一次冷渦天氣飛機人工增雨潛力分析

汪曉梅，唐德成，宋樹生

（1.吉林省人工影響天氣辦公室，吉林長春13006；2.臨江市氣象局，吉林臨江134600；3.延吉市氣象局，吉林延吉133001）

2019年入春后，吉林省持續(xù)高溫少雨、多大風天氣，對春耕生產(chǎn)造成嚴重影響。根據(jù)5月10日實測10cm農(nóng)田土壤墑情資料分析：西部地區(qū)絕大部分縣（市）、中部的公主嶺、東豐、農(nóng)安、德惠、榆樹、東部的舒蘭和延邊大部土壤相對濕度低于60%，土壤缺墑。其中，白城洮北區(qū)、洮南、長嶺土壤相對濕度在40%以下，嚴重缺墑；中東部大部分縣（市）土壤相對濕度在60%～90%之間，墑情較好。東南部部分縣（市）土壤相對濕度在90%以上，土壤偏濕，見圖1。

圖1 5月10日吉林省10cm土壤相對濕度（%）分布圖

由此可見，吉林省中西部地區(qū)春旱嚴重，適時開展抗旱人工增雨作業(yè)，確保農(nóng)業(yè)春耕生產(chǎn)有序開展十分必要，意義重大。

1 天氣概況

1.1 前期（5月6日～12日）全省天氣概況

一是氣溫明顯偏高。全省平均氣溫16.6℃，比常年高3.7℃，其中白城、松原比常年高5.0℃和4.5℃，其他地區(qū)比常年高1.8℃～3.8℃。二是降水偏少。全省平均降水量0.4mm，比常年少97%，其中松原、長春、四平和遼源基本無降水，其他地區(qū)比常年少89%～99%。

1.2 天氣情況（5月12日-13日）

受東北冷渦影響，5月12日夜間至13日，吉林省自西向東出現(xiàn)了一場較弱降雨過程，影響區(qū)域包括上述中西部主旱區(qū)。根據(jù)東北冷渦的定義，東北冷渦是在500hPa圖上，30°～60°N、115°～140°E范圍內(nèi)出現(xiàn)等高線閉合環(huán)流圈，且有冷中心或冷槽配合的低壓系統(tǒng)[1]。冷渦中的空氣柱處于上冷下暖的不穩(wěn)定狀態(tài)，因此，常會產(chǎn)生陣雨、雷陣雨，甚至雷雨大風或冰雹等不穩(wěn)定天氣。

2 云系特征綜合分析

2.1 云帶分析

利用云精細化分析系統(tǒng)（CPAS）和人工影響天氣五段式業(yè)務(wù)分析法，綜合模式MM5和GRAPES模式分析結(jié)果：5月12日20時至13日20時，受冷渦影響，典型時刻云系分布如圖2所示，云帶主體呈現(xiàn)西北-東南向斜壓到吉林省中西部地區(qū)。

圖2 2019年5月13日06時云帶分布圖

圖3 2019年05月13日06時云微物理量垂直剖面圖

圖4 左、中、右分別為2019年05月13日06時長春大氣溫度廓線（℃）、濕度擴線（%）、液態(tài)水含量廓線（g/m3）圖

2.2 云帶微物理量垂直結(jié)構(gòu)分析

CPEFS模式對目標區(qū)典型云分析，顯示云頂高度在600hPa～500hPa之間，云強核頂高度在0℃層附近，云頂上層冰晶數(shù)濃度在10～200/L不等，且隨著云體地面輻和高空輻散過程在自然下落，云中過冷水位于0℃～-15℃（海拔高度2km～4.5km）之間，云水混合比最大為0.3g/kg，說明吉林省不同時段自西向東具有一定增雨潛力。

3 增雨作業(yè)

3.1 作業(yè)情況

根據(jù)上述分析結(jié)果，結(jié)合吉林省中西部主旱區(qū)增雨需求，吉林省人工影響天氣辦公室于5月13日05時～08時35分，在長春地區(qū)榆樹、農(nóng)安、九臺和松原地區(qū)的扶余等地實施了飛機人工增雨作業(yè)，催化作業(yè)自06時19分開始到08時結(jié)束，作業(yè)高度3600m，作業(yè)溫度區(qū)間：-4℃～-6℃，催化劑用量為焰條6根、LCO2（液態(tài)二氧化碳）2瓶90kg。

3.2 云微觀物理量探測情況

此次增雨作業(yè)飛機型號為Y12-B3836，安裝的宏微觀設(shè)備及用途：通信設(shè)備：北斗衛(wèi)星通信設(shè)備（短報文傳輸、飛機軌跡資料傳輸）；CDP（2～50um）云滴譜儀（觀測 2～50um 的云粒子譜）；CIP（12.5～-1550um）云滴譜儀（觀測12.5～1550um范圍的云粒子譜）；PIP（100～1620um）雨滴譜儀（觀測100-1620um范圍的云粒子譜）；AMISSI0N-30機載常規(guī)氣象儀（飛機飛行過程中觀測大氣溫度、氣壓、濕度、空速、飛行姿態(tài)等參數(shù)）；LWC熱線含水量儀（觀測飛行過程中航線上的大氣液態(tài)水含量）。

飛機起飛后1500m即入云，2100m達到0℃層，-4℃層云內(nèi)開始作業(yè)，上述儀器觀測的數(shù)據(jù)符合飛機增雨作業(yè)規(guī)范要求，具體參數(shù)從略。

3.3 微波遙感觀測

長春大氣探測中心MWP967KV型地基多通道微波輻射計5月13日0時～24時對長春大氣溫度廓線、濕度擴線、液態(tài)水含量廓線等參量進行了連續(xù)觀測（含飛機增雨催化時段），如圖4所示，其中云底至9km高空液態(tài)水含量非常豐富，最大值達到0.38g/m3（4.5km高度），與云模式云帶微物理量過冷水含量最大值分析接近，對應(yīng)地面至5.5km高度范圍內(nèi)大氣水汽均處于過飽和狀態(tài)（相對濕度＞100%），溫度廓線顯示地面至高空逐層遞減，0℃層高度2.8Km。同時，微波輻射計還觀測到大氣積分水汽（IWV）為3.27cm，積分液態(tài)水3.14mm，紅外溫度11.34℃，云底高度為0m，整體狀態(tài)為降水。說明選擇的飛機增雨催化時段為最佳條件時段，實際催化效果也證明了這一點。

4 增雨效果

在東北冷渦和人工增雨作業(yè)共同影響下，5月12日夜間開始，吉林省自西向東出現(xiàn)降雨天氣，截至13日17時，雨量分別為：長春4.8mm，松原2.6mm，吉林5.5mm，四平8.3mm，上述增雨作業(yè)及效果對久旱待雨春播區(qū)具有重要意義。

5 結(jié)語

根據(jù)旱情增雨需求，開展人工增雨作業(yè)條件潛力分析，制定合理催化增雨方案，是人工影響天氣業(yè)務(wù)化、科學(xué)化的基本要求。

5月12日～13日冷渦過程主旱區(qū)云帶分析：目標云水汽、冰晶、過冷水等催化條件符合人工增雨作業(yè)規(guī)范的要求。

地基微波輻射計連續(xù)觀測得到的溫度廓線、濕度廓線和液態(tài)水廓線等數(shù)據(jù)證明了飛機催化作業(yè)時段選擇的正確性和有效性。