文山州多普勒天氣雷達(dá)人工防雹作業(yè)指標(biāo)研究

摘 要：針對(duì)云南省文山壯族苗族自治州（以下簡(jiǎn)稱文山州）2019—2023年5—9月的冰雹災(zāi)情，分析降雹前30 min的雷達(dá)回波產(chǎn)品特征，總結(jié)文山州多普勒天氣雷達(dá)人工防雹作業(yè)指標(biāo)，得出不同時(shí)間段的雷達(dá)回波特征，提出加強(qiáng)跟蹤監(jiān)視、通知作業(yè)人員做好準(zhǔn)備及立即開展防雹作業(yè)的建議，旨在提升文山州人工防雹作業(yè)的及時(shí)性和有效性。

關(guān)鍵詞：文山州；多普勒；天氣雷達(dá)；人工防雹；回波特征

中圖分類號(hào)：P482 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）12–0-03

文山州自1995年開始開展人工影響天氣作業(yè)，建成多普勒天氣雷達(dá)后才結(jié)束了“追著云跑”的歷史。目前，文山州防雹作業(yè)主要根據(jù)文山州C波段多普勒天氣雷達(dá)回波產(chǎn)品的數(shù)據(jù)開展作業(yè)，但缺乏指導(dǎo)性的防雹作業(yè)指標(biāo)供各縣（區(qū)）參考。現(xiàn)階段各縣（區(qū)）作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一，包括依據(jù)雷達(dá)回波顏色，依據(jù)雷達(dá)回波和作業(yè)人員看云的實(shí)際情況，以及依據(jù)雷達(dá)回波強(qiáng)度。此外，冰雹的強(qiáng)對(duì)流發(fā)展速度快，作業(yè)人員看到的雷達(dá)回波產(chǎn)品與實(shí)況存在時(shí)間差，加上人工防雹作業(yè)流程煩瑣，對(duì)人工防雹的及時(shí)性、有效性產(chǎn)生不利影響[1]。

根據(jù)文山州防雹作業(yè)時(shí)段（每年的5—9月），對(duì)文山州2019—2023年5—9月出現(xiàn)冰雹災(zāi)情的20次天氣過程在降雹前30 min的雷達(dá)回波產(chǎn)品（組合反射率、基本速度、回波頂高和垂直剖面）進(jìn)行分析，總結(jié)出文山州多普勒天氣雷達(dá)人工防雹作業(yè)指標(biāo)，為文山州各縣（區(qū)）提前準(zhǔn)備和及時(shí)開展人工防雹作業(yè)提供更準(zhǔn)確的決策參考，從而進(jìn)一步提高人工影響天氣防災(zāi)減災(zāi)的能力。

1 人工防雹作業(yè)的需求分析

第一，綜合考慮防災(zāi)減災(zāi)的現(xiàn)實(shí)需求。文山州固定防雹作業(yè)點(diǎn)只有27個(gè)，與實(shí)際防雹需求之間的差距較大，此外，作業(yè)點(diǎn)可作業(yè)的安全區(qū)不多，若作業(yè)提前時(shí)間不足，冰雹云可能移動(dòng)到防區(qū)外或禁射區(qū)，作業(yè)人員無法開展作業(yè)，從而導(dǎo)致冰雹災(zāi)情出現(xiàn)。

第二，人工防雹作業(yè)指標(biāo)應(yīng)簡(jiǎn)單明了。在沒有智能提醒的情況下，人工防雹作業(yè)指標(biāo)不能過于復(fù)雜，當(dāng)前文山州只有硯山縣和丘北縣的作業(yè)指揮人員和預(yù)警預(yù)報(bào)人員是分開的，廣南縣、西疇縣和麻栗坡縣的氣象臺(tái)值班人員兼職指揮作業(yè)人員，若雷達(dá)作業(yè)指標(biāo)太多太復(fù)雜，緊急情況下無法及時(shí)分析氣象信息，不利于及時(shí)開展作業(yè)。

第三，人工防雹作業(yè)需要一定的提前準(zhǔn)備時(shí)間。開展人工防雹作業(yè)前需要提前通知作業(yè)人員做好彈藥掃碼出庫、裝填彈藥、火箭發(fā)射架方位角和仰角的調(diào)整與固定、發(fā)射通道的檢測(cè)等準(zhǔn)備工作，待空域申請(qǐng)被批準(zhǔn)后才能進(jìn)行防雹作業(yè)。因此，準(zhǔn)備時(shí)間不宜過長(zhǎng)或過短，綜合考慮認(rèn)為提前20 min通知開展作業(yè)更佳。

2 資料收集

第一，收集冰雹災(zāi)情。本研究收集了文山州2019—

2023年共66次冰雹災(zāi)情?？紤]到季節(jié)影響因素和文山州開展防雹作業(yè)時(shí)段，故選取文山州2019—2023年5—9月共33次冰雹災(zāi)情。

第二，收集雷達(dá)數(shù)據(jù)。根據(jù)冰雹災(zāi)情倒查雷達(dá)數(shù)據(jù)資料，由于雷達(dá)維護(hù)和維修，部分災(zāi)情缺乏雷達(dá)資料；部分雷達(dá)資料顯示當(dāng)天不可能出現(xiàn)降雹（應(yīng)該是地方報(bào)送災(zāi)情時(shí)，災(zāi)情出現(xiàn)時(shí)間填報(bào)錯(cuò)誤）。因此，最終能匹配冰雹災(zāi)情的雷達(dá)數(shù)據(jù)共20個(gè)。

3 資料分析

3.1 相關(guān)知識(shí)培訓(xùn)

組織作業(yè)人員學(xué)習(xí)《多普勒雷達(dá)產(chǎn)品人工防雹應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)》《冰雹云雷達(dá)識(shí)別方法及防雹作業(yè)經(jīng)驗(yàn)》《多普勒雷達(dá)數(shù)據(jù)在人工影響天氣作業(yè)指揮中的應(yīng)用》《科右前旗冰雹天氣特征及防雹作業(yè)指標(biāo)研究》《文山冰雹雷達(dá)回波特征及識(shí)別預(yù)報(bào)指標(biāo)》《人工影響天氣科學(xué)技術(shù)問答》等相關(guān)知識(shí)，并總結(jié)雷達(dá)回波產(chǎn)品在人工影響天氣作業(yè)中的分析方法。

3.2 確定冰雹發(fā)生時(shí)間

根據(jù)云南省各市（州）雷達(dá)冰雹回波特征統(tǒng)計(jì)可知（表1），降雹雷達(dá)回波時(shí)間為17～36 min，基于文山州當(dāng)?shù)厍闆r，重點(diǎn)分析降雹前30 min的雷達(dá)冰雹回波特征。

3.3 雷達(dá)回波產(chǎn)品特征分析

根據(jù)組合反射率最大回波強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)可知，降雹前6 min最大回波強(qiáng)度100%＞50 dBz、80%＞55 dBz、10%＞60 dBz；降雹前12 min最大回波強(qiáng)度100%＞45 dBz、85%＞50 dBz、50%＞55 dBz；降雹前18 min最大回波強(qiáng)度100%＞35 dBz、90%＞40 dBz、85%＞45 dBz、75%＞50 dBz、40%＞55 dBz；降雹前24 min最大回波強(qiáng)度90%＞35dBz、80%＞40 dBz、65%＞

45 dBz、35%＞50 dBz、10%＞55 dBz；降雹前30 min最大回波強(qiáng)度65%＞35 dBz、80%＞40 dBz、65%＞45 dBz、25%＞50 dBz、5%＞55 dBz。

根據(jù)基本速度回波特征統(tǒng)計(jì)（表2），考慮各縣（區(qū)）人影指揮人員的業(yè)務(wù)水平和人影指揮的及時(shí)性要求，只要回波還維持對(duì)流輻合特征，則可判斷為對(duì)流可能還會(huì)繼續(xù)加強(qiáng)[2]。

回波頂高統(tǒng)計(jì)顯示（表3），從整體來看，平均回波頂高隨降雹臨近呈下降趨勢(shì)，前期多在12～13 km波動(dòng)，臨近降雹時(shí)降至8 km左右；個(gè)別時(shí)段數(shù)據(jù)缺失，部分日期的回波頂高起伏大，可能與天氣復(fù)雜程度有關(guān)。

通過垂直剖面分析各回波強(qiáng)度段的回波頂高，為了指揮人員可以根據(jù)不同顏色迅速了解回波高度，便于及時(shí)指揮作業(yè)，根據(jù)雷達(dá)回波強(qiáng)度，主要分析45＞CR≥40 dBz、50＞CR≥45 dBz、55＞CR≥50 dBz、60＞CR≥55 dBz區(qū)間內(nèi)的回波強(qiáng)度段平均頂高特征（表4）。

4 討論

當(dāng)防雹作業(yè)點(diǎn)的上游或附近出現(xiàn)組合反射率＞

35 dBz、基本速度圖上有對(duì)流輻合特征的云層回波時(shí)，說明對(duì)流可能還會(huì)增強(qiáng)，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該云層的跟蹤和監(jiān)視。當(dāng)防雹作業(yè)點(diǎn)的上游或附近出現(xiàn)組合反射率＞45 dBz、45 dBz的回波高度＞5 km、基本速度圖上有對(duì)流輻合特征的云層回波時(shí)，說明對(duì)流可能還會(huì)增強(qiáng)，此時(shí)應(yīng)通知作業(yè)點(diǎn)做好作業(yè)準(zhǔn)備，如裝填彈藥、檢測(cè)發(fā)射裝置等。當(dāng)防雹作業(yè)點(diǎn)防區(qū)內(nèi)出現(xiàn)組合反射率＞50 dBz、45 dBz的回波高度≥6 km、云層回波頂高＞8 km、基本速度圖上有對(duì)流輻合特征的云層回波時(shí)，說明對(duì)流可能還會(huì)增強(qiáng)，即將降雹的概率較高，此時(shí)應(yīng)通知作業(yè)點(diǎn)調(diào)整好作業(yè)方位和作業(yè)仰角，立即申請(qǐng)作業(yè)空域，申請(qǐng)通過后及時(shí)通知作業(yè)點(diǎn)實(shí)施作業(yè)[3-9]。

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收稿日期：2024-10-21

作者簡(jiǎn)介：陳樹炳（1984—），男，云南丘北人，工程師，研究方向?yàn)槿斯び绊懱鞖狻?/p>