火箭人工防雹效益評估

李樹叢

（河北省灤平縣氣象局，河北 灤平 068150）

近年來，隨著灤平縣林果產(chǎn)業(yè)發(fā)展，百姓對氣象災(zāi)害防御的需求日益旺盛。西溝滿族鄉(xiāng)被譽為灤平林果第一鄉(xiāng)，目前已發(fā)展成為承德規(guī)模最大的有機梨種植基地，但西溝鄉(xiāng)地處山區(qū)，冰雹氣象災(zāi)害嚴重，給當?shù)亓止麡I(yè)發(fā)展帶來重大經(jīng)濟損失。通過合理布設(shè)人工影響天氣作業(yè)點，科學開展火箭人工防雹作業(yè)，爭取最大限度地減少冰雹氣象災(zāi)害損失，幫助農(nóng)民致富，給當?shù)亓止a(chǎn)業(yè)發(fā)展保駕護航。

1 人工防雹標準化作業(yè)點選址

西溝鄉(xiāng)標準化作業(yè)點的建設(shè)地點位于槐樹村“花溪梨園”2A級景區(qū)的益智觀光采摘園。標準化作業(yè)點占地1.2畝，建設(shè)內(nèi)容涵蓋炮臺、炮庫、彈藥庫、休息室、值班室等多項設(shè)施，目前正在準備架設(shè)供電線路，待院內(nèi)填方壓實后進行硬化和圍墻施工。作業(yè)點主體施工及內(nèi)外裝修已于2016年底全部完成，2017年初西溝鄉(xiāng)槐樹村標準化人工影響天氣作業(yè)點正式投入使用。

2 人工防雹氣象條件分析

（1）冰雹路徑圖。從冰雹路徑圖分析，西溝鄉(xiāng)地處山區(qū)，恰好位于河北省冰雹侵襲主要路徑之中。

（2）灤平縣冰雹指數(shù)條件分析。通過對2012-2016年灤平縣出現(xiàn)的6次冰雹天氣過程的多普勒雷達回波資料特征進行統(tǒng)計分析，從中得出冰雹天氣多普勒雷達預(yù)警指標，為冰雹天氣的短時臨近預(yù)報和人工防雹提供作業(yè)參考依據(jù)。

（3）回波形狀和移速。統(tǒng)計6次冰雹過程發(fā)現(xiàn)，大部分冰雹云回波都是塊狀，只有2013年5月19日和2016年5月1日回波呈帶狀。在冰雹云在發(fā)展初期，一般移動速度不大，發(fā)展較成熟時，移速加大，不同回波移動速度相差較大，一般在 30～60 km/h。

（4）徑向速度（2.4°仰角）。冰雹回波因持續(xù)時間短、突發(fā)性強，在基本徑向速度資料中以分析中小尺度特征為主。分析6個冰雹個例的基本徑向速度資料可知，出現(xiàn)冰雹天氣時基本徑向速度資料上一般伴有風場的輻合，風場輻合主要以輻合線及逆風區(qū)為主。逆風區(qū)是指在低仰角沒有速度模糊的基本徑向速度資料中，凡在同一方向的速度區(qū)中，出現(xiàn)的另一種方向的速度區(qū)為逆風區(qū)，且風區(qū)不能跨越測站原點。在6次冰雹個例中中尺度輻合占2次。冰雹天氣發(fā)生時基本徑向速度資料中有逆風區(qū)出現(xiàn)的占2次，大風區(qū)1次。冰雹天氣出現(xiàn)時基本徑向速度資料中出現(xiàn)速度模糊特征的有2次。因此逆風區(qū)、大風區(qū)、中尺度輻合以及徑向速度模糊都是冰雹回波的典型風場結(jié)構(gòu)，都有利于冰雹的形成。

（5）三體散射。三體散射是由于雷達能量在強反射率因子能量區(qū)（回波很強）向前散射造成的異常回波。對這6次冰雹過程研究發(fā)現(xiàn)，未出現(xiàn)“三體散射”現(xiàn)象。觀測時出現(xiàn)三體散射現(xiàn)象對預(yù)報員來說非常容易識別，而觀測到三體散射可以肯定有大冰雹。當回波強度高于65dBz時，要注意觀測三體散射回波。

（6）V型缺口。統(tǒng)計這6次冰雹過程的雷達回波發(fā)現(xiàn)，5次過程中出現(xiàn)V型缺口出現(xiàn)，因此可以將雷達中V型缺口（2.4°）作為承德市冰雹識別的指標。在假定出現(xiàn)V型缺口時，就開始發(fā)布回波未來影響區(qū)域有冰雹出現(xiàn)，將開始出現(xiàn)V型缺口的時間和開始降雹的時間之差視為V型缺口對冰雹的提前預(yù)警時間。那么對上述5次有V型缺口特征并出現(xiàn)降雹的過程中，V型缺口對冰雹預(yù)警的時間提前量為7～21min。

3 人工防雹效果評估

人工防雹投入產(chǎn)出比與農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害損失。人工防雹經(jīng)濟效益取決于雹災(zāi)面積、受災(zāi)程度、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟水平和防雹投入等變化。一般利用式（1）來簡單估算人工防雹的防雹效益：

式中：η為人工防雹投入產(chǎn)出比，亦用來衡量人工防雹的經(jīng)濟效益；C為人工防雹總投入，包括實施防雹作業(yè)的作業(yè)站點現(xiàn)代化建設(shè)、實際作業(yè)費和人員開支等總額，并涵蓋市級、區(qū)（縣）級、鄉(xiāng)級等全部的業(yè)務(wù)投入；B為人工防雹產(chǎn)出，即人工防雹能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。在計算防雹產(chǎn)出時，一般需要綜合考慮防雹開展前后雹災(zāi)面積變化、保護區(qū)農(nóng)作物經(jīng)濟總產(chǎn)值、受災(zāi)程度等要素。利用灤平縣民政局統(tǒng)計的全縣逐年氣象災(zāi)情資料中冰雹的致災(zāi)面積和直接估損額來反算。假設(shè)保護區(qū)內(nèi)人工防雹作業(yè)減少的單位面積農(nóng)作物經(jīng)濟損失近似等于保護區(qū)外單位面積雹災(zāi)估損額，則可通過式（2）來估算人工防雹產(chǎn)出B：

式中：S為人工防雹保護面積；λ為面積因子，代表人工防雹作業(yè)能夠減少的雹災(zāi)面積占農(nóng)作物面積的平均百分率。參考秦長學等和國內(nèi)外相關(guān)統(tǒng)計，這里λ取0.7；Eyield為單位面積防雹經(jīng)濟效益，亦指保護區(qū)單位面積可減少雹災(zāi)經(jīng)濟損失；Adamage為全市冰雹受災(zāi)面積，取自各年的氣象災(zāi)情資料；Tloss為與雹災(zāi)面積相對應(yīng)的經(jīng)濟估損額，也取自各年的災(zāi)情資料。式（2）中人工防雹保護面積S由每年投入使用的人工防雹作業(yè)站點數(shù)量n和各站點直接保護面積累加獲得。

由式（2）可知，利用氣象災(zāi)情資料計算單位面積防雹經(jīng)濟效益時，如果出現(xiàn)無農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失，則需通過其他資料或辦法來估算。

（1）因雹致災(zāi)個例分析

本研究對2013年8月9日和2015年5月17日兩次因雹致災(zāi)個例進行分析。

①2013年8月9日下午3點10分，西溝鄉(xiāng)遭遇大風強暴雨夾雜冰雹天氣，持續(xù)了30min，致使全鄉(xiāng)各村不同程度的受災(zāi)，多處房屋受損，樹木連根拔起或折斷，給本鄉(xiāng)農(nóng)作物、經(jīng)濟林、基礎(chǔ)設(shè)施帶來了巨大損失，風雹災(zāi)害共造成經(jīng)濟損失1107.1萬元。因雹致災(zāi)經(jīng)濟損失估算900萬元。

②2015年5月17日下午3點29分許，西溝鄉(xiāng)遭遇大風強暴雨夾雜冰雹天氣，給本鄉(xiāng)經(jīng)濟林、農(nóng)作物、基礎(chǔ)設(shè)施帶來巨大損失，此次風雹災(zāi)害涉及全鄉(xiāng)9個行政村，合計受災(zāi)人口3500人，受災(zāi)耕地面積7900畝，經(jīng)濟損失960余萬元。

（2）人工防雹經(jīng)濟效益評估

①人工防雹可有效避免經(jīng)濟損失

對比兩次因雹致災(zāi)個例，經(jīng)濟損失均超過900萬元，每次平均經(jīng)濟損失930萬元，灤平縣年雹災(zāi)次數(shù)為2次，年可有效避免經(jīng)濟損失為1960萬元左右。

②人工防雹基礎(chǔ)投入

基礎(chǔ)建設(shè)投入：24萬元（省氣象局4萬元、市氣象局20萬元）

年作業(yè)成本投入：0.12萬元（火箭彈單價）*20（每次作業(yè)彈數(shù)）*6（年作業(yè)次數(shù)）=14.4萬元

作業(yè)人員培訓、作業(yè)費用：5萬元

設(shè)備升級費用：15萬元

合計總投入：58.4萬元

③人工防雹經(jīng)濟效益評估

采用本研究中公式（1）計算人工防雹經(jīng)濟效益評估η：

η=58.4/1950=1：37

4 存在的問題和努力方向

①防雹個例數(shù)據(jù)積累不夠豐富，需要在以后的工作中進一步積累完善。

②研究中涉及的知識面廣，人工防雹作業(yè)效益評估方面的知識需要進一步學習提高。

由于對項目工作的組織和實施經(jīng)驗的欠缺，針對上面的部分問題在以后的工作中需要進一步提高對項目工作的認識深度，提高自己的項目規(guī)劃及組織協(xié)調(diào)能力，完善自己的知識結(jié)構(gòu)，進一步提高自身能力，在后續(xù)的人工防雹業(yè)務(wù)中進一步的完善和升級。