攀枝花天气雷达在人工增雨作业中的应用
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摘 要：利用攀枝花714S天气雷达对2020年1月4日一次降雨过程进行跟踪观测，结合常规天气分析和卫星云图资料，对人工增雨作业条件和效果进行综合分析。结果表明：配合714S天气雷提供的目标云回波强度、方位、距离、高度及发展演变趋势等信息，能更好捕捉人工增雨作业时机，选择开展作业的方式和站点，从而提高作业的科学性和有效性。
关键词：
天气雷达;回波;人工增雨
中图分类号：S163
文献标识码：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20200315051
引言
攀枝花市在人工增雨作业中，利用雷达回波资料提供的目标云系反射率因子、地理位置、移动方向等重要信息来选择最适宜开展人工增雨的作业点和作业时间，取得了很好的效果。多年以来，攀枝花市冬季难以形成有效降水，冬干春旱情形较为常见。2020年1月4日有利天气条件出现后，市、县（区）两级人影部门密切配合、协同作业，抓住战机全力实施人工增雨作业，全市普降小到中雨。本文将714S天气雷达回波资料与常规天气分析相结合，对作业目标云的回波特征和作业效果进行科学分析，对今后利用天气雷达指挥人工增雨作业具有一定参考意义。
1 旱情形势
攀枝花市地处攀西大裂谷金沙江干热河谷区，属南亚热带干热河谷气候。境内山岭纵横，河谷幽深，地形零碎，高差悬殊，气候垂直地带性变化显著，小气候复杂多样。受西南季风和地形再分配作用影响，11月—翌年5月为干季，降水量仅占年总雨量的10%左右，特别是12月—翌年3月是气候上降水的低谷，月雨量仅为4～7mm[1]。2019年以来，攀枝花市降雨同比大幅偏少，冬干春旱发展趋势明显，对水库蓄水、农业抗旱、森林防火造成了极大影响。
2 天气形势分析
2020年1月4日08∶00的500hpa高空图和红外云图的叠加图（图1）上可见，南支槽位于西藏南部至孟加拉湾地区，攀枝花市受槽前的西南气流影响，有丰富的水汽输送。从卫星云图上看，从孟加拉湾至攀枝花市有大片的对流云系不断发展加强，逐渐向东北方向移动，天气条件有利于开展人工增雨作业。
3 雷达回波分析
2020年1月4日08∶00左右，云南永仁地区和攀枝花北部有大面积回波生成发展，强回波中心位于盐边县鱤鱼乡，最大强度37dBz（图2a）。随后，回波面积不断增大并向东南方向移动，到09∶40左右，回波覆盖了盐边北部的红宝、国胜、鱤鱼、红果等地区和米易全境，并逐渐向市区和仁和北部靠近（图2b）。10∶50分散在仁和南部、盐边南部的零星回波不断发展并连成片状，最大强度超过40dBz，回波顶高6.5km。12∶02攀枝花全境内几乎被降水回波覆盖（图2c）。从13∶00开始，回波强度逐渐减弱，并整体向东南方向缓慢移动。14∶34盐边北部、仁和地区有零星弱回波覆盖，其余地方仍有降水回波（图2d）。到15∶01，全市大部分地区天气好转，仅有东南局部地方有小面积回波（图2e）。16∶00后，大范围降水过程基本结束。
4 人工增雨作业情况
4.1 作业准备
2020年1月3日下午，市气象台经会商分析，预测攀枝花市3日晚间—4日，将有一次降雨天气过程。市气象局积极行动，立即启动天气雷达，实施连续监测，为后续预报分析和人工增雨指挥、作业提供精准支撑;预报人员严密监视天气演变情况，认真分析、加强会商、精心预测;市、县两级人工影响天气单位迅速做好人员调度、车辆调配、装备调试等工作，进入待命状态。
4.2 作业开展情况
人工增雨作业要想取得较好的效果，必须科学选择作业时机、作业部位和用弹量。一般情况下，积云催化时机可选择在云体发展初期;层状云和积层混合云作业选择在云体降水发展旺盛阶段[2]。08∶00—10∶00左右，盐边北部、米易依次出现作业时机，12∶00—14∶00之间，全市大部分地区均出现较好作业时机。从09∶01开始，攀枝花市、县两级人影部门积极克服空域申请困难、禁射区面积较大等困难，利用WR-1D型火箭架、JFJ火箭架和“三七”高炮，抓住有利时机全力实施增雨作业。截至14∶37，全市共开展人工增雨作业12次，用弹54发（具体见表1）。
4.3 作业效果评估
人工增雨是一门理论性和实践性都很强的学科，作业效果与天气系统关系非常密切，同时也与地形、地物及对目标云的催化部位、催化时机、催化量等密切相关[3]。一直以来，作业效果检验都是难点问题。根据目前通行做法，采用区域雨量对比法进行统计检验来评估增雨量。设目标区（作业影响区，下同）平均降雨量为R1（mm），对比区同时段平均降雨量为R2（mm），则人工增雨作业后目标区的总增雨量P=R1-R2。其中，对比区应位于目标区的上风方，地形和面积与作业影响区大致相近，不受作业催化剂污染，受同一天气系统影响。从卫星云图上看，1月4日作业期间对流云系向东北方向移动，则对比区选择在作业区的西南方向。表2为作业后增雨目标区与对比区的雨量分布情况。
由上表可知，人工增雨作业后目标区总增雨量P（P=R1-R2）为1.1mm。在作业12次的情况下，目标区累计影响面积S约4200km2，则本次增雨作业增水量W（W=S×P）约为4620m3。
5 结语
攀枝花714S天气雷达产品的基本反射率、基本径向速度等特征量能较好地反映出目标云的性质，可以监测到目标云的移动方向及生消演变过程。利用雷达观测，在对流云处于发展阶段实时指挥人工增雨作业，能够取得好的作业效果[4]。
将雷达回波资料与常规天气图、卫星云图相结合，综合分析天气形势，有利于提高开展人工增雨作业的针对性、及时性、科学性和准确性。
本次人工增雨作业目标区雨量大于所选对比区，取得的效果比较明显，增水量约为4620m3（包括自然降水变化部分）。但人工增雨效果评估是极为困难的，特别是抗旱作业效果评价尤为困难[5]。本文利用地面雨量资料对比来分析，所得的结论有特定的前提条件和局限性，其可靠性尚需更多的試验和研究。
参考文献
[1]
陈永琼.攀枝花市干旱调研报告[J].攀枝花科技与信息，2012，37（3）：27-31.
[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，2002.
[3] 渠永兴，滕水昌，蔡元成，等.火箭人工增雨作业的个例分析[J].干旱气象，2006，24（2）：33-38.
[4] 胡玲，靳瑞军.新一代天气雷达产品在增雨作业时机判别中的应用[J].气象科技，2005（S1）：61-65.
[5] 陈冰，张深寿，冯晋勤，等.新一代天气雷达在人工增雨中应用的初步研究[J].应用气象学报，2003（S1）：187-192，195-196.
（责任编辑 周康）
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