奎瑪流域一次人工防雹增雨作業(yè)效果檢驗評估

方軍文，丁東明

（新疆昌吉州瑪納斯縣人工影響天氣雷達(dá)站，新疆 瑪納斯縣 832200）

人工增雨效果的評估檢驗是人工影響天氣研究和作業(yè)的關(guān)鍵性問題，它是人工影響天氣研究中最困難的科學(xué)問題之一?？陀^、科學(xué)和定量地評價人工增雨效果不僅能促進(jìn)人工影響天氣學(xué)科的發(fā)展，而且也能為人工增雨作業(yè)提供科學(xué)依據(jù)[1]。人工增雨作業(yè)效果的綜合檢驗方法前期主要有統(tǒng)計檢驗、物理檢驗和數(shù)值模擬檢驗等，隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和云物理過程研究的不斷完善，中國氣象局自主研發(fā)的中國區(qū)域多源融合實況分析1公里分辨率產(chǎn)品（ART_1 km，地面，以下簡稱“1公里實況產(chǎn)品”）投入業(yè)務(wù)應(yīng)用，進(jìn)一步滿足災(zāi)害性天氣監(jiān)測預(yù)警、智能網(wǎng)格預(yù)報及智慧氣象服務(wù)對更高分辨率實況產(chǎn)品的需求。1公里實況產(chǎn)品包括區(qū)域逐小時降水、2 m高度氣溫、2 m高度濕度、10 m高度風(fēng)等4個要素14種產(chǎn)品，空間分辨率為1 km，最快時效達(dá)5 min，綜合利用了地面自動站觀測、天氣雷達(dá)、風(fēng)云衛(wèi)星、數(shù)值模式等多源資料和數(shù)據(jù)，采用概率密度匹配、貝葉斯模型平均、多重網(wǎng)格變分、最優(yōu)插值等核心融合分析技術(shù)，捕捉以強對流天氣為代表的小尺度災(zāi)害性天氣動向，為準(zhǔn)確預(yù)報提供更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)意義重大，產(chǎn)品在人工增雨外場實驗、效果評估實況天氣等需要高精度數(shù)據(jù)的領(lǐng)域均可應(yīng)用。

1 天氣背景

2022年7月1日，受高壓脊控制，瑪納斯縣持續(xù)出現(xiàn)≥33.0 ℃的高溫天氣，6月30日至7月2日，由烏拉爾山槽東移，不斷分裂短波，瑪納斯縣出現(xiàn)小到大雨，降水量6.2 mm。

2 過程簡述

2022年7月1日傍晚，瑪納斯縣雷達(dá)站北部（六戶地、北五岔紅柳坑村）防區(qū)西南和西北出現(xiàn)強對流天氣過程，22：50前后降大雨。由瑪納斯縣711雷達(dá)的組合反射率回波可見，當(dāng)日傍晚20：54～23：25在雷達(dá)站北部防區(qū)（六戶地、北五岔紅柳坑村）西南、西北方向先后出現(xiàn)多個強對流單體回波，總體的對流形態(tài)以分散的對流單體活動或線狀對流系統(tǒng)為主，未觀測到明顯的超級單體或強颮線系統(tǒng)。從圖1可以看出，此對流單體初產(chǎn)生于瑪納斯縣六戶地作業(yè)點西北距離測站71 km處，并于22：50在北五岔鎮(zhèn)紅柳坑村降大雨。由雷達(dá)回波產(chǎn)品可見，該單體的初生階段大約在當(dāng)天傍晚20：50，初始回波強度47.9 dBz、方位289°，云頂高7 900 m，強中心高5 700 m，云底高4 667 m，隨后對流單體持續(xù)加強發(fā)展。至21：40前后，其系統(tǒng)的最強回波已達(dá)73 dBz，期間在該對流單體下游地區(qū)又觸發(fā)多個單體對流系統(tǒng)，但總體上幾個對流單體保持相互獨立，偶有合并。隨后的時間段內(nèi)（22：00～22：10）對流單體繼續(xù)發(fā)展并維持強度，向東偏北方向移動。從圖2可以看出，在21：59對流云已壓近六戶地鎮(zhèn)1號、2號作業(yè)點上空。云頂高度11 300 m，其強度已達(dá)到74 dBz，強中心高度3 600 m，六戶地作業(yè)點間斷發(fā)射WR-98彈33枚，作業(yè)后降小雨。至22：15前后，該對流單體發(fā)展至最強階段，回波結(jié)構(gòu)密實，云頂高度13 400 m，其強中心達(dá)到74 dBz，強中心高度9 000 m，零度層高度100 m。在22：25對流單體已移到北五岔鎮(zhèn)紅柳坑村防區(qū)。紅柳坑村2號、3號移動火箭車作業(yè)點在22：25～22：55期間根據(jù)對流云發(fā)展情況間斷發(fā)射27枚WR-98火箭彈。由雷達(dá)回波產(chǎn)品可見（22：35～22：50）強回波中心一方面向上延伸，另一方對流云下部強回波重心明顯下移，強回波已經(jīng)接地。此時開始降大雨。至此之后，該對流單體進(jìn)入減弱消亡階段，至23：25后移出紅柳坑作業(yè)點防區(qū)。

圖1 2022年7月1日21：00分至22：10分雷達(dá)回波及剖面圖

圖2 2022年7月1日22：15至23：25雷達(dá)回波及剖面圖

利用中國氣象局研發(fā)的“1公里實況產(chǎn)品”對瑪納斯縣2022年7月1日傍晚的一次防雹增雨作業(yè)進(jìn)行效果檢驗評估。

3 增雨效果區(qū)域回歸統(tǒng)計檢驗

3.1 作業(yè)區(qū)與對比區(qū)地面降水量做對比

作業(yè)區(qū)：北五岔鎮(zhèn)紅柳坑村，近1 h降水6.2 mm，近3 h降水3.9 mm，近12 h降水3.9 mm，近24 h降水3.9 mm。

對比區(qū)：蘭州灣鎮(zhèn)畜產(chǎn)品安全監(jiān)管站因為作業(yè)，近1 h降水0.0 mm，近3 h降水0.1 mm，近12 h降水0.1 mm，近24 h降水0.1 mm。

對比區(qū)：昌吉市新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院未作業(yè)，近1 h降水0.0 mm，近3 h降水0.0 mm，近12 h降水0.0 mm，近24 h降水0.0 mm。

對比區(qū)：烏市沙依巴克區(qū)，近1 h降水0.0 mm，近3 h降水0.0 mm，近12 h降水0.1 mm，近24 h降水0.1 mm。

采用中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)“1公里實況產(chǎn)品”提供的降雨數(shù)據(jù)，對作業(yè)區(qū)和非作業(yè)區(qū)降雨結(jié)果進(jìn)行對比，2022年7月1日紅柳坑村增雨作業(yè)前近24 h、12 h、3 h降雨量分別都是3.9 mm，作業(yè)后降雨量為6.2 mm。非作業(yè)區(qū)瑪納斯縣蘭州灣鎮(zhèn)區(qū)、昌吉市區(qū)、烏市沙依巴克區(qū)這三個區(qū)域在2022年7月1日22：00以后降雨量都為零。

3.2 自動氣象站降雨量

2022年7月1日瑪納斯縣北五岔鎮(zhèn)紅柳坑村自動氣象站數(shù)據(jù)顯示，22：40降雨量為0.6 mm，22：50降雨量為2.2 mm，23：00降雨量為0.1 mm，23：30降雨量為零。

瑪納斯縣北五岔鎮(zhèn)紅柳坑村“自動站”檢測的降雨量數(shù)據(jù)和“1公里實況產(chǎn)品”提供的降水?dāng)?shù)據(jù)顯示，經(jīng)發(fā)射WR -98增雨彈60枚作業(yè)后，紅柳坑村22：25～22：55降雨效果顯著。

4 小結(jié)

本文對瑪納斯縣2022年7月1日一次人工防雹增雨作業(yè)效果，通過“自動站”檢測的降雨數(shù)據(jù)和“1公里實況產(chǎn)品”提供降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、分析評估檢驗，增雨效果明顯。進(jìn)入夏季，全縣部分地區(qū)旱情呈現(xiàn)逐步加重的趨勢，造成部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)村莊旱情嚴(yán)重?，敿{斯縣人工影響天氣雷達(dá)站抓住有利時機(jī)，適時組織開展人工增雨作業(yè)，有效緩解了旱情。在今后的人影工作中，對空中發(fā)展的對流回波要重點關(guān)注，以免錯失最佳的作業(yè)時機(jī)。