探討地面碘化銀煙爐在人工影響天氣作業(yè)中的應(yīng)用

劉配安 徐峰 顏智江

摘要：隨著全球氣候變暖趨勢加劇，各類氣象災(zāi)害發(fā)生越來越頻繁，在很大程度上給各個地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境造成不良影響。人工影響天氣是氣象防災(zāi)減災(zāi)的重要措施，在減輕氣象災(zāi)害方面起到極其重要的作用。本文主要根據(jù)塔什庫爾干縣人工影響天氣工作開展實際，重點(diǎn)分析探討了地面碘化銀煙爐在人工影響天氣作業(yè)中的應(yīng)用，以不斷提升該地區(qū)人工影響天氣作業(yè)水平。

關(guān)鍵詞：人工影響天氣;地面碘化銀煙爐;應(yīng)用

引言

塔什庫爾干縣位于新疆西南部，在帕米爾高原的東南部。地理坐標(biāo)為北緯35°37′-38°40′、東經(jīng)71°20′-77°01′之間。縣境東西長484公里，南北寬329公里，總面積2.5萬平方公里。境內(nèi)地勢由西南向東北傾斜，山脈自西南向東北延伸。地形主要有山地、谷地、盆地和丘陵。塔什庫爾干縣屬高原高寒干旱-半干旱氣候。冬季漫長寒冷，干旱少雨，光能充足，熱量欠缺;春秋季短暫多風(fēng)，有少量降雨;無明顯夏季。受其獨(dú)特的地理區(qū)域位置以及氣候的影響，塔什庫爾干縣干旱、冰雹等氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生。當(dāng)前，塔什庫爾干縣人工影響天氣作業(yè)主要人工增雨（雪）以及人工防雹作業(yè)，充分借助于現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)，在適宜的天氣條件下，對干旱、冰雹等氣象災(zāi)害進(jìn)行局部有效干預(yù)，在確保地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展以及氣象防災(zāi)減災(zāi)過程中起到了極其重要的作用，也受到了社會大眾的高度重視。塔什庫爾干縣人工影響天氣作業(yè)開展主要使用的工具為火箭、高炮等。這些人工影響天氣作業(yè)裝備以及方法在很大程度上受空域的制約，有的情況下會因無空域而導(dǎo)致人工影響天氣作業(yè)時機(jī)被貽誤。所以，為了不受空域制約，使用能夠自主指揮作業(yè)的人工影響天氣作業(yè)工具尤為重要。地面碘化銀煙爐主要采取遠(yuǎn)程遙控點(diǎn)燃煙爐里裝設(shè)的碘化銀煙條，將上升氣流當(dāng)作載體入云催化，能夠當(dāng)作人工影響天氣作業(yè)工具的輔助措施。它特別適宜布設(shè)于山區(qū)、航線密集區(qū)，能夠不受空域管制的限制，連續(xù)開展人工防雹或者人工增雨（雪）作業(yè)。

1.地面碘化銀煙爐在人工影響天氣作業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

地面碘化銀煙爐屬于人工影響天氣工作的重要構(gòu)成部分，因為其不會受空域管制的限制能夠隨意在山區(qū)足夠高的地點(diǎn)放置，能夠長時間、大劑量、全天候開展人工影響天氣作業(yè)，并且還能夠大大節(jié)省人力資源，作業(yè)成本低、效率高，同時維護(hù)管理比較容易，安全可靠性較高。所以，特別適宜于高原山區(qū)地形的人工防雹以及人工增雨（雪）作業(yè)，人工冰核仍舊借助于垂直上升運(yùn)動以及喘流擴(kuò)散作用輸入云中作業(yè)。新疆各個地區(qū)人工影響天氣工作結(jié)合防雹、增雨的需求，積極引進(jìn)了地面碘化銀煙爐，將其作為人工影響天氣作業(yè)的催化工具，取得了突出成效。

2. 地面燃燒爐作業(yè)原理

2.1催化劑核化溫度的分析

現(xiàn)階段采取的人工影響天氣催化劑主要是以碘化為主的無機(jī)類人工冰核，碘化銀核化的溫度處于-4至-20℃之間，也就是該溫度范圍內(nèi)成核率較高、速度較快。大部分地區(qū)地面燃燒爐采取的煙條催化為我國自行研制的BR-91-Y 型高效 AgI焰劑配方，處于-7.5至-20℃之間，1g 焰劑成核能夠達(dá)到1.81015個。塔什庫爾干縣冬季平均溫度較低，且降水稀少。該地區(qū)海拔較高，地形所產(chǎn)生的微弱的上升氣流能夠把催化劑帶入核化的云層高度，能夠取得較好的催化劑核化效果以及更高的成核率。

2.2催化劑擴(kuò)散的分析

ZY-2A型地面燃燒爐，采取BR-91-Y型高效碘化銀焰劑，其焰劑燃燒所產(chǎn)生的含碘化銀復(fù)合冰核氣溶膠，具較高的成核率，1g AgI在處于-10℃的條件下靜態(tài)成核率為1.81015個，處于-12℃的條件下5分鐘 核化率平均達(dá)90%，便于在云中形成冰核。秦長學(xué)等曾對北京地面發(fā)生源擴(kuò)散狀況進(jìn)行計算。計算中取高度1000 m，X 軸上的風(fēng)速6m/s，源的核生成率每秒為1.11012 個，y軸以及z 軸方向上催化劑點(diǎn)濃度的均方差為是0.27×0.91、3.3110^-4×1.855，云中冰核最佳濃度是105 個/m^3。在垂直方向上，擴(kuò)散源放在1000m的高度，能夠形成長度為3km、厚度為1km的高濃度區(qū)，濃度值能夠超過105個/m3。根據(jù)這種計算方式，在塔什庫爾干縣4000m處進(jìn)行煙條燃放，朝上擴(kuò)散的高度能夠至6000m以上，能夠較好的達(dá)到云中催化劑核化的高度，濃度水平也較高，塔什庫爾干縣大范圍地區(qū)均能夠增加降雨量與降雪量。

2.3作業(yè)點(diǎn)布設(shè)

作業(yè)場地是開展人工影響天氣作業(yè)的主要場所，地面碘化銀煙爐作業(yè)點(diǎn)選址應(yīng)該與作業(yè)技術(shù)要求相符，并且還應(yīng)充分思量工作的便捷性。由于為地面播云，所以地面碘化煙爐作業(yè)點(diǎn)的布設(shè)極其關(guān)鍵，直接關(guān)系是否可以達(dá)到預(yù)期增雨效果。地面燃燒爐燃燒所形成的碘化銀煙粒，需借助于上升氣流的攜帶才可以進(jìn)入至-4℃以下溫度的云層，起到人工增雨、增雪的作用。因為冬季大尺度天氣系統(tǒng)的上升氣流通常比較小，很難及時將燃燒爐所形成的碘化銀煙粒輸送至作業(yè)云層，所以還應(yīng)利用其他動力條件。假如把地面燃燒爐布設(shè)于山脈迎風(fēng)坡，被迎風(fēng)坡所抬升的氣流能夠把催化劑輸入云中。不同地形的近地面局地環(huán)流也有所區(qū)，在對地面碘化銀煙爐進(jìn)行布設(shè)時應(yīng)注意下述事項：（1）應(yīng)充分思量作業(yè)區(qū)的云水資源條件，結(jié)合相關(guān)條件確定作業(yè)區(qū)。由于地形云的形成和谷風(fēng)盛行之間具有緊密聯(lián)系，原則上應(yīng)挑選對于地形云的形成發(fā)展比較有利的山峰下方的山谷或者是河谷源區(qū)，這樣播云機(jī)會才更多。（2）應(yīng)注意河谷或者山谷的主體走向的選擇，通常以西北一東南向以及北一南主體走向的河谷和山谷較為理想。一般此類走向谷風(fēng)特征顯著，可以采取谷風(fēng)把催化劑送入云中。（3）煙爐作業(yè)點(diǎn)通常需要布設(shè)于在海拔高度 超過1500m的山區(qū)。（4）在山脊迎風(fēng)側(cè) 1至6 km的低、中云內(nèi)部，含水量趨向山脊而有所增大。地面碘化銀煙爐的布設(shè)應(yīng)相距盛行地形云的山峰不超過5km。促使風(fēng)速為1至2 m/s 的谷風(fēng)可以在 1至1.5 h 內(nèi)將催化劑至期望播云高度-5℃。（5）結(jié)合目標(biāo)區(qū)的大小，應(yīng)對地面發(fā)生器的數(shù)量進(jìn)行科學(xué)合理的布設(shè)。發(fā)生器之間所相隔的距離最好為 5至8 km。距離增水目標(biāo)區(qū)土應(yīng)不大于20 km。（6）由于是在高原山區(qū)作業(yè)，在選擇布設(shè)作業(yè)點(diǎn)的時候還應(yīng)時充分思量到作業(yè)點(diǎn)的人員生活、交通以和安全設(shè)施。

塔什庫爾干縣位于帕米爾高原的東南部，此處為阿賴山脈、喀喇昆侖山脈以及興都庫什山脈以及阿賴山的聯(lián)結(jié)處，平均海拔4000m以上。由于地形地貌的影響，塔什庫爾干縣具有顯著的高原山地氣候特征，氣候復(fù)雜多變，冷暖氣流流動幾乎沒有阻隔，時常形成大風(fēng)，對于碘化銀的核化與擴(kuò)散特別有利。冬季空氣濕度大，云水資源比較豐富，在塔什庫爾干縣布設(shè)地面碘化銀煙爐對于人工影響天氣的增雨（雪）作業(yè)比較有利。塔什庫爾干縣于2017年建成雷達(dá)一部，碘化銀煙爐10個，截至目前，增雪作業(yè)燃放焰條203根，作業(yè)區(qū)降雪深度為1.4到2.0mm，非作業(yè)區(qū)0.4-0.7mm。

3.結(jié)語

地面碘化銀煙爐作為一類現(xiàn)代化的人工影響天氣作業(yè)工具，因為其不會受空域管制的限制能夠隨意在山區(qū)足夠高的地點(diǎn)放置，能夠長時間、大劑量、全天候開展人工影響天氣作業(yè)，并且具備作業(yè)成本低、效率高、易維護(hù)管理、安全可靠性較高等優(yōu)勢，所以其受到我國地方的廣泛使用。為了更好的落實好塔什庫爾干縣防災(zāi)減災(zāi)、緩解水資源短缺問題、優(yōu)化該地區(qū)生態(tài)環(huán)境，應(yīng)不斷完善人影作業(yè)方式，提高塔什庫爾干縣人工影響天氣作業(yè)水平。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：劉配安（1980-），男，漢族，湖南邵陽人，本科學(xué)歷，工程師，從事氣象工作。