仰角在45°~65°为最佳, WR-1B型火箭弹的最大播散半径为8 km, 降雨最大覆盖面积为200 km2, 每枚火箭弹含有催化剂 (Ag I) 10 g;“37 mm”高炮的最大播撒半径为5 km, 降雨最大覆盖面积为100km2, 每发炮弹含有催化剂 (Ag I) 1 g。增雨期间东江水库流域布设了8个作业点 (图1) 。

其中有4个高炮作业点, 分别为汝城县的大坪、文明站点和资兴县的坪石、清江站点;4个火箭作业点分别是汝城县的暖水、外沙站点和资兴县的龙溪、黄草站点。上述增雨设备和作业站点经过实践检验是有效的, 在近2年的汛期增雨作业中取得了较为显著的效果。

2 人工增雨的风险评估方法

有些降水性云, 自然降水效率不高, 可设法通过人工干预的方法提高其降水效率。云的降水效率主要决定于云中上升气流、云厚和云生命期等条件, 也决定于云滴向雨滴或冰雪转化的微物理过程。人工降雨就是用高炮或火箭将携带着Ag I等催化剂打入5~6 km的云层中, 爆炸产生的高温将碘化银分裂成无数的碘离子和银离子, 气温稍低一点, 碘离子和银离子又结合在一起, 形成碘化银微粒。如果条件理想, 每一颗微粒都可发挥冰核的作用。在短短15 min的时间里, 这些细微的人工冰核便通过吸附水汽、凝结增长, 在上下气流作用下碰并增长, 最后形成雨滴落出云层, 形成降雨。

据湖南省开展人影作业资料统计表明, 当高炮作业时, 降雨影响区面积S=100 km2;火箭作业时, 降雨影响区面积S=200 km2。根据最大增雨面积增水计算方法[8], 增雨量计算公式为:

式中, W为假设无渗透条件下因降雨产生的地表水量 (m3) ;k为无量纲经验系数;r为日降水量 (mm) ;S为作业影响区面积 (m2) 。无量纲经验系数k根据高空风决定:风速10 m/s以下时取k=1.5, 10~20 m/s时取k=2, 大于20 m/s时取k=2.5。考虑最大风险, 估算时无量纲经验系数取k=2.5。

拟增加的降水面雨量公式为:

式中, ⊿r=α·r, α为增雨率。

3 汛期东江水库人工增雨的风险评估

3.1 地形和气候背景

东江水库地处湖南郴州市境内, 处南岭山脉北麓, 东南为山区, 西北为丘岗平原, 整个地势出现了由东南向西北的倾斜。受南岭山脉的阻挡作用, 冷暖空气常常在郴州上空交汇, 极易产生连续性降水或暴雨天气过程。每年的4—6月, 受北方冷空气南下和季风气候影响, 低槽和锋面活动常常会带来强降水;7—9月雨季结束后又将受到热带风暴、台风和东风波影响, 降雨强度大。

资料表明, 郴州地区全年平均降水量为1 678 mm, 汛期平均降水量为910 mm, 占全年的54%。汛期在这样的地形和气候背景下进行人工增雨作业风险如何, 是否会由于增雨造成水位过高、水库溃堤, 有必要进行科学评估。

3.2 水库蓄水量分析

东江水电站设计汛期限水位为284 m, 正常蓄水位285 m, 流域控制面积为4 719 km2, 相应库容8.12×109m3, 总库容9.15×109m3, 为多年调节水库。近年来, 由于来水不足, 水位偏低, 特别是由于2004、2005年来水持续偏少。如在2005年8月份, 水库水位仅为270 m, 库容仅6.0×109m3, 2006年以来东江水库来水正常偏枯。在这种情况下, 水库远不能满足经济发展和农业生产的需要, 不仅对农业生产构成极大威胁, 而且对城市发展、生活用水也产生了影响。因此, 选择在汛期开展人工增雨作业, 充分利用空中过境云水资源的需求就显得十分迫切。

由于水库水系流域蓄水主要由地表水形成的径流构成, 因此, 笔者查阅了近30年东江水库流域内的降雨资料, 库区最大日降雨量为248 mm。按照增雨率24%来计算[9,10], 应用上述方法计算增水, 可以分别计算出水库流域在历年日最大降水量条件下的增雨最大理论值。

(1) 东江水库水系流域火箭增雨最大理论值。水库库区最大日降水量248 mm, 按照增雨率24%计算, 则荪r=60 mm。火箭增雨的影响面积S=200km2, 假设在无渗透的条件下, 增雨产生的最大地表水量为:

最大日降水量248 mm, 产生的地表水量为:

则当日可以产生的最大降水量为:

(2) 东江水库水系流域高炮增雨最大理论值。

高炮增雨的影响面积S=100 km2, 依据上述原理可计算出东江水库水系流域高炮增雨的最大理论值:

该计算方法是指在某作业点可能影响区域的最大理论值。由此估算, 在东江水库水系流域, 当出现历年最大日降水量时, 火箭增雨最大增量为3×107m3, 加上自然降水, 影响区域内的降水总量为7.96×107m3;高炮增雨的影响区域内降水总量为3.98×107m3。如果东江水库库区4架火箭和4门高炮共同作业, 在影响区域内自然降水和人工增雨的最大降水总量为47.76×107m3。

上述计算的结果是指作业设备固定于作业点, 并考虑极值情况下的理论参考值。如果按照东江水库历年蓄水情况分析, 汛期在库区实施人工增雨作业是没有风险的。不仅如此, 作业时还应该利用火箭可移动的灵活性, 抓住有利天气形势积极移动作业, 扩大覆盖面积。同时在有利天气形势的情况下, 还可以适当增加作业站点, 在汛期到来时, 人影科技人员需密切关注天气变化, 抓住一切有利天气连续作业, 这样才能达到多增雨、多蓄水的目的。如果遇到特殊的天气气候条件, 也应该采取相应灵活的做法。

4 结论

通过对东江水库库容状况、区域降水和人工增雨效果进行分析, 应用最大增雨面积增水计算方法对东江水库汛期人工增雨的作业风险进行了评估, 结果表明: (1) 在汛期对该水库进行人工增雨没有风险; (2) 需要根据高炮火箭的作业特点, 增设作业站点, 加大作业力度, 抓住一切有利时机, 以达到多增雨、多蓄水的目的。

参考文献

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增雨作业 篇8

一、人类影响天气的发展历史

早在远古时期, 天气的变化和大气的变化就已经引起了气象学家和学者的关注, 我国也是世界上最早观察和记录天气天象的古代国家之一。据考古资料显示, 我国原始人类在与大自然的抗争中就已经知道利用自然条件来躲避风雨雷电等自然灾害, 并学会利用火, 食用熟食等生活技能。早在五千年前, 我国劳动人民就懂得根据天气和气候的变化来种植作物, 建造房屋了。当然, 在远古时期, 我国的劳动生产率较低, 迫于这个限制, 当时对天气和气候的研究是非常有限的。

殷商时代, 我国的第一本物候学著作《夏小正》的问世可谓是人类人工影响天气历史上的一个里程碑。此著作大量地记录了天气和天象的变化, 并介绍了一年中各月的天气现象和气候变化以及相应月份应该从事的农事活动, 由于此著作的出现, 我国的农业在当时的世界是遥遥领先的。

我国历史上专门负责观察天气变化的机构叫"观象台", 国家设定专门的人员来观测天气变化, 类似于我们今天的气象局, 由于此机构的设置, 为我国当时的农事活动提供了大量的指导数据, 因此, 我国农业的发展是领先的, 也因此奠定了我国农业大国的历史基础。由此可看出我国气象事业具有悠久的历史。

随着社会的发展和时代的进步, 人类对气象和天气的研究有了更深层次的认识。战国时期, 已经有军事家懂得利用气候条件进行战争, 这又是人类利用天气条件为人类服务的一大创举。《黄帝内经》中也有了记载, 利用天气气候等条件, 可以调高人们的免疫力, 防止疾病的发生的一些简单疾病的治疗。汉代韩婴的著作《韩诗外传》中提出"草木之花多五出, 独雪花六出", 而世界上其他国家发现这一现象比我国晚了近2000年。

古代的气象仪器研究领域, 我国也是成就显著。古代战争中已经有相风旗的出现, 汉代又出现了羽炭测温计来测量空气的温度和湿度, 唐朝时期的李淳风更是世界上第一个利用仪器给风定级的人, 他将风分为八级, 并发表了著作《乙已占》, 这部著作在19世纪初期才传到了欧洲, 英国学者蒲福在此著作基础上又进行了更精确的划分, 将风定义为12级, 也就是我们现在所使用的风级的概念。

在我国古代的气象学与天气学的研究中, 对暴雨、冰雹等自然灾害也做了系统的分析, 在气象物候学, 军事物候学, 医学物候学方面也有所涉及, 我国古代的气象学及人工影响天气的研究为世界此方面的研究和进步做出了巨大的贡献。

二、人工增雨的必要性

近年来, 随着经济的发展和工业化程度的加深, 人类对大气的破坏程度也急剧加深。旱涝现象频出, 因此人类对天气的影响就显得尤为重要了。

我国首都北京地区的缺水状况尤为严重。人均水资源占有率不到200立方米, 远低于世界平均水平的1000立方米。因此解决我国缺水的问题迫在眉睫。由于科技的进步和技术的发展, 人工增雨技术应运而生。这种新型技术的出现给人类带来了福音, 虽然缺水状况依旧, 但情况已经大为改善了。

1. 人工增雨的科学含义

现在社会上流传一种“人工降雨”的说法, 其实这种说法是不准确的, 人类不可能违背自然规律进行人工的“降雨”, 而是通过利用自然条件, 在遵守自然规律的前提下, 人为的“增雨”。因此, 现在给出人工增雨这项技术的标准科学定义:人工增雨是指在自然降雨之外, 利用现有的气象条件, 通过人工干预的方法, 使其再增加一部分降雨的科学手段。其原理是利用飞机、增雨火箭或高射炮将催化剂发射到云层中, 对局部范围内的云层中的水含量进行催化, 使云层中的水滴增多并使其重量增加, 去掉蒸发的一部分, 大部分就降落到了地面, 形成了降水。

2. 人工增雨的作用

我国是世界上的人口大国, 各种资源的消耗量都大的惊人, 水资源也一样, 因此, 我国想到了利用人工增雨的方法来增加水量的方法。我国最早的人工降雨是始于20世纪50年代, 无论从规模还是数量上来说, 我国都是人工影响天气变化的大国, 而自从人工增雨技术的引入, 我国的旱涝灾害明显减少, 农业产量上升。而近年来由于人工增雨技术的不断成熟, 其作用已经不仅仅作用于农业了, 对于森林火灾的救护, 生态建设, 增加水资源方面多做出了突出的贡献。这也印证了科技的发展是为人类服务的这句话。

三、人工增雨作业必须重视的问题

人工增雨这项技术虽然是一项造福人类的科技成就, 但凡事都有利有弊, 因此, 在作业中的一些问题还是要给予重视的。

1. 作业中对云层的选择

根据相关资料显示与作业人员的实践经验, 云层的选择是人工增雨取得何种效果的关键。要选择适合作业和水汽较厚的云层进行作业, 带有雷电的积雨云是最佳的作业对象, 此类云层本身就能降水, 对其进行作业, 就能得到中雨以上的理想效果。

2. 发射工具的选择

人工增雨作业中, 催化剂的发射工具尤为重要。如空中有带有雷电的积雨云或者云团比较完整清晰, 这时就比较适合使用高射炮或增雨火箭进行作业, 因为此类云团本身就能降水, 只要适当的进行催化, 就能取得理想的效果。而如果空中不具有积雨云, 且云团模糊不清, 看不到边际, 这时如果还是采用高炮火箭等作业效果就不会很好了, 这时应采用飞机进行作业, 飞机飞到云层中, 通过抛洒干冰来催化云层中的冰晶, 这时出现"蝴蝶效应", 降水顺利完成。

3. 作业地点的选择

作业地点的选择是人工增雨作业的关键所在, 因为作业地点的选择直接关系到受益点。作业受到云速、风速、作业点与受益点距离的制约, 因此, 作业地点要选择在受益点的上风向。另外, 由于使用高炮或者火箭在发射完成后, 其弹壳一般不会炸毁, 完成爆炸后会因为重力作用落回地面, 因此, 就要考虑弹壳的落回是否会对人、房屋等建筑造成损害, 所以, 人工增雨地点的选择和时机的一样, 都是人工增雨作业中的关键, 是人工增雨作业能否完成及完成质量的保障。

4. 作业时机的选择

由于受各种天气条件的制约和影响, 作业时机的选择也是非常重要的。作业提前可能造成雨量减少, 作业滞后可能造成错过了最好的时机, 都会影响降水的效果, 因此, 掌握好时机在人工增雨作业中是很重要的一项工作。

结束语

自古代以来, 人类就在不断探索大自然的奥秘, 天气状况更是人们所关心的, 因此, 人工影响天气一直是人类所研究的课题, 随着经济的发展和技术的进步, 人类如今在遵守自然规律的前提下, 已经可以简单的影响天气变化了, 人工增雨这项技术的使用必将为中国经济的发展增光添彩, 亦将为世界的和平与稳定做出贡献。

摘要：自古以来, 人类对天气现象的探索和研究就从没停止过, 大自然的奥秘对人类的吸引是从不间断的, 而因为人类的智慧, 人类逐渐能够影响天气, 利用天气, 本文将针对人工影响天气的发展历史和现代人工增雨作业的问题和现状进行分析, 以达到利用现代技术为人类造福的目的。

关键词：人为,影响,天气,历史,增雨作业

参考文献

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增雨作业 篇9

1 短时预警报系统在人工影响天气中的作用

短时预警报系统为包括每隔6分钟和1小时时段, 包括组合反射率、雷达回波顶高、垂直液态含水量等多种产品。其内容丰富, 为人工增雨云团的监测提供微观指导, 而气象资料为云团观测及增雨作业提供宏观指导。

短时预警报系统的作用[2]: (1) 可以监测云带。对云带或雨带进行监测, 了解其云系的物理结构、特征、中心强度、移向移速等, 从而选取最好的人工增雨作业区域、对象。 (2) 依据观测资料分析结果, 指挥并实施人工增雨作业。 (3) 开展人工影响天气效果评估, 以此评估人工影响天气效果。

2 作业思路

2.1 作业分析

此次作业, 主要选用了短时预警报系统组合反射率图。人员分为两组, 一组被安排在天门市气象台监视天气变化, 另一组派到人工增雨作业点, 试验期间两组保持密切联系。

从8月28日08时850h Pa天气图上可以看出 (图1) , 在四川的西北部经重庆至湖北省的东部有一切变线, 配合云图可以看出, 主要积雨云团位于天门西北部张港镇附近。该云团属变性冷高压下的不稳定对流云团, 且朝着偏西北的方向向我市发展。从水汽云图上看, 其中心值会加强, 到09时, 该云团位于我市蒋湖、张港附近, 其反射率强度值达到45-50d BZ, 具有人工增雨条件[3]。因此, 天门市人工影响天气办公室利用其进行了增雨作业。

经过进一步的观察, 在8月28日15时, 位于天门市西北部的钟祥和南部的潜江都有对流性云团。根据云图分析, 潜江的对流云团向西南方向发展, 未来有可能位于天门市上空, 在16时。部分云团已移入天门市东南部, 未来有扩大加强的趋势。到17时 (图2) , 对流性云团已布满了天门市中部以东的所有地区, 且中心强度值达到了50d BZ, 具有非常有利的人工增雨作业条件。

2.2 作业过程

2.2.1 第一阶段 (8月28日08时-09时) 作业

人工增雨所需条件:一是云层较厚, 云底较低, 云底高度小于4km;二是有云和降水过程处于持续发展阶段;三是有持续上升气流。

从8月28日08开始观测短时天气预警系统, 从组合发射率拼图上 (图3) 可以看出, 天门周围有大片云系, 特别是天门西北部和南部地区, 回波强度达到30d Bz以上, 都有可能移到天门。但在西北部的对流云系, 由于对流运动较强, 在09时都已释放能量并消散。而在南部的积雨云, 受西南气流的影响, 不断地向天门市西南部移动。到09时, 该对流云团到达天门市的蒋湖、张港镇附近, 其对流云高为1-3km, 且对流云中心强度值达到55d BZ, 雷达回波顶高为9km, 满足作业条件, 因此在9点31分在该云团处进行了人工增雨。

2.2.2 第二阶段 (8月28日15-17时) 作业

8月28日09时对天门西南部小范围的对流云团进行增雨后, 由于还不能解除天门市中部及东部的旱情, 因此对其进行了第二次作业。根据当时环流形势分析和卫星云图资料作出判断, 由于西风带系统有所加强, 副热带高压进一步南退, 从8月28日15~17时 (图4) 组合发射率因子图上可见, 自28日15时开始, 进入天门中部和东部的对流云团不断发展壮大。到17时, 其中心强度达到50d Bz, 对流云底高度为3km, 雷达回波顶高为8km, 这样的条件适合实施人工增雨作业。因此对其进行了第二次人工增雨作业。

3作业效果检验

对流云团从潜江进入天门后, 实际上云团内部能量几乎消耗殆尽, 顶已经开始坍塌。在实施人工增雨作业以后, 云团内部水汽重新开始凝结, 在凝结过程中释放出大量能量, 产生一个正向推动作用, 在天门东南部产生一场暴雨。从28日凌晨3时开始, 天门市气象局通过天气雷达捕捉到对流云团, 迅速派出人工增雨作业应急队伍赴黄潭、岳口等作业点, 等待最佳作业时机。通过车载雷达实时跟踪对流云团, 火箭弹最终准确击中对流云体, 大雨如期而至。至29日8时, 天门市气象局已先后赴黄潭、岳口、横林等乡镇开展人工增雨3次, 累计发射火箭弹10发, 作业区降雨明显, 普降大到暴雨。通过人工增雨作业, 天门市大部乡镇旱情基本得到缓解或解除。

各自动雨量站雨量资料显示, 全市各乡镇普降大到暴雨, 马湾降水量65.2mm, 皂沉湖44.4mm, 麻洋40.5mm, 岳口38.7mm, 汪场34.4mm, 黄潭34.1mm, 彭市30.7mm等, 作业试验效果较为明显。此次在外场作业, 雷达回波强度在30d BZ以上, 云底高度在4km以下, 对流云团所含水汽丰沛, 足以产生降水。

天门市此次人工增雨作业结果表明, 根据武汉中心气象台提供的短时预警报资料, 并结合其他数值预报产品, 指导基层气象部门开展人工增雨作业, 可达到预期的作业效果。对天门来说, 垂直能见范围在2~8km之间, 正是对流云主体的高度, 非常适合用其资料指导人工增雨作业, 既能保证作业安全, 又能保证作业效果。

摘要：2009年入伏以来, 天门市降水偏少, 干旱较为严重, 给天门市农业带来很大损失。因此, 天门市气象局利用短时预警报系统, 并结合MICAPS资料, 精确地检测对流云团的移向、移速及其中心强度, 指导人工增雨作业, 缓解或解除旱情, 减少农业的损失。

关键词：人工增雨,预警,干旱

参考文献

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浅析人工增雨问题与思考分析 篇10

人工增雨就是依据雨水形成原理, 根据降雨需要云层的实际情况, 有目的地增施降雨形成条件, 形成降雨的过程。其作用的原理在于通过播撒催化剂, 影响云间微物理过程, 使着原本不能降雨或者是降雨量很少的云, 受到激发实现降雨或者是增加降雨量。结合工作实际, 就人工增雨的实施条件、人工增雨的各种方法和原理、人工增雨的采用装置等作了介绍, 为今后人工降雨更大社会贡献值的实现提供理论和技术借鉴。

2 人工增雨的实施条件

人工降雨的实施需要具备一定的前提条件, 既需要宏观的天气条件, 又需要云间物理条件来适应。比如说:暖云必须要有大水滴, 冷云必须要有冰晶, 只有具备了这样的条件, 才会实现人工降雨的目的, 否则, 及时天气再好, 也不能下雨。然而, 在自然条件下, 要想满足降雨条件的各种需要, 还是存在不小难度的。由此, 可通过播撒人工冰棱的方式, 促使云间冰水过程形成, 然后借助水滴的自然碰并过程, 就可产生降雨或者是增加雨量。

3 人工增雨的各种方法和原理

人工增雨目的的实现, 是依据雨水形成原理, 根据降雨需要云层的实际情况有目的地增施降雨形成条件实现降雨。具体实现的方法, 因为云层性质的不同而略有差异, 汇总起来主要有如下几种:

3.1 冷云降雨的方法

中纬度地区冬季常有过冷却层状云, 然而降雨频率却很低。待到夏季, 也能出现高于0℃层高度的积状云, 能够降雨则在少数。根据相关理论, 之所以没有出现降雨, 于云层间缺少冰晶, 云滴得不到增长, 有着很大的关系。由此, 实现冷云降雨目的的原理在于制造适量冰晶, 产生冰晶效益, 实现冰晶增长, 产生沉降, 沿途凝华、冲并, 形成大的降水质点, 这就是所谓的“静力催化”。

当前要想在云层间产生冰晶, 主要是借助两种方法:一种方法是投放冷冻剂, 比如干冰 (固体二氧化碳) 。将干冰投入过冷却云中后, 在它的周围薄层内便形成一个冷区, 在此冷区内, 过饱和度很大, 因此水汽分子结合物能够存在和长大。试验表明。当温度低于-40℃时, 即有自生冰晶。因此, 在干冰周围形成了大量的冰晶胚胎, 其中较大的冰晶经过湍流扩散到四周空间, 以后继续成长为更大的降水质点而下落。另一种方法是引进人工冰核, 比如碘化银, 被认为是最有效的冷云催化剂。目前, 碘化银被证实有三种结晶形状, 能很好地起到冰核作用, 非常适合冷云催化。碘化银产生冰晶数量的多少与温度有着很大的关系, 温度越低, 产生的冰核数越多, 冰晶数也就越多。

目前, 学术界关于碘化银制冰机制存在诸多争论。有人认为为水汽分子直接在碘化银质点上凝华形成冰晶, 碘化银起凝华核的作用。也有人认为碘化银起冻结核作用, 一开始碘化银质点作为凝结核形成水滴, 然后再冻结产生冰晶。另外也有人认为碘化银起接触核的作用, 也就是碘化银质点与过冷水滴互相碰撞后冻结而形成冰晶。有的云雾工作者又提出这样的看法:自然界中的水汽过饱和度一般是小于l%的, 当温度低于-12℃时, 碘化银质点的成冰机制主要是凝华作用。当温度在-12~5℃时, 主要是起先凝结后冻结的作用。当温度等于-5℃时, 起接触核的作用比较明显。

3.2 暖云降雨的方法

暖云是温度在0℃以上的云体, 就国内南方地区, 夏季浓积云、层积云多属于此种云。暖云由于其内缺少大水滴、滴谱窄、不易冲并等属性, 导致胶性稳定状态的持续。而且, 暖云内不能产生冰晶效应, 由此最终降雨量形成的决定因素在于水滴大小及冲并作用。鉴于此, 实现暖云人工降雨, 建议云层引进吸湿性核。比如食盐, 可延长低饱和度下凝结时间, 确保短时间内云层大水滴的形成。或者是直接引进的大水滴, 从而拓宽滴谱, 加速冲并增长的过程, 达到降水的目的。或引入表面活性物质 (能显著减小水滴表面张力又可抑制蒸发的物质) , 改变水滴的表面张力状态, 以利于形成大水滴并促使其破碎, 加速链锁反应, 从而形成降水。

4 人工增雨的采用装置

要想实现人工增雨的目的, 现阶段应考虑的问题是如何将适用的化学药剂、冷却剂等运送的指定的云间。目前较多采用的装置有:

(1) 选择民用飞机, 将干冰等冷却剂播撒指定云间, 促使云中温度降低, 细小水滴冰晶增大增多, 进而实现降水降雨的目的;

(2) 选择火箭、炮弹等等, 其内装置备用化学药剂, 借助高空爆破强大的冲击力, 促使云滴间相互碰撞, 合并形成大的雨滴降落下来, 形成降雨的目的。

5 结论

综上所述, 人工增雨的实现必须借助一定的条件, 只有充分了解人工增雨原理, 恰到时机地补充降雨条件, 才能确保云间云滴的凝结增大, 最终实现降雨。人工降雨带来的效益是显著的, 世界公认的统计数据, 人工增雨投入产生比普遍在1:5, 比较高的地区可达到1:30。掌握这项技术, 无论是于经济效益, 还是于社会效益, 都有着较为显著的贡献值。今后, 必将被广泛重视, 大面积推广应用, 确保其发挥更大的作用。

参考文献

[1]房彬, 肖辉, 王振会, 等.聚类分析在人工增雨效果检验中的应用[J].南京气象学院学报, 2005, (6) :739-745.

[2]樊鹏, 余兴, 雷恒池, 等.液态二氧化碳 (LC) 播撒装置应用研究[J].应用气象学报, 2005, (5) :685-692.