吉林省飛機(jī)增雨作業(yè)典型個例分析

于翠紅+王嘵娜+崔紅+李旭+王旗

摘要：2015年吉林省中西部地區(qū)春旱嚴(yán)重，吉林省人工影響天氣辦公室積極組織開展飛機(jī)增雨作業(yè)，為緩解中西部地區(qū)旱情、保障農(nóng)業(yè)春耕生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。本文選取2015年5月12日7時飛機(jī)人工增雨作業(yè)個例，對干旱監(jiān)測、天氣形勢、作業(yè)條件、作業(yè)方案、作業(yè)前后對比以及效果評估等進(jìn)行詳細(xì)分析。此次增雨作業(yè)，作業(yè)區(qū)內(nèi)雷達(dá)回波強(qiáng)度和覆蓋面積均有所增強(qiáng)，降水量也在作業(yè)后明顯增大，作業(yè)區(qū)普降小到中雨，局部地區(qū)出現(xiàn)大雨。利用統(tǒng)計檢驗的方法對此次增雨作業(yè)進(jìn)行了效果分析，計算得到此次增雨作業(yè)影響區(qū)面積為21678.38 km2，3小時增加降水量264357.2m3。

關(guān)鍵詞：春旱；飛機(jī)增雨；效果評估

中圖分類號： P481 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.02.046

吉林省是農(nóng)業(yè)大省，每年春季正值春耕播種時節(jié)，此時受地理位置、地形結(jié)構(gòu)及大氣環(huán)流的影響，我省多為干燥、多風(fēng)的氣候條件，這對農(nóng)業(yè)春耕播種十分不利。2015年4月，吉林省氣溫高，降水偏少，風(fēng)力大，土壤失墑加快，吉林省人工影響天氣辦公室密切監(jiān)視天氣，抓住有利時機(jī)，多次開展人工增雨作業(yè)，降低了森林草原火險等級，為當(dāng)年農(nóng)業(yè)春耕生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。

本文主要針對2015年5月12日在吉林省中西部地區(qū)開展的飛機(jī)增雨作業(yè)進(jìn)行了深入的分析，此次飛機(jī)增雨作業(yè)效果明顯，作業(yè)影響區(qū)普降小到中雨，局部地區(qū)出現(xiàn)大雨，作業(yè)影響區(qū)面積約為21678.38km2，作業(yè)區(qū)平均雨量14.2mm，共增水264357.2m3。主要結(jié)合衛(wèi)星、雷達(dá)、降水等探測數(shù)據(jù)以及人影模式預(yù)報產(chǎn)品，對此次作業(yè)進(jìn)行了分析，并對作業(yè)效果進(jìn)行檢驗。

1 作業(yè)條件監(jiān)測

1.1 干旱監(jiān)測

根據(jù)國家氣候中心發(fā)布的資料顯示，2015年吉林省平均氣溫比往年同期明顯偏高，吉林全省平均氣溫比往年高4℃以上，吉林省大部分地區(qū)降水量比往年同期少50%～80%；截至2015年5月7日吉林中西部地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)輕旱現(xiàn)象。

1.2 天氣形勢

根據(jù)T639模式2015年5月10日08時起報的5月12日14時的海平面氣壓和850hPa風(fēng)場疊加情況（如圖1）可見，有較強(qiáng)的冷鋒控制吉林和遼寧地區(qū)，吉林省位于冷鋒鋒前，有利于降水，吉林省主要受偏南風(fēng)控制。

根據(jù)T639模式2015年5月10日08時起報的5月12日08時的比濕、垂直速度、風(fēng)場疊加情況（如圖2）可見，12日過程有較好的水汽和上升氣流支撐，降水條件較好。

1.3人影模式預(yù)報產(chǎn)品分析

1.3.1 作業(yè)條件監(jiān)測 根據(jù)國家人影中心云反演產(chǎn)品分析顯示，吉林省中西部地區(qū)有云系覆蓋，云頂溫度最低約為-40℃，光學(xué)厚度最大可達(dá)36，液水含量充沛。

圖3 （a）云水（填色陰影）、冰晶（紅色等值線）、等溫線（紫色等值線），（b）雪+霰（填色陰影）、雨（紅色等值線）、等高線（紫色等值線）

1.3.2 作業(yè)潛力預(yù)報 云體垂直結(jié)構(gòu)分析顯示：5月 12日 8時～13日 8時，過冷水主要位于 0℃～-20℃層（高度在 2500～5500m）之間，過冷水分布不均，冰晶含量較少，有一定的增雨潛力。

5月12日8時～13日8時，各時段增雨潛力預(yù)報，如圖4。

2 作業(yè)方案設(shè)計及作業(yè)情況

根據(jù)天氣形勢分析及人影模式預(yù)報結(jié)果，2015年5月12日我省受冷鋒影響，將有一次明顯的降水過程，5月12日8時至5月13日8時，我省有分布不均的過冷水存在，有一定的增雨潛力。綜上，吉林省人影辦在5月12日開展人工增雨作業(yè)，緩解我省中西部地區(qū)的旱情。

2.1 航線設(shè)計（如圖5）

計劃在2015年5月12日早晨7：00開始增雨作業(yè)，增雨飛機(jī)從長春龍嘉機(jī)場出發(fā)，依次經(jīng)過通榆、扶余、長嶺、德惠后返回，總航程為687km，預(yù)計作業(yè)3個小時。

2.2 作業(yè)實況監(jiān)測

此次作業(yè)選擇在降雨過程前期進(jìn)行，主要對有增雨潛力的目標(biāo)區(qū)或其上風(fēng)方云區(qū)用碘化銀煙條和液態(tài)二氧化碳進(jìn)行人工催化，當(dāng)日7：26，作業(yè)飛機(jī)從長春龍嘉機(jī)場起飛，8：00左右在通榆、扶余、長嶺、德惠等地實施催化作業(yè)，作業(yè)高度在3500～3700m之間，作業(yè)溫度在-1℃～-5℃，作業(yè)播撒碘化銀1250g、液態(tài)二氧化碳60L。

3 作業(yè)前后對比

3.1 雷達(dá)回波變化

如下圖所示，在未開展催化作業(yè)前，如圖6（a），作業(yè)影響區(qū)內(nèi)雷達(dá)回波強(qiáng)度較低或無明顯回波；在開展催化作業(yè)后半小時，如圖6（b），作業(yè)影響區(qū)內(nèi)雷達(dá)回波明顯增強(qiáng)；在開展催化作業(yè)后1.5小時，如圖6（c），作業(yè)影響區(qū)內(nèi)大部分都有雷達(dá)回波覆蓋。

3.2 雨量變化

如圖7所示，為作業(yè)區(qū)自動站小時雨量走勢，圖中曲線代表溫度變化情況，柱狀圖代表降水量變化情況。

從所選取的作業(yè)影響區(qū)內(nèi)上述觀測站的雨量觀測數(shù)據(jù)來看，催化作業(yè)開始之后，雨量明顯增加，且在催化作業(yè)結(jié)束后，即5月12日11：00以后也出現(xiàn)雨量增加的趨勢，圖7（a）、（b）中方框內(nèi)為作業(yè)過程中雨量增加情況，圖7（c）方框內(nèi)為作業(yè)結(jié)束后該站點(diǎn)雨量增加的情況。

4 效果評估

本文選擇統(tǒng)計檢驗方法進(jìn)行效果評估，這種方法的優(yōu)勢是能夠給出在一定置信水平下效果大小的具體數(shù)值。

4.1前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

在統(tǒng)計檢驗前期首先要對作業(yè)日期（2015年5月12日）的雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取并進(jìn)行雨量網(wǎng)格插值；然后，根據(jù)當(dāng)日8：00長春站的探空數(shù)據(jù)（文中利用了2780m和5370m的探空數(shù)據(jù)）插值得到臨近作業(yè)高度（3500m）的風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)；最后根據(jù)實際航線，編制飛機(jī)路徑文件，包括站號、站名、緯度、經(jīng)度。endprint

4.2 聚類運(yùn)算

計算聚類與相關(guān)系數(shù)：

經(jīng)計算，此次增雨過程可分為9個聚類，且每個聚類與聚類之間的相關(guān)系數(shù)如圖8所示。

4.3 作業(yè)范圍確定

經(jīng)過影響區(qū)插值和作業(yè)區(qū)計算，得到航線附近小片陰影區(qū)域為影響區(qū)（涵蓋聚類6、7、8的部分區(qū)域），陰影面積較大區(qū)域為緩沖區(qū)，深色站點(diǎn)為相應(yīng)的對比站點(diǎn)，計算得到作業(yè)影響區(qū)面積為21678.38km2。

4.4增雨效果評估

單次增雨作業(yè)的效果等于所有分區(qū)計算結(jié)果的累計，有增雨效果的區(qū)域主要集中在作業(yè)影響區(qū)，包括聚類6、7、8的部分區(qū)域，計算結(jié)果如圖10所示：

由上圖作業(yè)效果累計結(jié)果可見，2015年5月12日的增雨飛行作業(yè)實測降雨量為264357.2m3，估計降雨量為254308.5m3，絕對增雨量為10048.64m3，相對增雨率為3.9514%，三個影響區(qū)的顯著性水平均≥0.05。

5 結(jié)論

受冷鋒影響，2015年5月12日吉林省有降水過程，中西部旱區(qū)液水含量充沛，5月12日08時～5月13日08時，吉林省大部有云系覆蓋，過冷水分布不均，冰晶含量較少，有一定的增雨潛力。

綜合天氣形勢及人影模式產(chǎn)品，5月12日7時吉林省人影辦在吉林省中西部地區(qū)開展飛機(jī)增雨作業(yè)，作業(yè)高度為3500～3700m，作業(yè)溫度在-1℃～-5℃，航程為687km，航行3個小時。

從作業(yè)前后雷達(dá)回波變化和作業(yè)區(qū)自動站雨量走勢可以看到，此次飛機(jī)增雨作業(yè)區(qū)內(nèi)雷達(dá)回波強(qiáng)度和覆蓋面積均有所增強(qiáng)，降水量也在作業(yè)后明顯增大，作業(yè)區(qū)普降小到中雨，局地出現(xiàn)大雨。利用統(tǒng)計檢驗的方法對此次增雨作業(yè)進(jìn)行了效果分析，計算得到此次增雨作業(yè)影響區(qū)面積為21678.38km2，實測降雨量為264357.2m3，估計降雨量為254308.5m3，絕對增雨量為10048.64m3，相對增雨率為3.9514%，三個影響區(qū)的顯著性水平均≥0.05。2015年5月12日7時吉林省飛機(jī)增雨作業(yè)效果顯著，為減輕吉林省中西部地區(qū)春旱發(fā)揮了重要作用。

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