地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)改善廣元空氣質(zhì)量效果研究

徐川 李志明 張朋

摘要：近年來(lái)，人們對(duì)美好生活的追求越來(lái)越迫切，對(duì)空氣質(zhì)量達(dá)優(yōu)要求也越來(lái)越高，保障人民群眾身心健康，實(shí)施藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)任務(wù)越來(lái)越重，力度越來(lái)越大，人影作業(yè)服務(wù)于改善空氣質(zhì)量增雨作業(yè)更加緊密。而廣元市上空分屬蘭空和成空兩個(gè)空域管制單位管制，飛行班次多，申請(qǐng)對(duì)空作業(yè)時(shí)間難度大，容易耽誤最佳作業(yè)時(shí)機(jī)，為保障人工影響天氣業(yè)務(wù)順利實(shí)施，豐富地面增雨作業(yè)手段，提高增雨作業(yè)的科學(xué)性、及時(shí)性、安全性， 2019年，由市財(cái)政投資建設(shè)地面碘化銀發(fā)生器。本文根據(jù)地面碘化銀發(fā)生器實(shí)施增雨作業(yè)后的增雨效果、作業(yè)后對(duì)AQI指數(shù)變化的影響，分析空氣質(zhì)量改善情況，為擴(kuò)大地面碘化銀發(fā)生器建設(shè)規(guī)模及更好開(kāi)展作業(yè)實(shí)施提供參考。

關(guān)鍵詞：地面;碘化銀發(fā)生器;作業(yè);效果;研究

前言

由于受北方地區(qū)大風(fēng)天氣影響，沙塵沿嘉陵江河谷順江而下，對(duì)廣元城市空氣質(zhì)量造成污染，加之廣元城市建設(shè)步伐加快，工程建設(shè)防塵措施跟進(jìn)力度不夠，造成空氣中顆粒物含量時(shí)常超標(biāo)，空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)達(dá)標(biāo)難度增加，生態(tài)環(huán)境保護(hù)壓力增大。2019年底，由市財(cái)政投資建設(shè)地面碘化銀發(fā)生器，由市人工影響天氣辦公室根據(jù)污染情況及生態(tài)環(huán)境部門要求及時(shí)實(shí)施增雨作業(yè)，效果明顯，得到黨政領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)部門認(rèn)可。

資料來(lái)源

地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)資料來(lái)源于廣元市人影辦人工增雨作業(yè)實(shí)時(shí)記錄及中天火箭公司業(yè)務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù);作業(yè)后雨量資料來(lái)源于作業(yè)影響區(qū)自動(dòng)站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);AQI資料來(lái)源于MEE（生態(tài)環(huán)境部）數(shù)據(jù)中心

一、作業(yè)情況

（一）作業(yè)啟動(dòng)

按照《廣元市遠(yuǎn)程遙控地面碘化銀播撒系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)方案》，2019年底前共建設(shè)了南山氣象雷達(dá)站、白果山溪基站、梅林基站、大朝牛頭山六組4個(gè)地面碘化銀發(fā)生器作業(yè)點(diǎn)。根據(jù)空氣污染源情況及降雨天氣系統(tǒng)影響路勁、預(yù)計(jì)降水開(kāi)始時(shí)間，設(shè)置地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)的站點(diǎn)、煙條點(diǎn)燃時(shí)間，并根據(jù)空氣污染程度及降雨量強(qiáng)度預(yù)報(bào)情況，設(shè)定碘化銀煙條燃燒數(shù)量，遙控指揮適時(shí)自動(dòng)點(diǎn)燃碘化銀煙條，以達(dá)到增雨的最佳效果。

（二） 作業(yè)實(shí)施

根據(jù)《廣元市人工增雨改善空氣質(zhì)量行動(dòng)預(yù)案》，結(jié)合廣元市生態(tài)環(huán)境部門工作要求，當(dāng)AQI指數(shù)達(dá)到一定值并有繼續(xù)上升趨勢(shì)可能對(duì)市城區(qū)空氣造成污染時(shí)，市人工影響天氣辦公室及時(shí)啟動(dòng)地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)。2020年1—4月，共實(shí)施作業(yè)9次，燃燒碘化銀煙條95根。其中1月作業(yè)3次，燃燒碘化銀煙條37根;2月作業(yè)1次，燃燒碘化銀煙條14根;3月作業(yè)3次，燃燒碘化銀煙條28根;4月作業(yè)2次，燃燒碘化銀煙條16根。

二、增雨分析

（一）直接影響點(diǎn)

根據(jù)地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)原理及技術(shù)參數(shù)，碘化銀煙條燃燒后30秒鐘才能將凝結(jié)核送達(dá)降水云層，考慮降水云系移動(dòng)而不是靜止的，碘化銀煙條燃燒后將凝結(jié)核送達(dá)降水云層時(shí)，降水云層已經(jīng)向下游飄移一定距離，而不在燃燒點(diǎn)上空，即碘化銀煙條燃燒后開(kāi)始受影響的云層已經(jīng)移向燃燒點(diǎn)上空引導(dǎo)氣流下風(fēng)方，并考慮凝結(jié)核與降水云系充分融合，所以我們?cè)谧鳂I(yè)點(diǎn)上空引導(dǎo)氣流下風(fēng)方直線距離5—10Km范圍隨機(jī)選取雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為作業(yè)的直接受影響點(diǎn)位。故此我們分別選取寶輪、龍?zhí)?、梅?shù)、工農(nóng)鎮(zhèn)作為作業(yè)后的直接影響點(diǎn)。

（二）對(duì)比點(diǎn)

作業(yè)點(diǎn)上空引導(dǎo)氣流的上風(fēng)方，不受作業(yè)點(diǎn)上空引導(dǎo)氣流影響的其他方向，不會(huì)受到作業(yè)的影響，我們?cè)谧鳂I(yè)點(diǎn)上空引導(dǎo)氣流的上風(fēng)方，或不受引導(dǎo)氣流影響的其他方向直線距離5—10Km范圍隨機(jī)選取雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，代表未受作業(yè)影響的降雨量，故此我們分別選取劍門關(guān)、衛(wèi)子、太公、柳橋作為對(duì)比點(diǎn)，進(jìn)行作業(yè)后雨量的對(duì)比分析。

（三）增雨效果

以作業(yè)開(kāi)始后降水云系就受到影響，作業(yè)結(jié)束后3小時(shí)受影響結(jié)束。我們統(tǒng)計(jì)作業(yè)開(kāi)始后至作業(yè)結(jié)束后3小時(shí)內(nèi)的降雨總量進(jìn)行分析（表1），實(shí)施9次作業(yè)后直接影響點(diǎn)降水總量為32.2mm，對(duì)比點(diǎn)降水總量為19.7mm，直接影響點(diǎn)比對(duì)比點(diǎn)多12.3 mm，我們可以認(rèn)為實(shí)施作業(yè)后降雨量增加了12.3 mm，增加率62%，即增雨率為62%，增雨效果顯著。分析每次作業(yè)情況，9次作業(yè)中沒(méi)有對(duì)比點(diǎn)雨量大于直接影響點(diǎn)的情況，有1次直接影響點(diǎn)和對(duì)比點(diǎn)降雨量一致，表明無(wú)增雨效果，出現(xiàn)在3月;有3次直接影響點(diǎn)降雨量略大于對(duì)比點(diǎn)降雨量，表明效果不明顯，分別出現(xiàn)在3月、4月;有5次直接影響點(diǎn)降雨量遠(yuǎn)大于對(duì)比點(diǎn)降雨量，也說(shuō)明增雨效果明顯，即地面碘化銀發(fā)生器實(shí)施作業(yè)后，增雨效果明顯，分別出現(xiàn)在1、2月。

三、 對(duì)空氣質(zhì)量的影響

空氣污染受多方面原因影響，參與空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要污染物為細(xì)顆粒物（pm2.5）、可吸入顆粒物（pm10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）等六項(xiàng)?？諝赓|(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，簡(jiǎn)稱AQI）是定量描述空氣質(zhì)量狀況的指數(shù)，其數(shù)值越大說(shuō)明空氣污染狀況越嚴(yán)重，對(duì)人體健康的危害也就越大。

我們用AQI指數(shù)變化來(lái)判定空氣質(zhì)量的變化，當(dāng)AQI指數(shù)由小變大時(shí)表示空氣質(zhì)量由優(yōu)良向污染轉(zhuǎn)變，反之則由空氣質(zhì)量差向優(yōu)良變化。我們可以根據(jù)作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后的AQI指數(shù)的變化，可以判定空氣質(zhì)量的變化，即可確定地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)對(duì)空氣質(zhì)量變化的影響。

分析2020年地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)后AQI指數(shù)的變化情況（表2），增雨作業(yè)過(guò)程中（黑體字部分）比作業(yè)前AQI指數(shù)下降了21%（13），作業(yè)后比作業(yè)過(guò)程中又下降了12.5%（6），表示2020年地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)對(duì)空氣質(zhì)量由差向優(yōu)良轉(zhuǎn)變有很好促進(jìn)作用，達(dá)到了增雨作業(yè)的目的。在9次作業(yè)過(guò)程中，有6次作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后的AQI指數(shù)是由高值向低值變化，有2次變化不明顯，1次由低值向高值變化，即有6次空氣質(zhì)量由差向優(yōu)良轉(zhuǎn)變，表明9次增雨作業(yè)有6次對(duì)空氣質(zhì)量有明顯改善。分析1月27日和3月15—16日的作業(yè)數(shù)據(jù)不難看出，作業(yè)前AQI指數(shù)相對(duì)高時(shí)，增雨作業(yè)后下降特別明顯，即空氣質(zhì)量差或是受到污染時(shí)，增雨作業(yè)后對(duì)空氣質(zhì)量的改善更加明顯。1月24日的作業(yè)數(shù)據(jù)，作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后的AQI指數(shù)反而由低值向高值明顯攀升，說(shuō)明還有增雨作業(yè)后暫時(shí)還無(wú)法消除的影響空氣質(zhì)量因子。

小結(jié)：

1.地面碘化銀發(fā)生器作業(yè)后增雨效果明顯，隆冬季節(jié)（1、2月）效果好于春季（3、4月）。

2.地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)后對(duì)空氣質(zhì)量改善有明顯促進(jìn)作用。

3.空氣質(zhì)量相對(duì)較差時(shí)，增雨作業(yè)后改善空氣質(zhì)量的效果更明顯。

4.本研究成果需根據(jù)作業(yè)樣本個(gè)例的增加進(jìn)一步優(yōu)化。

作者簡(jiǎn)介：

徐川，助理工程師，主要從事人工影響天氣工作。