人工影響天氣在天水市氣象防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用

李曉鶴，李亞麗，袁佰順，吳婷芳

(1.甘肅省天水市人工影響天氣辦公室，甘肅天水 741000；2.甘肅省天水市氣象局，甘肅天水 741000；3.甘肅省張掖市氣象局，甘肅張掖 734000)

人工影響天氣在天水市氣象防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用

李曉鶴1，2，李亞麗3，袁佰順2，吳婷芳2

(1.甘肅省天水市人工影響天氣辦公室，甘肅天水 741000；2.甘肅省天水市氣象局，甘肅天水 741000；3.甘肅省張掖市氣象局，甘肅張掖 734000)

對(duì)天水市近年來(lái)基于人工影響天氣技術(shù)的人工增雨、防雹、防霜作業(yè)范圍及其規(guī)模、主要作業(yè)方式、作業(yè)區(qū)的減災(zāi)效益等在氣象防災(zāi)減災(zāi)方面的應(yīng)用進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步發(fā)展人工影響天氣工作及提高氣象災(zāi)害防御能力提供依據(jù)。

人工影響天氣；氣象災(zāi)害防御；減災(zāi)應(yīng)用

天水市地處甘肅省東南部，北部為黃士高原，南部為西秦嶺山地，海拔為760～2 710 m，氣候類(lèi)型屬半干旱半濕潤(rùn)農(nóng)林復(fù)合氣候過(guò)渡區(qū)域，晝夜溫差為10～15 ℃，平均無(wú)霜期165～230 d，年平均降水量為280～1 200 mm。春旱、初夏旱、春季晚霜凍、暴雨、冰雹是天水市的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，每年均會(huì)給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來(lái)較大的危害。人工影響天氣作為防災(zāi)減災(zāi)的重要手段，其優(yōu)越性已經(jīng)越來(lái)越多地體現(xiàn)出來(lái)，尤其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效益非常顯著[1-3]。目前，可開(kāi)展的人工影響天氣作業(yè)有人工增雨、人工防雹、人工消云、人工消霧、人工防霜等多種。我國(guó)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，先后在全國(guó)大多數(shù)省、市、自治區(qū)進(jìn)行了人工防雹、消霧、防霜、增雨等試驗(yàn)作業(yè)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)人工影響天氣工作有了較快發(fā)展，先后成功研制了機(jī)載和地面的碘化銀丙酮溶液燃燒發(fā)生器[4]、火箭發(fā)射器、“37”高炮等新型催化劑[5]和運(yùn)載工具，使人工影響天氣作業(yè)能力得到進(jìn)一步提高。作業(yè)方式上省級(jí)一般采用飛機(jī)播撒催化劑的作業(yè)方法[6]；市、縣級(jí)采用火箭和“37”高炮作業(yè)方式，催化劑以含碘化銀的高炮彈和火箭彈為主。

天水市人工影響天氣辦公室成立于1991年，近年來(lái)天水市不斷加強(qiáng)人工影響天氣作業(yè)體系建設(shè)，截至2014年底，先后在全市5縣2區(qū)建設(shè)人工影響天氣火箭作業(yè)點(diǎn)7個(gè)、“37”高炮作業(yè)點(diǎn)71個(gè)、移動(dòng)火箭發(fā)射系統(tǒng)7部、新一代天氣雷達(dá)1部，全市人工影響天氣作業(yè)隊(duì)伍達(dá)296人，形成了初具規(guī)模化的人工影響天氣防災(zāi)減災(zāi)網(wǎng)絡(luò)體系。隨著農(nóng)村農(nóng)業(yè)體系的變革及氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化的發(fā)展，天水市氣象部門(mén)通過(guò)建設(shè)新一代天氣雷達(dá)、區(qū)域自動(dòng)氣象站、自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站及開(kāi)展精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)服務(wù)等方式，不斷提高氣象為農(nóng)服務(wù)的質(zhì)量和氣象防災(zāi)減災(zāi)能力，大力推進(jìn)人工影響天氣業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)和工程配套設(shè)施建設(shè)，增強(qiáng)人工影響天氣作業(yè)能力，綜合利用天氣雷達(dá)、衛(wèi)星云圖、新型催化劑和播撒工具等，有效地促進(jìn)了人工增雨、增雪、防雹等人工影響天氣應(yīng)用水平的提高。天水市年平均開(kāi)展防雹、增雨(雪)作業(yè)150～180次/點(diǎn)，發(fā)射各類(lèi)彈藥3 000～6 000發(fā)(枚)，受益面積達(dá)12萬(wàn)hm2，防雹、增雨效果顯著，投入與產(chǎn)出比在1∶40以上，在防災(zāi)減災(zāi)、開(kāi)發(fā)空中云水資源中產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為天水市地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。人工影響天氣在防御和減輕氣象災(zāi)害、合理利用水資源等方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用[7]。筆者對(duì)近年來(lái)天水市基于人工影響天氣技術(shù)的人工增雨、防雹、防霜作業(yè)范圍及其規(guī)模、主要作業(yè)方式、作業(yè)區(qū)的減災(zāi)效益等在氣象防災(zāi)減災(zāi)方面的應(yīng)用進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步發(fā)展人工影響天氣工作、提高氣象災(zāi)害防御能力提供依據(jù)。

1 人工防雹

天水市地形復(fù)雜，山巒起伏，境內(nèi)海拔最低為760 m，最高為2 710 m，相對(duì)高差大，氣候垂直和區(qū)域性差異顯著。渭河以北為典型的黃土高原地貌特征，溝壑縱橫，是當(dāng)?shù)刂饕暮底鬓r(nóng)業(yè)區(qū)；渭河以南為秦嶺余脈，山巒延綿，植被較好。由于地形復(fù)雜，加上氣候溫和濕潤(rùn)，極易形成冰雹。根據(jù)天水市7個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站的降雹觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)[8]，1971～2010年天水市各站均累計(jì)降雹平均日數(shù)為6.4 d。為了防御冰雹災(zāi)害，從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，原天水地區(qū)氣象局就組織鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象哨點(diǎn)用土炮、土火箭開(kāi)展人工防雹試驗(yàn)作業(yè)；從80年代開(kāi)始逐步使用“37”高炮進(jìn)行人工防雹，90年代末引進(jìn)火箭作業(yè)技術(shù)，發(fā)射裝有碘化銀的特制炮彈作業(yè)，防雹效果不斷提高。特別是從2003年底開(kāi)始，隨著天水新一代天氣雷達(dá)的建成使用，依托其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)回波，根據(jù)天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)云體的大小、云溫的高低、含水量的多少、移動(dòng)速度等因素，科學(xué)地選擇人工影響天氣作業(yè)的時(shí)機(jī)、部位、劑量和作業(yè)組合等，克服和減少作業(yè)的盲目性，較大地提升了作業(yè)的效果和質(zhì)量。近年來(lái)，天水市人工影響天氣防雹作業(yè)每年消耗高炮彈約3 100發(fā)，火箭120枚左右，極大地減輕了冰雹給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的不利影響，使冰雹災(zāi)害損失減少40%～80%，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 人工增雨

天水市地處內(nèi)陸，屬于溫暖帶大陸性季風(fēng)氣候，季節(jié)性干旱少雨是當(dāng)?shù)刂饕獨(dú)夂蛱卣?。春旱、初夏旱、伏旱等時(shí)有發(fā)生，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的生長(zhǎng)和人民生活均產(chǎn)生了很大的影響。天水市水資源總量匱乏，且時(shí)空分布不均，水資源利用率低，地下水位持續(xù)下降，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)水資源的需求日益迫切，水資源已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。人工降雨是投入小、收效大的可行方法，已成為當(dāng)?shù)爻Ｓ玫姆篮禍p災(zāi)措施。近年來(lái)，天水市的人工增雨工作在當(dāng)?shù)卣拇罅χС窒拢〉昧撕艽蟮陌l(fā)展和進(jìn)步，增雨方式由原來(lái)省級(jí)單一的飛機(jī)播撒催化劑作業(yè)模式擴(kuò)大到現(xiàn)在的由飛機(jī)、高炮、火箭等多方并舉的人工增雨模式，增雨效果更加明顯。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2010—2014年全市共開(kāi)展火箭人工增雨作業(yè)368點(diǎn)次，高炮增雨作業(yè)1 232點(diǎn)次，共發(fā)射火箭彈585枚，高炮增雨彈12 387發(fā)；累計(jì)作業(yè)面積139.72萬(wàn)km2，作業(yè)區(qū)內(nèi)累計(jì)增加降水量約8.93億t[9]，為當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)空中水資源、改善生態(tài)環(huán)境等方面做出顯著貢獻(xiàn)。

3 人工增雪

人工增雪的原理與人工增雨類(lèi)似，但比人工增雨的成功率更大。人工增雨可以增加約20%的雨量，而在高山高寒地區(qū)，人工增雪卻能增加30%～40%的降水量[10]，因?yàn)樵摰貐^(qū)由于溫度低，水汽更容易達(dá)到飽和狀態(tài)，雪晶比雨滴更容易形成。因此，只要人工給大氣增加一些凝結(jié)核，就能有效地促進(jìn)降雪。天水市人工影響天氣部門(mén)目前采用的人工增雪作業(yè)方式主要有高炮、火箭、氣球播撒催化劑和地面燒煙法，并于2011年在天水南山蘋(píng)果基地投資建設(shè)了陜西中天火箭技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的ZY-2型遠(yuǎn)程遙控地面焰條播撒煙彈燃燒爐，開(kāi)展人工增雨(雪)工作。人工增雪作業(yè)時(shí)間一般從11月份開(kāi)始到次年2月份左右結(jié)束。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010—2014年全市共開(kāi)展冬、春季人工增雪作業(yè)129點(diǎn)次，共發(fā)射火箭彈123枚、高炮彈2 112發(fā)、煙彈8 750發(fā)。人工增雪后冬季降水量比人工增雪前有較大幅度增加，減輕了冬小麥等主要農(nóng)作物的凍害面積，增加了冬季降水量。

4 人工防霜

霜凍是天水常見(jiàn)的氣象災(zāi)害之一，對(duì)農(nóng)作物和果樹(shù)生長(zhǎng)危害很大。霜凍多出現(xiàn)在秋末和春初季節(jié)。在晴朗無(wú)風(fēng)的夜晚，局部地區(qū)出現(xiàn)輻射冷卻，氣溫下降至0 ℃以下，地面溫度低，這時(shí)常出現(xiàn)霜凍。果樹(shù)種植是天水市的特色林果產(chǎn)業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001—2010年果樹(shù)花芽萌動(dòng)—開(kāi)花掛果物候期的4—5月天水市共發(fā)生春季晚霜凍災(zāi)害6年，發(fā)生頻率高達(dá)60%，果樹(shù)平均受害率65%，減產(chǎn)率約20%，嚴(yán)重影響天水地方特色林果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，開(kāi)展人工防霜對(duì)保護(hù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物和特色林果產(chǎn)業(yè)免受凍害具有重要意義。目前，人工防霜凍的主要方法是熏煙法、噴水法、擾動(dòng)法、加熱法等，其中擾動(dòng)法是采用人工局部干預(yù)近地面逆溫層的空氣，使上暖下冷的空氣混合，達(dá)到提高地面溫度進(jìn)行防霜凍的目的。2013年10月初，天水市氣象局聯(lián)合甘肅省人工影響天氣辦公室，在天水市麥積區(qū)南山萬(wàn)畝花牛蘋(píng)果基地布設(shè)了2部柴油機(jī)動(dòng)力的大型果園防霜機(jī)、1套電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型果園防霜機(jī)，開(kāi)展了防霜機(jī)保護(hù)范圍內(nèi)外的效果對(duì)比試驗(yàn)。其原理是防霜機(jī)開(kāi)啟后，由于風(fēng)扇的作用將上層的熱空氣與下層的冷空氣混合，溫度增高，風(fēng)速加大，蒸發(fā)加快，同時(shí)風(fēng)速的增大使得空氣的流動(dòng)增大，導(dǎo)致防霜機(jī)作用區(qū)空氣的相對(duì)濕度減小，減少露水形成，阻止霜(水汽凝結(jié)形成的冰晶)的生成。試驗(yàn)結(jié)果表明，在強(qiáng)降溫天氣條件下，逆溫現(xiàn)象非常明顯?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)在有云和輕霧的情況下，觀測(cè)試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了明顯的近地面層逆溫現(xiàn)象(無(wú)云時(shí)逆溫更顯著)，1和10 m的逆溫達(dá)2.1 ℃?；诖嗽囼?yàn)成果，2014年天水市政府投資650萬(wàn)元，在天水市的秦州、麥積、甘谷、秦安等4個(gè)果品主產(chǎn)縣區(qū)先后安裝了182臺(tái)防霜機(jī)，對(duì)果樹(shù)進(jìn)行防霜保護(hù)，在防止霜凍災(zāi)害、減輕凍害損失方面發(fā)揮了顯著作用，有效地預(yù)防和保護(hù)霜凍對(duì)果樹(shù)和作物的危害。

5 結(jié)語(yǔ)

人工影響天氣屬應(yīng)用科學(xué)，是防災(zāi)減災(zāi)的重要科技措施。開(kāi)展人工影響天氣工作，不僅是農(nóng)業(yè)抗旱和防雹減災(zāi)的需要，也是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、水資源安全保障、生態(tài)建設(shè)和保護(hù)等方面的需要[11]。天水市人工影響天氣工作以防雹減災(zāi)、增雨(雪)抗旱、為“三農(nóng)”服務(wù)為目的，通過(guò)引進(jìn)高新技術(shù)，充分利用新一代天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星云圖等氣象現(xiàn)代化探測(cè)設(shè)備和手段，不失時(shí)機(jī)地組織開(kāi)展焰彈、火箭、高炮增雨(雪)和防雹、防霜作業(yè)，對(duì)社會(huì)安定和減少經(jīng)濟(jì)損失發(fā)揮了重要作用，產(chǎn)生了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。人工影響天氣是一項(xiàng)嚴(yán)格、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎谏a(chǎn)作業(yè)應(yīng)用中，必須科學(xué)組織、精心設(shè)計(jì)，在空域申請(qǐng)、彈藥儲(chǔ)運(yùn)、轉(zhuǎn)場(chǎng)交通、作業(yè)人員安全等方面要嚴(yán)格細(xì)致地管理，科學(xué)實(shí)施作業(yè)，才能確保人工影響天氣工作安全、高效、健康地開(kāi)展，最大程度地減輕自然災(zāi)害造成的損失，造福當(dāng)?shù)厝嗣?。參考文獻(xiàn)

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The Application of Weather Modification for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation in Tianshui

LI Xiao-he1,2, LI Ya-li3, YUAN Bai-shun2et al

(1.Tianshui Weather Modification Office, Tianshui, Gansu 741000; 2. Tianshui Meteorological Bureau, Tianshui, Gansu 741000; 3. Zhangye Meteorological Bureau, Zhangye, Gansu 734000)

The application of weather modification for meteorological disaster prevention and mitigation in Tianshui in recent years was analyzed from aspects of precipitation enhancement, hail suppression, frost prevention scope and scale, main operation ways, disaster mitigation benefit, so as to provide reference for further carrying out weather modification and improving meteorological disaster prevention capacity.

Weather modification; Meteorological disaster prevention; Application of disaster reduction

甘肅省氣象局氣象科研項(xiàng)目(GSMAMs2016-02)。

李曉鶴(1973-)，女，甘肅秦安人，工程師，從事應(yīng)用氣象研究。

2016-10-21

S 423+.9

A

0517-6611(2016)35-0196-02