通遼市飛機(jī)人工增雨作業(yè)天氣指標(biāo)研究

李 洋

(通遼市氣象局，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

飛機(jī)人工增雨作業(yè)天氣指標(biāo)是開展飛機(jī)增雨作業(yè)的關(guān)鍵[1]。符合指標(biāo)的云系經(jīng)過飛機(jī)作業(yè)后能達(dá)到較好的效果，不符合指標(biāo)的云系飛機(jī)作業(yè)后或許發(fā)生負(fù)效果。因此，適合的飛機(jī)人工增雨作業(yè)天氣指標(biāo)是人工增雨預(yù)報(bào)、決策及作業(yè)的重中之重。

通遼地區(qū)目前缺乏明確指標(biāo)，飛機(jī)增雨作業(yè)天氣指標(biāo)建立后，能夠減少?zèng)Q策的主觀性、隨意性，增強(qiáng)客觀性、科學(xué)性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)早預(yù)報(bào)、科學(xué)謀劃、高效作業(yè)的目標(biāo)。同時(shí)，逐步解決飛機(jī)人工增雨業(yè)務(wù)在實(shí)際進(jìn)行作業(yè)時(shí)的盲目性，為作業(yè)從主觀決策向客觀決策轉(zhuǎn)變提供依據(jù)，可以為附近氣候條件類似的地區(qū)提供借鑒和依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)資料

對通遼市2012年-2016年共68架次飛機(jī)人工增雨作業(yè)進(jìn)行分析。選取的數(shù)據(jù)包括：飛機(jī)作業(yè)信息、歷史天氣圖、GPS/MET觀測資料(2016年)，相應(yīng)時(shí)段探空資料(通遼市)、地面降水資料，雷達(dá)資料(通遼市)。

2 研究結(jié)果

使用飛機(jī)作業(yè)信息與地面降水資料，篩選出作業(yè)條件及效果較好的個(gè)例為30架次，本文對這30架次開展飛機(jī)人工增雨作業(yè)天氣指標(biāo)的研究分析。

2.1 天氣系統(tǒng)條件

分析30架次的歷史天氣圖，并使用700hPa天氣圖的環(huán)流特征，將天氣形勢分成蒙古冷渦型、華北低渦型、西來槽型、東北冷渦型這4種類型。

分析結(jié)果表明：作業(yè)條件與效果較好的個(gè)例主要受西來槽型、蒙古冷渦型的影響。其中有36.7%效果較好個(gè)例為西來槽型，30.0%個(gè)例為蒙古冷渦型，這兩種系統(tǒng)所占比例達(dá)66.7%，在各種影響系統(tǒng)中最多。同時(shí)，這兩種天氣形勢條件好、持續(xù)時(shí)間久，經(jīng)常維持2天或更長時(shí)間，大多能夠作業(yè)2～3架次。其次為華北低渦型，為20.0%，東北冷渦型最少，為13.3%。

2.2 水汽條件

利用通遼市科爾沁區(qū)站2016年1月-2016年12月GPS/MET觀測資料與探空資料反演大氣水汽含量，總結(jié)通遼市不同季節(jié)天氣系統(tǒng)降水(增雨)水汽指標(biāo)。

結(jié)果表明，降水發(fā)生前GPS/MET資料顯示有一段時(shí)間水汽的積累，等水汽達(dá)到峰值時(shí)出現(xiàn)降水，可能云中水汽已積累到飽和狀態(tài)。此外，降水發(fā)生于水汽減少階段，可能是因?yàn)榻邓拇罅克_始降水后大氣總水汽含量有快速下降的階段。

表1 通遼市不同季節(jié)天氣系統(tǒng)降水(增雨)水汽指標(biāo)(mm)

2.3 雷達(dá)回波結(jié)構(gòu)指標(biāo)

飛機(jī)人工增雨作業(yè)的主要對象為穩(wěn)定層狀降水云系[2]。穩(wěn)定性降水的多普勒雷達(dá)強(qiáng)度回波具備連續(xù)成片、較大水平范圍、均勻幕狀的特征。穩(wěn)定性降水強(qiáng)度回波在雷達(dá)PPI顯示多呈連續(xù)片狀或絮狀，面積范圍不均，有時(shí)為獨(dú)立面積較小的回波，有時(shí)布滿全部雷達(dá)。面積較大的雷達(dá)回波，其邊緣因?yàn)槭芙邓畢^(qū)的衰減作用與雷達(dá)波脈沖寬度等的影響，常常顯得比較模糊和發(fā)毛，但整體上其回波強(qiáng)度表現(xiàn)仍較為均勻，飛機(jī)人工增雨作業(yè)的對象主要就是這種大面積的穩(wěn)定性降水回波。

此外，弱的混合性降水云系同時(shí)也為飛機(jī)人工增雨作業(yè)的重要對象[3]。弱的混合云是由層狀云與弱積狀云組成的混合體，也就是在大范圍的層狀云中夾雜著少許弱的積狀云，由混合云降水產(chǎn)生的雷達(dá)回波稱為混合云降水回波。弱的混合性降水回波在雷達(dá)PPI顯示多呈大面積層狀云回波中摻雜著一個(gè)個(gè)并不十分緊密的團(tuán)塊，其中心回波強(qiáng)度強(qiáng)于穩(wěn)定性層狀云，弱于一般的積狀云，這些回波團(tuán)塊有時(shí)候呈一條排列整齊的短帶。

表2 內(nèi)蒙古通遼市飛機(jī)增雨作業(yè)天氣指標(biāo)

因飛機(jī)作業(yè)需要提前2h確定作業(yè)區(qū)域，本研究采用飛行前1h～3h的雷達(dá)資料，同時(shí)考慮到飛行作業(yè)時(shí)的回波，雷達(dá)掃描半徑是200km，回波強(qiáng)度PPI圖像采用掃描角度0.5°，回波頂高與垂直液態(tài)含水量圖像的掃描范圍在0.5°～19.5°。本次研究共計(jì)查閱約5 670余張雷達(dá)回波強(qiáng)度(反射率因子)、垂直液態(tài)含水量、雷達(dá)回波頂高圖片。

可以建立適合通遼地區(qū)飛機(jī)人工增雨作業(yè)云系的雷達(dá)回波指標(biāo)，供飛機(jī)人工增雨作業(yè)決策時(shí)使用。具體指標(biāo)如下：①雷達(dá)回波呈現(xiàn)大面積片狀、大面積片絮狀與大面積片帶狀，同時(shí)，絮狀與帶狀的中心強(qiáng)度不能過強(qiáng)；②雷達(dá)掃描半徑為200km時(shí)，回波大小應(yīng)能夠覆蓋1/4以上掃描區(qū)域，即面積超過30 000km2；③雷達(dá)基本回波強(qiáng)度在15dBZ以上，主體回波強(qiáng)度在25dBZ以上，回波中心強(qiáng)度通常最大為35dBZ，若超過，回波連續(xù)范圍也不能過大；④回波基本頂高應(yīng)超過2km，回波主體頂高應(yīng)超過3km；⑤用垂直累積液態(tài)含水量作為輔助參考指標(biāo)，基本值和主體值應(yīng)超過1kg/m2，最大值在15kg/m2以下。

3 結(jié)論

總結(jié)得出通遼市飛機(jī)人工增雨作業(yè)的天氣指標(biāo)，見表2。