探空資料在人工增雨防雹作業(yè)中的應(yīng)用

閔利平,張 海,鄭明會,黃 平

(1.貴州省威寧縣氣象局,貴州 威寧 553100;2.貴州省畢節(jié)地區(qū)氣象局,貴州 畢節(jié) 551700)

探空資料在人工增雨防雹作業(yè)中的應(yīng)用

閔利平1,張 海2,鄭明會2,黃 平2

(1.貴州省威寧縣氣象局,貴州 威寧 553100;2.貴州省畢節(jié)地區(qū)氣象局,貴州 畢節(jié) 551700)

2010年春,畢節(jié)地區(qū)人影辦為應(yīng)對 2009年秋、冬季以來的連續(xù)干旱,啟動了干旱最高應(yīng)急響應(yīng)。作業(yè)指揮中心從 2月22日起進(jìn)入 24h待命狀態(tài),密切監(jiān)視天氣演變過程,抓住時機(jī)進(jìn)行人工增雨作業(yè),一方面全區(qū)高炮比往年提前 10-20d出炮,另一方面火箭車進(jìn)行流動作業(yè),當(dāng)前所利用的天氣信息僅局限于省地氣象臺預(yù)報(前一天 17時發(fā)布)和雷達(dá)回波資料,然而當(dāng)探測到有雷達(dá)回波時,火箭作業(yè)人員不一定能及時趕到有利天氣條件地點實施作業(yè)而錯過最佳作業(yè)時機(jī)。通過統(tǒng)計和分析作業(yè)日威寧(畢節(jié)地區(qū)天氣系統(tǒng)上游)08時探空資料判斷未來 6～12h有無人工增雨作業(yè)條件,選擇最佳增雨作業(yè)時機(jī)。

探空資料;人工增雨;作業(yè)條件;判斷;應(yīng)用

1 引言

形成降水的 3個條件是:一是要有充足的水汽,即南印度洋的西南季風(fēng)登陸,通過低空急流帶來一定水汽;二是空氣塊能夠抬升 (對流)并冷卻凝結(jié)(有冷空氣過境);三是具有較多的凝結(jié)核。要進(jìn)行人工增雨作業(yè)增加降水,前兩個條件是首要條件,需要提前做出預(yù)報和判斷,只要具備前兩個條件,就可以通過人工增雨作業(yè)來增加凝結(jié)核,從而增加有效降水。本文通過分析畢節(jié)地區(qū) 4月1日至 5月5日共 16個作業(yè)日威寧探空資料 (08時)大氣特性層的逆溫層資料及 4月22日至 5月6高空風(fēng)風(fēng)向切變,對比研究人工增雨作業(yè)條件的判斷。

2 逆溫層的特點

春季在云貴高原形成的逆溫有 3種情況:冷空氣影響減弱形成的近地面冷卻逆溫:冷暖空氣勢力相當(dāng)形成的鋒面逆溫;海洋暖濕空氣登陸,低層空氣的亂流混合,在亂流層底部形成的亂流逆溫。這3種逆溫只有亂流逆溫是產(chǎn)生對流性天氣征兆,適合進(jìn)行人工增雨作業(yè)。16個作業(yè)日當(dāng)中只有 2個作業(yè)日沒有觀測到有逆溫層 (探空報文 TTBB),說明降水天氣系統(tǒng)還未影響到測站或者已經(jīng)過境,作業(yè)日低空特性層有逆溫層的天數(shù)占 87.5%(表 1)。

2.1 逆溫層上、下層溫差

表 1 作業(yè)日威寧探空資料逆溫層資料、500hPa風(fēng)向

從表 1可以看出,逆溫層起始、終止溫度差最小0.6℃(4月30日),最大 2.6℃(4月14日),平均1.6℃,根據(jù)逆溫溫差大小結(jié)合上下氣壓 (梯度)初步判定大氣存在不穩(wěn)定能量和低層大氣擾動程度,4月20日、21日沒有探測到逆溫層,是因為觀測時大氣亂流層厚度較小,高空探測儀誤差或探空程序模擬溫度平滑曲線時當(dāng)做成電碼“亂點”忽略了,選取的特性層顯示為近似恒溫層了。

2.2 逆溫層垂直厚度

逆溫層大都出現(xiàn)在都在 700 hPa以下,少數(shù)出現(xiàn)在 700 hPa以上 (4月1、22、25日,5月3日),但均在 700 hPa附近,逆溫層的垂直厚度利用上下層的氣壓差和高度差的關(guān)系計算 (800～700hPa高度變化率取平均值 (表 1、2)),計算出逆溫層厚度在100～750m之間,16個作業(yè)日逆溫層厚度 >300m的有 9個,100～300m有 5個,如果厚度較小,預(yù)示空氣擾動能量小或趨于消散,過大將形成靜止鋒,均不利于形成降水天氣條件,配合逆溫層上下層溫度差可以看出,逆溫層溫差 (遞增率)越大,未來天氣大氣不穩(wěn)定能量大。

表 2 氣壓差和高度差的關(guān)系

逆溫層厚度計算式為:

逆溫層厚度 (m)=上下層氣壓差 ×[(13.3+ 15.5)/2]

3 高空 500hPa層風(fēng)向

大氣風(fēng)向劇烈變化的高度大都在 500hPa以下,超過 500hPa以上的風(fēng)向趨于一致,春季西南地區(qū)冷空氣活動占多數(shù)風(fēng)向偏西北,受海洋暖濕氣流影響時會朝著偏西南風(fēng)向變化。在作業(yè)日 500hPa氣流風(fēng)向(探空報文 TTAA)大部分屬于偏西或偏西南風(fēng),個別為偏東南風(fēng) (4月12日)或偏東北風(fēng) (4月28日),是由于探空測風(fēng)誤差或風(fēng)向切變所致。

4 低空規(guī)定高度層風(fēng)向切變

連續(xù)列舉 4月22日至 5月6日 15天的低空大氣層風(fēng)向變化 (探空報文 PPBB)折線圖 (規(guī)定高度4Km、6Km、8Km、10Km),其中具有增雨作業(yè)條件的是 4月25、28、4月30日、5月2、3、4、5日 (圖 1),可以看出:作業(yè)日低空規(guī)定層風(fēng)向均有≥15°的波動,非作業(yè)日雖然在 4～6Km有較大波動,但在 6Km-8Km-10Km波動變化平穩(wěn),氣層不穩(wěn)定能量小或即將減弱,通過作業(yè)日當(dāng)天早上的風(fēng)向切變情況看成氣旋反氣旋活動,和數(shù)值預(yù)報的高空形勢圖吻合。

圖 1 威寧探空資料 08h低空風(fēng)向切變圖

5 結(jié)論

分析威寧 08時探空資料發(fā)現(xiàn),只要具有逆溫層(厚度 >100m)、500hPa風(fēng)向偏西或偏西西南、低空風(fēng)向擺動大 3個條件,結(jié)合省地氣象臺預(yù)報,可以提前 6～12h作出具有人工增雨作業(yè)條件的判斷,流動火箭作業(yè)車提前到達(dá)陣地守候,贏得最佳作業(yè)時機(jī)。由于高原天氣過程復(fù)雜,水汽、冷空氣、空氣的上升運動任意一個要數(shù)偏弱都會影響人工增雨作業(yè)條件等級,對流天氣過程有時會推遲影響或偏移畢節(jié)地區(qū),雷達(dá)回波從北面的鎮(zhèn)雄或南面的宣威、六盤水過境,作出條件判斷有偏差的情況存在,我們將在以后的人工增雨防雹工作中不斷進(jìn)行實踐并加以總結(jié)。

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2010-03-24

閔利平 (1974-),男,助工,主要從事高空探測、防雷服務(wù)、雷達(dá)觀測工作。

1003-6598(2010)04-0026-02