多普勒天氣雷達在人工增雨作業(yè)中的技術(shù)應(yīng)用

劉偉鋒+曹雅杰+許春艷+李方軍+耿雪瑩+侯雪松

摘要：遼源地區(qū)多普勒雷達強回波跟蹤顯示系統(tǒng)，以提高對強對流天氣的監(jiān)測、預(yù)警、服務(wù)工作的效能，提高人工增雨的工作效率為目的，通過對雷達數(shù)據(jù)的分析和提取，得到更加清晰的強回波圖像，從而為本地短時預(yù)報預(yù)警、人工增雨等工作提供更多更詳細的參考資料。

關(guān)鍵詞：人工增雨；雷達；技術(shù)應(yīng)用；優(yōu)點

中圖分類號： P481；P412.25 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.23.0054

氣象災(zāi)害特別是干旱對國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展具極大的破壞力。經(jīng)濟越發(fā)達，氣象災(zāi)害造成的損失就越大。近年來，我國許多地方出現(xiàn)了破紀錄的極端天氣，對人民生命財產(chǎn)安全造成了巨大威脅，通過人工影響天氣可以增加空中降水，是減輕和防御氣象災(zāi)害、促進農(nóng)民增收的有效措施。應(yīng)科學(xué)指揮、科學(xué)作業(yè)，充分發(fā)揮人工影響天氣工作的社會效益和經(jīng)濟效益。

1人工增雨作業(yè)

1.1人工增雨技術(shù)

人工增雨技術(shù)是在云中播撒一定的催化劑，促使大雨滴或冰晶的生成，使更多的云水轉(zhuǎn)化為雨水，或者在一定范圍內(nèi)促進大氣的上升運動，使云體增大以得到更多降水?，F(xiàn)代人工增雨開始于1946年，我國從1958年起逐步在全國范圍內(nèi)開展人工影響天氣試驗。人工增雨一般有空中和地面兩種作業(yè)方式。遼源火箭人工增雨始于2001年，主要是基于農(nóng)業(yè)抗旱，在地面打火箭彈，實施人工增雨作業(yè)。

在進行人工增雨作業(yè)前，選擇有利的作業(yè)地點、作業(yè)云系、作業(yè)時機、作業(yè)部位及催化劑量是火箭人工增雨成功的關(guān)鍵。

1.2適合作業(yè)的天氣系統(tǒng)和云系

根據(jù)遼源火箭增雨作業(yè)實踐以及雷達資料分析、檢驗，適合遼源市火箭人工增雨作業(yè)的云系有以下幾類：

春季農(nóng)田抗旱增雨作業(yè)，主要選擇高空槽、冷渦相配合的地面氣旋、鋒面氣旋、低壓倒槽等明顯的降水天氣系統(tǒng)。

夏季水庫增雨作業(yè)，主要選擇高空槽、低空切變與其相配合的地面天氣系統(tǒng)是江淮氣旋北上、河套低壓倒槽、副高后部降雨帶、臺風(fēng)減弱的低氣壓等比較強降水的天氣系統(tǒng)。

結(jié)構(gòu)均勻穩(wěn)定的層狀云是由于天氣擾動造成的大范圍空氣抬升而形成的降水云系。云層穩(wěn)定、持續(xù)時間長、水平范圍寬廣，云內(nèi)上升氣流小，頂部平坦。

混合云是由對流云和層狀云混合存在的多層降水云系，由于對流云積聚所產(chǎn)生的下沉氣流消耗了部分不穩(wěn)定能量，抑制了對流云的發(fā)展，逐漸向?qū)訝钤妻D(zhuǎn)化，促使降水量增大和持久，有利于增雨作業(yè)。

發(fā)展階段的對流云，回波頂高5～8公里，作業(yè)效果較好。若回波頂高小于4公里時，說明云系發(fā)展不夠旺盛，或回波頂高大于10公里，云梯已發(fā)展到晚期，此時作業(yè)均收不到好的效果。

選擇適合增雨作業(yè)的天氣系統(tǒng)和云層是作業(yè)效果好壞的重要條件。作業(yè)時最好選擇有向?qū)α骰夭òl(fā)展趨勢的初始陣雨回波或云層發(fā)展加厚、云底較低的以層狀云為主的混合云為作業(yè)對象。

2多普勒雷達強回波跟蹤顯示系統(tǒng)

從近幾年的實踐來看，對流云由于持續(xù)時間短、移速快、范圍小，跟蹤捕捉抓住最佳時機實施作業(yè)難度較大。多普勒雷達強回波跟蹤顯示系統(tǒng)為選擇增雨作業(yè)適合的天氣系統(tǒng)和云層條件提供了強大的技術(shù)支持。

2.1目標云的判別和跟蹤

由于多普勒雷達的數(shù)據(jù)資料是在一張雷達圖上將所有探測到的回波強度都顯示出來，因此顯得雜亂無章，單憑人的肉眼很難將各種強度一一分辨清楚，遼源地區(qū)多普勒雷達強回波跟蹤顯示系統(tǒng)通過對雷達回波資料的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行分析，目前已經(jīng)可以將多普勒雷達探測到的雷達周邊100公里內(nèi)的回波強度提取出來，并按照用戶要求的層次和強度范圍生成BMP圖片，在系統(tǒng)生成的圖片上可以清晰地看到特定強度的雷達回波所在的位置，使用戶在看圖時對回波強度一目了然，從而達到對強對流天氣的監(jiān)視和跟蹤，同時通過圖片的連續(xù)播放，還能大致確定回波的移向移速和演變趨勢。在增雨工作中，能夠迅速判斷適宜作業(yè)的云團所在的位置和移動方向，能夠及時通知增雨作業(yè)人員迅速趕往適合的地點進行作業(yè)，提高了增雨作業(yè)的效率。在夏季出現(xiàn)較強回波的時候，還能夠?qū)娀夭ㄟM行跟蹤，監(jiān)視其移動路徑和發(fā)展趨勢，提前對移動路徑上的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）進行預(yù)警，提高預(yù)警、增雨作業(yè)效果。

2.2系統(tǒng)優(yōu)點

科學(xué)指揮作業(yè)，提升作業(yè)效益，減少農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)等方面的經(jīng)濟損失，造福百姓。系統(tǒng)小巧靈活，整個程序只有不到2M，對電腦硬件無要求，且為綠色軟件，拷貝即可使用，無論程序本身的功能還是可移植性能、后續(xù)開發(fā)兼容性、安全性等方面都沒有任何障礙。

3 結(jié)語

經(jīng)過3年來實踐檢驗，利用遼源地區(qū)多普勒雷達強回波跟蹤顯示系統(tǒng)跟蹤強對流云系指揮人工增雨作業(yè)，都取得了較好的效果，人工增雨的效果較沒有雷達之前有了明顯提高。

作業(yè)指揮中切忌兩點，一是穩(wěn)定性降水的層狀云系云層變薄，降水強度弱或者降水強度減弱；二是對流云降水，雖然對流比較旺盛，但云中水汽含量低，干打雷不下雨的干雷暴，不宜進行火箭增雨作業(yè)。

作者簡介：劉偉鋒，本科學(xué)歷，遼源市氣象局，助理工程師，研究方向：政策法規(guī)、人工影響天氣理論及關(guān)鍵技術(shù)。endprint