探討地面碘化銀煙爐在人工影響天氣作業(yè)中的應用

劉配安 徐峰 顏智江

摘要：隨著全球氣候變暖趨勢加劇，各類氣象災害發(fā)生越來越頻繁，在很大程度上給各個地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境造成不良影響。人工影響天氣是氣象防災減災的重要措施，在減輕氣象災害方面起到極其重要的作用。本文主要根據(jù)塔什庫爾干縣人工影響天氣工作開展實際，重點分析探討了地面碘化銀煙爐在人工影響天氣作業(yè)中的應用，以不斷提升該地區(qū)人工影響天氣作業(yè)水平。

關鍵詞：人工影響天氣;地面碘化銀煙爐;應用

引言

塔什庫爾干縣位于新疆西南部，在帕米爾高原的東南部。地理坐標為北緯35°37′-38°40′、東經(jīng)71°20′-77°01′之間。縣境東西長484公里，南北寬329公里，總面積2.5萬平方公里。境內地勢由西南向東北傾斜，山脈自西南向東北延伸。地形主要有山地、谷地、盆地和丘陵。塔什庫爾干縣屬高原高寒干旱-半干旱氣候。冬季漫長寒冷，干旱少雨，光能充足，熱量欠缺;春秋季短暫多風，有少量降雨;無明顯夏季。受其獨特的地理區(qū)域位置以及氣候的影響，塔什庫爾干縣干旱、冰雹等氣象災害頻繁發(fā)生。當前，塔什庫爾干縣人工影響天氣作業(yè)主要人工增雨（雪）以及人工防雹作業(yè)，充分借助于現(xiàn)代化先進技術，在適宜的天氣條件下，對干旱、冰雹等氣象災害進行局部有效干預，在確保地方經(jīng)濟社會發(fā)展以及氣象防災減災過程中起到了極其重要的作用，也受到了社會大眾的高度重視。塔什庫爾干縣人工影響天氣作業(yè)開展主要使用的工具為火箭、高炮等。這些人工影響天氣作業(yè)裝備以及方法在很大程度上受空域的制約，有的情況下會因無空域而導致人工影響天氣作業(yè)時機被貽誤。所以，為了不受空域制約，使用能夠自主指揮作業(yè)的人工影響天氣作業(yè)工具尤為重要。地面碘化銀煙爐主要采取遠程遙控點燃煙爐里裝設的碘化銀煙條，將上升氣流當作載體入云催化，能夠當作人工影響天氣作業(yè)工具的輔助措施。它特別適宜布設于山區(qū)、航線密集區(qū)，能夠不受空域管制的限制，連續(xù)開展人工防雹或者人工增雨（雪）作業(yè)。

1.地面碘化銀煙爐在人工影響天氣作業(yè)中的應用現(xiàn)狀

地面碘化銀煙爐屬于人工影響天氣工作的重要構成部分，因為其不會受空域管制的限制能夠隨意在山區(qū)足夠高的地點放置，能夠長時間、大劑量、全天候開展人工影響天氣作業(yè)，并且還能夠大大節(jié)省人力資源，作業(yè)成本低、效率高，同時維護管理比較容易，安全可靠性較高。所以，特別適宜于高原山區(qū)地形的人工防雹以及人工增雨（雪）作業(yè)，人工冰核仍舊借助于垂直上升運動以及喘流擴散作用輸入云中作業(yè)。新疆各個地區(qū)人工影響天氣工作結合防雹、增雨的需求，積極引進了地面碘化銀煙爐，將其作為人工影響天氣作業(yè)的催化工具，取得了突出成效。

2. 地面燃燒爐作業(yè)原理

2.1催化劑核化溫度的分析

現(xiàn)階段采取的人工影響天氣催化劑主要是以碘化為主的無機類人工冰核，碘化銀核化的溫度處于-4至-20℃之間，也就是該溫度范圍內成核率較高、速度較快。大部分地區(qū)地面燃燒爐采取的煙條催化為我國自行研制的BR-91-Y 型高效 AgI焰劑配方，處于-7.5至-20℃之間，1g 焰劑成核能夠達到1.81015個。塔什庫爾干縣冬季平均溫度較低，且降水稀少。該地區(qū)海拔較高，地形所產(chǎn)生的微弱的上升氣流能夠把催化劑帶入核化的云層高度，能夠取得較好的催化劑核化效果以及更高的成核率。

2.2催化劑擴散的分析

ZY-2A型地面燃燒爐，采取BR-91-Y型高效碘化銀焰劑，其焰劑燃燒所產(chǎn)生的含碘化銀復合冰核氣溶膠，具較高的成核率，1g AgI在處于-10℃的條件下靜態(tài)成核率為1.81015個，處于-12℃的條件下5分鐘 核化率平均達90%，便于在云中形成冰核。秦長學等曾對北京地面發(fā)生源擴散狀況進行計算。計算中取高度1000 m，X 軸上的風速6m/s，源的核生成率每秒為1.11012 個，y軸以及z 軸方向上催化劑點濃度的均方差為是0.27×0.91、3.3110^-4×1.855，云中冰核最佳濃度是105 個/m^3。在垂直方向上，擴散源放在1000m的高度，能夠形成長度為3km、厚度為1km的高濃度區(qū)，濃度值能夠超過105個/m3。根據(jù)這種計算方式，在塔什庫爾干縣4000m處進行煙條燃放，朝上擴散的高度能夠至6000m以上，能夠較好的達到云中催化劑核化的高度，濃度水平也較高，塔什庫爾干縣大范圍地區(qū)均能夠增加降雨量與降雪量。

2.3作業(yè)點布設

作業(yè)場地是開展人工影響天氣作業(yè)的主要場所，地面碘化銀煙爐作業(yè)點選址應該與作業(yè)技術要求相符，并且還應充分思量工作的便捷性。由于為地面播云，所以地面碘化煙爐作業(yè)點的布設極其關鍵，直接關系是否可以達到預期增雨效果。地面燃燒爐燃燒所形成的碘化銀煙粒，需借助于上升氣流的攜帶才可以進入至-4℃以下溫度的云層，起到人工增雨、增雪的作用。因為冬季大尺度天氣系統(tǒng)的上升氣流通常比較小，很難及時將燃燒爐所形成的碘化銀煙粒輸送至作業(yè)云層，所以還應利用其他動力條件。假如把地面燃燒爐布設于山脈迎風坡，被迎風坡所抬升的氣流能夠把催化劑輸入云中。不同地形的近地面局地環(huán)流也有所區(qū)，在對地面碘化銀煙爐進行布設時應注意下述事項：（1）應充分思量作業(yè)區(qū)的云水資源條件，結合相關條件確定作業(yè)區(qū)。由于地形云的形成和谷風盛行之間具有緊密聯(lián)系，原則上應挑選對于地形云的形成發(fā)展比較有利的山峰下方的山谷或者是河谷源區(qū)，這樣播云機會才更多。（2）應注意河谷或者山谷的主體走向的選擇，通常以西北一東南向以及北一南主體走向的河谷和山谷較為理想。一般此類走向谷風特征顯著，可以采取谷風把催化劑送入云中。（3）煙爐作業(yè)點通常需要布設于在海拔高度 超過1500m的山區(qū)。（4）在山脊迎風側 1至6 km的低、中云內部，含水量趨向山脊而有所增大。地面碘化銀煙爐的布設應相距盛行地形云的山峰不超過5km。促使風速為1至2 m/s 的谷風可以在 1至1.5 h 內將催化劑至期望播云高度-5℃。（5）結合目標區(qū)的大小，應對地面發(fā)生器的數(shù)量進行科學合理的布設。發(fā)生器之間所相隔的距離最好為 5至8 km。距離增水目標區(qū)土應不大于20 km。（6）由于是在高原山區(qū)作業(yè)，在選擇布設作業(yè)點的時候還應時充分思量到作業(yè)點的人員生活、交通以和安全設施。

塔什庫爾干縣位于帕米爾高原的東南部，此處為阿賴山脈、喀喇昆侖山脈以及興都庫什山脈以及阿賴山的聯(lián)結處，平均海拔4000m以上。由于地形地貌的影響，塔什庫爾干縣具有顯著的高原山地氣候特征，氣候復雜多變，冷暖氣流流動幾乎沒有阻隔，時常形成大風，對于碘化銀的核化與擴散特別有利。冬季空氣濕度大，云水資源比較豐富，在塔什庫爾干縣布設地面碘化銀煙爐對于人工影響天氣的增雨（雪）作業(yè)比較有利。塔什庫爾干縣于2017年建成雷達一部，碘化銀煙爐10個，截至目前，增雪作業(yè)燃放焰條203根，作業(yè)區(qū)降雪深度為1.4到2.0mm，非作業(yè)區(qū)0.4-0.7mm。

3.結語

地面碘化銀煙爐作為一類現(xiàn)代化的人工影響天氣作業(yè)工具，因為其不會受空域管制的限制能夠隨意在山區(qū)足夠高的地點放置，能夠長時間、大劑量、全天候開展人工影響天氣作業(yè)，并且具備作業(yè)成本低、效率高、易維護管理、安全可靠性較高等優(yōu)勢，所以其受到我國地方的廣泛使用。為了更好的落實好塔什庫爾干縣防災減災、緩解水資源短缺問題、優(yōu)化該地區(qū)生態(tài)環(huán)境，應不斷完善人影作業(yè)方式，提高塔什庫爾干縣人工影響天氣作業(yè)水平。

參考文獻

[1]秦長學，楊道俠，金永利.碘化銀地面發(fā)生器增雨（雪）作業(yè)可行性及作業(yè)時機選擇[J].氣象科技，2003，（3）：174-178.

[2]王文新，張建新，廖飛佳，等.地面碘化銀煙爐在山區(qū)人工增雨中的應用[J].新疆氣象，2004，（3）：25-27.

[3]戴玉珍，曹江平，王冀.地面碘化銀煙爐在廣西人工影響天氣作業(yè)中的應用[J].氣象研究與應用，2015（03）：64—67.

作者簡介：劉配安（1980-），男，漢族，湖南邵陽人，本科學歷，工程師，從事氣象工作。