火箭人工防雹效益評估

李樹叢

（河北省灤平縣氣象局，河北 灤平 068150）

近年來，隨著灤平縣林果產(chǎn)業(yè)發(fā)展，百姓對氣象災(zāi)害防御的需求日益旺盛。西溝滿族鄉(xiāng)被譽(yù)為灤平林果第一鄉(xiāng)，目前已發(fā)展成為承德規(guī)模最大的有機(jī)梨種植基地，但西溝鄉(xiāng)地處山區(qū)，冰雹氣象災(zāi)害嚴(yán)重，給當(dāng)?shù)亓止麡I(yè)發(fā)展帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。通過合理布設(shè)人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)，科學(xué)開展火箭人工防雹作業(yè)，爭取最大限度地減少冰雹氣象災(zāi)害損失，幫助農(nóng)民致富，給當(dāng)?shù)亓止a(chǎn)業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。

1 人工防雹標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)點(diǎn)選址

西溝鄉(xiāng)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)點(diǎn)的建設(shè)地點(diǎn)位于槐樹村“花溪梨園”2A級景區(qū)的益智觀光采摘園。標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)點(diǎn)占地1.2畝，建設(shè)內(nèi)容涵蓋炮臺、炮庫、彈藥庫、休息室、值班室等多項(xiàng)設(shè)施，目前正在準(zhǔn)備架設(shè)供電線路，待院內(nèi)填方壓實(shí)后進(jìn)行硬化和圍墻施工。作業(yè)點(diǎn)主體施工及內(nèi)外裝修已于2016年底全部完成，2017年初西溝鄉(xiāng)槐樹村標(biāo)準(zhǔn)化人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)正式投入使用。

2 人工防雹氣象條件分析

（1）冰雹路徑圖。從冰雹路徑圖分析，西溝鄉(xiāng)地處山區(qū)，恰好位于河北省冰雹侵襲主要路徑之中。

（2）灤平縣冰雹指數(shù)條件分析。通過對2012-2016年灤平縣出現(xiàn)的6次冰雹天氣過程的多普勒雷達(dá)回波資料特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從中得出冰雹天氣多普勒雷達(dá)預(yù)警指標(biāo)，為冰雹天氣的短時臨近預(yù)報(bào)和人工防雹提供作業(yè)參考依據(jù)。

（3）回波形狀和移速。統(tǒng)計(jì)6次冰雹過程發(fā)現(xiàn)，大部分冰雹云回波都是塊狀，只有2013年5月19日和2016年5月1日回波呈帶狀。在冰雹云在發(fā)展初期，一般移動速度不大，發(fā)展較成熟時，移速加大，不同回波移動速度相差較大，一般在 30～60 km/h。

（4）徑向速度（2.4°仰角）。冰雹回波因持續(xù)時間短、突發(fā)性強(qiáng)，在基本徑向速度資料中以分析中小尺度特征為主。分析6個冰雹個例的基本徑向速度資料可知，出現(xiàn)冰雹天氣時基本徑向速度資料上一般伴有風(fēng)場的輻合，風(fēng)場輻合主要以輻合線及逆風(fēng)區(qū)為主。逆風(fēng)區(qū)是指在低仰角沒有速度模糊的基本徑向速度資料中，凡在同一方向的速度區(qū)中，出現(xiàn)的另一種方向的速度區(qū)為逆風(fēng)區(qū)，且風(fēng)區(qū)不能跨越測站原點(diǎn)。在6次冰雹個例中中尺度輻合占2次。冰雹天氣發(fā)生時基本徑向速度資料中有逆風(fēng)區(qū)出現(xiàn)的占2次，大風(fēng)區(qū)1次。冰雹天氣出現(xiàn)時基本徑向速度資料中出現(xiàn)速度模糊特征的有2次。因此逆風(fēng)區(qū)、大風(fēng)區(qū)、中尺度輻合以及徑向速度模糊都是冰雹回波的典型風(fēng)場結(jié)構(gòu)，都有利于冰雹的形成。

（5）三體散射。三體散射是由于雷達(dá)能量在強(qiáng)反射率因子能量區(qū)（回波很強(qiáng)）向前散射造成的異常回波。對這6次冰雹過程研究發(fā)現(xiàn)，未出現(xiàn)“三體散射”現(xiàn)象。觀測時出現(xiàn)三體散射現(xiàn)象對預(yù)報(bào)員來說非常容易識別，而觀測到三體散射可以肯定有大冰雹。當(dāng)回波強(qiáng)度高于65dBz時，要注意觀測三體散射回波。

（6）V型缺口。統(tǒng)計(jì)這6次冰雹過程的雷達(dá)回波發(fā)現(xiàn)，5次過程中出現(xiàn)V型缺口出現(xiàn)，因此可以將雷達(dá)中V型缺口（2.4°）作為承德市冰雹識別的指標(biāo)。在假定出現(xiàn)V型缺口時，就開始發(fā)布回波未來影響區(qū)域有冰雹出現(xiàn)，將開始出現(xiàn)V型缺口的時間和開始降雹的時間之差視為V型缺口對冰雹的提前預(yù)警時間。那么對上述5次有V型缺口特征并出現(xiàn)降雹的過程中，V型缺口對冰雹預(yù)警的時間提前量為7～21min。

3 人工防雹效果評估

人工防雹投入產(chǎn)出比與農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害損失。人工防雹經(jīng)濟(jì)效益取決于雹災(zāi)面積、受災(zāi)程度、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平和防雹投入等變化。一般利用式（1）來簡單估算人工防雹的防雹效益：

式中：η為人工防雹投入產(chǎn)出比，亦用來衡量人工防雹的經(jīng)濟(jì)效益；C為人工防雹總投入，包括實(shí)施防雹作業(yè)的作業(yè)站點(diǎn)現(xiàn)代化建設(shè)、實(shí)際作業(yè)費(fèi)和人員開支等總額，并涵蓋市級、區(qū)（縣）級、鄉(xiāng)級等全部的業(yè)務(wù)投入；B為人工防雹產(chǎn)出，即人工防雹能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。在計(jì)算防雹產(chǎn)出時，一般需要綜合考慮防雹開展前后雹災(zāi)面積變化、保護(hù)區(qū)農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值、受災(zāi)程度等要素。利用灤平縣民政局統(tǒng)計(jì)的全縣逐年氣象災(zāi)情資料中冰雹的致災(zāi)面積和直接估損額來反算。假設(shè)保護(hù)區(qū)內(nèi)人工防雹作業(yè)減少的單位面積農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)損失近似等于保護(hù)區(qū)外單位面積雹災(zāi)估損額，則可通過式（2）來估算人工防雹產(chǎn)出B：

式中：S為人工防雹保護(hù)面積；λ為面積因子，代表人工防雹作業(yè)能夠減少的雹災(zāi)面積占農(nóng)作物面積的平均百分率。參考秦長學(xué)等和國內(nèi)外相關(guān)統(tǒng)計(jì)，這里λ取0.7；Eyield為單位面積防雹經(jīng)濟(jì)效益，亦指保護(hù)區(qū)單位面積可減少雹災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失；Adamage為全市冰雹受災(zāi)面積，取自各年的氣象災(zāi)情資料；Tloss為與雹災(zāi)面積相對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)估損額，也取自各年的災(zāi)情資料。式（2）中人工防雹保護(hù)面積S由每年投入使用的人工防雹作業(yè)站點(diǎn)數(shù)量n和各站點(diǎn)直接保護(hù)面積累加獲得。

由式（2）可知，利用氣象災(zāi)情資料計(jì)算單位面積防雹經(jīng)濟(jì)效益時，如果出現(xiàn)無農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失，則需通過其他資料或辦法來估算。

（1）因雹致災(zāi)個例分析

本研究對2013年8月9日和2015年5月17日兩次因雹致災(zāi)個例進(jìn)行分析。

①2013年8月9日下午3點(diǎn)10分，西溝鄉(xiāng)遭遇大風(fēng)強(qiáng)暴雨夾雜冰雹天氣，持續(xù)了30min，致使全鄉(xiāng)各村不同程度的受災(zāi)，多處房屋受損，樹木連根拔起或折斷，給本鄉(xiāng)農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)林、基礎(chǔ)設(shè)施帶來了巨大損失，風(fēng)雹災(zāi)害共造成經(jīng)濟(jì)損失1107.1萬元。因雹致災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失估算900萬元。

②2015年5月17日下午3點(diǎn)29分許，西溝鄉(xiāng)遭遇大風(fēng)強(qiáng)暴雨夾雜冰雹天氣，給本鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)林、農(nóng)作物、基礎(chǔ)設(shè)施帶來巨大損失，此次風(fēng)雹災(zāi)害涉及全鄉(xiāng)9個行政村，合計(jì)受災(zāi)人口3500人，受災(zāi)耕地面積7900畝，經(jīng)濟(jì)損失960余萬元。

（2）人工防雹經(jīng)濟(jì)效益評估

①人工防雹可有效避免經(jīng)濟(jì)損失

對比兩次因雹致災(zāi)個例，經(jīng)濟(jì)損失均超過900萬元，每次平均經(jīng)濟(jì)損失930萬元，灤平縣年雹災(zāi)次數(shù)為2次，年可有效避免經(jīng)濟(jì)損失為1960萬元左右。

②人工防雹基礎(chǔ)投入

基礎(chǔ)建設(shè)投入：24萬元（省氣象局4萬元、市氣象局20萬元）

年作業(yè)成本投入：0.12萬元（火箭彈單價(jià)）*20（每次作業(yè)彈數(shù)）*6（年作業(yè)次數(shù)）=14.4萬元

作業(yè)人員培訓(xùn)、作業(yè)費(fèi)用：5萬元

設(shè)備升級費(fèi)用：15萬元

合計(jì)總投入：58.4萬元

③人工防雹經(jīng)濟(jì)效益評估

采用本研究中公式（1）計(jì)算人工防雹經(jīng)濟(jì)效益評估η：

η=58.4/1950=1：37

4 存在的問題和努力方向

①防雹個例數(shù)據(jù)積累不夠豐富，需要在以后的工作中進(jìn)一步積累完善。

②研究中涉及的知識面廣，人工防雹作業(yè)效益評估方面的知識需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)提高。

由于對項(xiàng)目工作的組織和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的欠缺，針對上面的部分問題在以后的工作中需要進(jìn)一步提高對項(xiàng)目工作的認(rèn)識深度，提高自己的項(xiàng)目規(guī)劃及組織協(xié)調(diào)能力，完善自己的知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高自身能力，在后續(xù)的人工防雹業(yè)務(wù)中進(jìn)一步的完善和升級。