一次冷渦天氣飛機人工增雨潛力分析

汪曉梅，唐德成，宋樹生

（1.吉林省人工影響天氣辦公室，吉林長春13006；2.臨江市氣象局，吉林臨江134600；3.延吉市氣象局，吉林延吉133001）

2019年入春后，吉林省持續高溫少雨、多大風天氣，對春耕生產造成嚴重影響。根據5月10日實測10cm農田土壤墑情資料分析：西部地區絕大部分縣（市）、中部的公主嶺、東豐、農安、德惠、榆樹、東部的舒蘭和延邊大部土壤相對濕度低于60%，土壤缺墑。其中，白城洮北區、洮南、長嶺土壤相對濕度在40%以下，嚴重缺墑；中東部大部分縣（市）土壤相對濕度在60%～90%之間，墑情較好。東南部部分縣（市）土壤相對濕度在90%以上，土壤偏濕，見圖1。

圖1 5月10日吉林省10cm土壤相對濕度（%）分布圖

由此可見，吉林省中西部地區春旱嚴重，適時開展抗旱人工增雨作業，確保農業春耕生產有序開展十分必要，意義重大。

1 天氣概況

1.1 前期（5月6日～12日）全省天氣概況

一是氣溫明顯偏高。全省平均氣溫16.6℃，比常年高3.7℃，其中白城、松原比常年高5.0℃和4.5℃，其他地區比常年高1.8℃～3.8℃。二是降水偏少。全省平均降水量0.4mm，比常年少97%，其中松原、長春、四平和遼源基本無降水，其他地區比常年少89%～99%。

1.2 天氣情況（5月12日-13日）

受東北冷渦影響，5月12日夜間至13日，吉林省自西向東出現了一場較弱降雨過程，影響區域包括上述中西部主旱區。根據東北冷渦的定義，東北冷渦是在500hPa圖上，30°～60°N、115°～140°E范圍內出現等高線閉合環流圈，且有冷中心或冷槽配合的低壓系統[1]。冷渦中的空氣柱處于上冷下暖的不穩定狀態，因此，常會產生陣雨、雷陣雨，甚至雷雨大風或冰雹等不穩定天氣。

2 云系特征綜合分析

2.1 云帶分析

利用云精細化分析系統（CPAS）和人工影響天氣五段式業務分析法，綜合模式MM5和GRAPES模式分析結果：5月12日20時至13日20時，受冷渦影響，典型時刻云系分布如圖2所示，云帶主體呈現西北-東南向斜壓到吉林省中西部地區。

圖2 2019年5月13日06時云帶分布圖

圖3 2019年05月13日06時云微物理量垂直剖面圖

圖4 左、中、右分別為2019年05月13日06時長春大氣溫度廓線（℃）、濕度擴線（%）、液態水含量廓線（g/m3）圖

2.2 云帶微物理量垂直結構分析

CPEFS模式對目標區典型云分析，顯示云頂高度在600hPa～500hPa之間，云強核頂高度在0℃層附近，云頂上層冰晶數濃度在10～200/L不等，且隨著云體地面輻和高空輻散過程在自然下落，云中過冷水位于0℃～-15℃（海拔高度2km～4.5km）之間，云水混合比最大為0.3g/kg，說明吉林省不同時段自西向東具有一定增雨潛力。

3 增雨作業

3.1 作業情況

根據上述分析結果，結合吉林省中西部主旱區增雨需求，吉林省人工影響天氣辦公室于5月13日05時～08時35分，在長春地區榆樹、農安、九臺和松原地區的扶余等地實施了飛機人工增雨作業，催化作業自06時19分開始到08時結束，作業高度3600m，作業溫度區間：-4℃～-6℃，催化劑用量為焰條6根、LCO2（液態二氧化碳）2瓶90kg。

3.2 云微觀物理量探測情況

此次增雨作業飛機型號為Y12-B3836，安裝的宏微觀設備及用途：通信設備：北斗衛星通信設備（短報文傳輸、飛機軌跡資料傳輸）；CDP（2～50um）云滴譜儀（觀測 2～50um 的云粒子譜）；CIP（12.5～-1550um）云滴譜儀（觀測12.5～1550um范圍的云粒子譜）；PIP（100～1620um）雨滴譜儀（觀測100-1620um范圍的云粒子譜）；AMISSI0N-30機載常規氣象儀（飛機飛行過程中觀測大氣溫度、氣壓、濕度、空速、飛行姿態等參數）；LWC熱線含水量儀（觀測飛行過程中航線上的大氣液態水含量）。

飛機起飛后1500m即入云，2100m達到0℃層，-4℃層云內開始作業，上述儀器觀測的數據符合飛機增雨作業規范要求，具體參數從略。

3.3 微波遙感觀測

長春大氣探測中心MWP967KV型地基多通道微波輻射計5月13日0時～24時對長春大氣溫度廓線、濕度擴線、液態水含量廓線等參量進行了連續觀測（含飛機增雨催化時段），如圖4所示，其中云底至9km高空液態水含量非常豐富，最大值達到0.38g/m3（4.5km高度），與云模式云帶微物理量過冷水含量最大值分析接近，對應地面至5.5km高度范圍內大氣水汽均處于過飽和狀態（相對濕度＞100%），溫度廓線顯示地面至高空逐層遞減，0℃層高度2.8Km。同時，微波輻射計還觀測到大氣積分水汽（IWV）為3.27cm，積分液態水3.14mm，紅外溫度11.34℃，云底高度為0m，整體狀態為降水。說明選擇的飛機增雨催化時段為最佳條件時段，實際催化效果也證明了這一點。

4 增雨效果

在東北冷渦和人工增雨作業共同影響下，5月12日夜間開始，吉林省自西向東出現降雨天氣，截至13日17時，雨量分別為：長春4.8mm，松原2.6mm，吉林5.5mm，四平8.3mm，上述增雨作業及效果對久旱待雨春播區具有重要意義。

5 結語

根據旱情增雨需求，開展人工增雨作業條件潛力分析，制定合理催化增雨方案，是人工影響天氣業務化、科學化的基本要求。

5月12日～13日冷渦過程主旱區云帶分析：目標云水汽、冰晶、過冷水等催化條件符合人工增雨作業規范的要求。

地基微波輻射計連續觀測得到的溫度廓線、濕度廓線和液態水廓線等數據證明了飛機催化作業時段選擇的正確性和有效性。