地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)改善廣元空氣質(zhì)量效果研究

徐川 李志明 張朋

摘要：近年來，人們對美好生活的追求越來越迫切，對空氣質(zhì)量達優(yōu)要求也越來越高，保障人民群眾身心健康，實施藍天保衛(wèi)戰(zhàn)任務越來越重，力度越來越大，人影作業(yè)服務于改善空氣質(zhì)量增雨作業(yè)更加緊密。而廣元市上空分屬蘭空和成空兩個空域管制單位管制，飛行班次多，申請對空作業(yè)時間難度大，容易耽誤最佳作業(yè)時機，為保障人工影響天氣業(yè)務順利實施，豐富地面增雨作業(yè)手段，提高增雨作業(yè)的科學性、及時性、安全性， 2019年，由市財政投資建設地面碘化銀發(fā)生器。本文根據(jù)地面碘化銀發(fā)生器實施增雨作業(yè)后的增雨效果、作業(yè)后對AQI指數(shù)變化的影響，分析空氣質(zhì)量改善情況，為擴大地面碘化銀發(fā)生器建設規(guī)模及更好開展作業(yè)實施提供參考。

關(guān)鍵詞：地面;碘化銀發(fā)生器;作業(yè);效果;研究

前言

由于受北方地區(qū)大風天氣影響，沙塵沿嘉陵江河谷順江而下，對廣元城市空氣質(zhì)量造成污染，加之廣元城市建設步伐加快，工程建設防塵措施跟進力度不夠，造成空氣中顆粒物含量時常超標，空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)達標難度增加，生態(tài)環(huán)境保護壓力增大。2019年底，由市財政投資建設地面碘化銀發(fā)生器，由市人工影響天氣辦公室根據(jù)污染情況及生態(tài)環(huán)境部門要求及時實施增雨作業(yè)，效果明顯，得到黨政領(lǐng)導及有關(guān)部門認可。

資料來源

地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)資料來源于廣元市人影辦人工增雨作業(yè)實時記錄及中天火箭公司業(yè)務平臺數(shù)據(jù);作業(yè)后雨量資料來源于作業(yè)影響區(qū)自動站實時監(jiān)測數(shù)據(jù);AQI資料來源于MEE（生態(tài)環(huán)境部）數(shù)據(jù)中心

一、作業(yè)情況

（一）作業(yè)啟動

按照《廣元市遠程遙控地面碘化銀播撒系統(tǒng)平臺建設方案》，2019年底前共建設了南山氣象雷達站、白果山溪基站、梅林基站、大朝牛頭山六組4個地面碘化銀發(fā)生器作業(yè)點。根據(jù)空氣污染源情況及降雨天氣系統(tǒng)影響路勁、預計降水開始時間，設置地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)的站點、煙條點燃時間，并根據(jù)空氣污染程度及降雨量強度預報情況，設定碘化銀煙條燃燒數(shù)量，遙控指揮適時自動點燃碘化銀煙條，以達到增雨的最佳效果。

（二） 作業(yè)實施

根據(jù)《廣元市人工增雨改善空氣質(zhì)量行動預案》，結(jié)合廣元市生態(tài)環(huán)境部門工作要求，當AQI指數(shù)達到一定值并有繼續(xù)上升趨勢可能對市城區(qū)空氣造成污染時，市人工影響天氣辦公室及時啟動地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)。2020年1—4月，共實施作業(yè)9次，燃燒碘化銀煙條95根。其中1月作業(yè)3次，燃燒碘化銀煙條37根;2月作業(yè)1次，燃燒碘化銀煙條14根;3月作業(yè)3次，燃燒碘化銀煙條28根;4月作業(yè)2次，燃燒碘化銀煙條16根。

二、增雨分析

（一）直接影響點

根據(jù)地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)原理及技術(shù)參數(shù)，碘化銀煙條燃燒后30秒鐘才能將凝結(jié)核送達降水云層，考慮降水云系移動而不是靜止的，碘化銀煙條燃燒后將凝結(jié)核送達降水云層時，降水云層已經(jīng)向下游飄移一定距離，而不在燃燒點上空，即碘化銀煙條燃燒后開始受影響的云層已經(jīng)移向燃燒點上空引導氣流下風方，并考慮凝結(jié)核與降水云系充分融合，所以我們在作業(yè)點上空引導氣流下風方直線距離5—10Km范圍隨機選取雨量監(jiān)測點作為作業(yè)的直接受影響點位。故此我們分別選取寶輪、龍?zhí)丁⒚窐?、工農(nóng)鎮(zhèn)作為作業(yè)后的直接影響點。

（二）對比點

作業(yè)點上空引導氣流的上風方，不受作業(yè)點上空引導氣流影響的其他方向，不會受到作業(yè)的影響，我們在作業(yè)點上空引導氣流的上風方，或不受引導氣流影響的其他方向直線距離5—10Km范圍隨機選取雨量監(jiān)測點，代表未受作業(yè)影響的降雨量，故此我們分別選取劍門關(guān)、衛(wèi)子、太公、柳橋作為對比點，進行作業(yè)后雨量的對比分析。

（三）增雨效果

以作業(yè)開始后降水云系就受到影響，作業(yè)結(jié)束后3小時受影響結(jié)束。我們統(tǒng)計作業(yè)開始后至作業(yè)結(jié)束后3小時內(nèi)的降雨總量進行分析（表1），實施9次作業(yè)后直接影響點降水總量為32.2mm，對比點降水總量為19.7mm，直接影響點比對比點多12.3 mm，我們可以認為實施作業(yè)后降雨量增加了12.3 mm，增加率62%，即增雨率為62%，增雨效果顯著。分析每次作業(yè)情況，9次作業(yè)中沒有對比點雨量大于直接影響點的情況，有1次直接影響點和對比點降雨量一致，表明無增雨效果，出現(xiàn)在3月;有3次直接影響點降雨量略大于對比點降雨量，表明效果不明顯，分別出現(xiàn)在3月、4月;有5次直接影響點降雨量遠大于對比點降雨量，也說明增雨效果明顯，即地面碘化銀發(fā)生器實施作業(yè)后，增雨效果明顯，分別出現(xiàn)在1、2月。

三、 對空氣質(zhì)量的影響

空氣污染受多方面原因影響，參與空氣質(zhì)量評價的主要污染物為細顆粒物（pm2.5）、可吸入顆粒物（pm10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）等六項?？諝赓|(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，簡稱AQI）是定量描述空氣質(zhì)量狀況的指數(shù)，其數(shù)值越大說明空氣污染狀況越嚴重，對人體健康的危害也就越大。

我們用AQI指數(shù)變化來判定空氣質(zhì)量的變化，當AQI指數(shù)由小變大時表示空氣質(zhì)量由優(yōu)良向污染轉(zhuǎn)變，反之則由空氣質(zhì)量差向優(yōu)良變化。我們可以根據(jù)作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后的AQI指數(shù)的變化，可以判定空氣質(zhì)量的變化，即可確定地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)對空氣質(zhì)量變化的影響。

分析2020年地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)后AQI指數(shù)的變化情況（表2），增雨作業(yè)過程中（黑體字部分）比作業(yè)前AQI指數(shù)下降了21%（13），作業(yè)后比作業(yè)過程中又下降了12.5%（6），表示2020年地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)對空氣質(zhì)量由差向優(yōu)良轉(zhuǎn)變有很好促進作用，達到了增雨作業(yè)的目的。在9次作業(yè)過程中，有6次作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后的AQI指數(shù)是由高值向低值變化，有2次變化不明顯，1次由低值向高值變化，即有6次空氣質(zhì)量由差向優(yōu)良轉(zhuǎn)變，表明9次增雨作業(yè)有6次對空氣質(zhì)量有明顯改善。分析1月27日和3月15—16日的作業(yè)數(shù)據(jù)不難看出，作業(yè)前AQI指數(shù)相對高時，增雨作業(yè)后下降特別明顯，即空氣質(zhì)量差或是受到污染時，增雨作業(yè)后對空氣質(zhì)量的改善更加明顯。1月24日的作業(yè)數(shù)據(jù)，作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后的AQI指數(shù)反而由低值向高值明顯攀升，說明還有增雨作業(yè)后暫時還無法消除的影響空氣質(zhì)量因子。

小結(jié)：

1.地面碘化銀發(fā)生器作業(yè)后增雨效果明顯，隆冬季節(jié)（1、2月）效果好于春季（3、4月）。

2.地面碘化銀發(fā)生器增雨作業(yè)后對空氣質(zhì)量改善有明顯促進作用。

3.空氣質(zhì)量相對較差時，增雨作業(yè)后改善空氣質(zhì)量的效果更明顯。

4.本研究成果需根據(jù)作業(yè)樣本個例的增加進一步優(yōu)化。

作者簡介：

徐川，助理工程師，主要從事人工影響天氣工作。