石河子墾區(qū)人影防雹發(fā)展及分析

（石河子氣象局，新疆石河子市，832000） 劉 輝 朱蓉慧

（吉木乃氣象局，新疆吉木乃縣，836800) 孫碩陽

石河子墾區(qū)地處新疆天山北坡帶中部，古爾班通古特沙漠南緣。夏季炎熱，蒸發(fā)量大，光熱資源豐富。平均海拔高度450.8m，屬于干旱和半干旱地區(qū)。地形主要特點(diǎn)為:南部為山地，北部為沙漠，東邊有瑪納斯河，西邊有奎屯河。中間是平原、綠洲、河流、水庫等。由于特殊的地理位置、地形和地貌特征，地表?xiàng)l件不均，很容易產(chǎn)生不均勻的下墊面，大氣不穩(wěn)定程度增加，十分有利于冰雹、雷暴、強(qiáng)降水、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣強(qiáng)對(duì)流天氣形成[1-2]。

1 資料來源

本文資料來源為石河子氣象局氣象觀測(cè)資料、《石河子統(tǒng)計(jì)年鑒》、《石河子氣象年鑒》、災(zāi)情實(shí)地調(diào)查。

2 人工影響天氣防雹工作階段劃分

第一階段（1977年以前）：石河子墾區(qū)未開展人工防雹工作時(shí)期；第二階段（1978～1990年）：防雹作業(yè)靠肉眼觀察，以土炮、土火箭等方法進(jìn)行作業(yè)期；第三階段（1991～2007年）：以711 雷達(dá)雷達(dá)觀測(cè)對(duì)流云，37 高炮開展防雹作業(yè)工作時(shí)期；第四階段（2008～2015年）：以新一代多普勒天氣雷達(dá)觀測(cè)產(chǎn)品人影指揮（2007年7月1日石河子新一代多普勒天氣雷達(dá)投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，處于雷達(dá)產(chǎn)品分析應(yīng)用于人影防雹融合期，故從2008年開始計(jì)入第四階段。），高炮、火箭作業(yè)方式時(shí)期。第五階段（2016～至今）：以新一代多普勒天氣雷達(dá)觀測(cè)產(chǎn)品人影指揮，火箭聯(lián)防作業(yè)時(shí)期。本文側(cè)重分析第四階段和第五階段。

3 石河子墾區(qū)人工影響天氣防雹工作

1978年石河子墾區(qū)開始開展人工防雹工作以來，隨著天氣監(jiān)測(cè)設(shè)備更新使用，作業(yè)的科學(xué)水平不斷提高，作業(yè)工具逐步改進(jìn)，作業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

人工影響天氣的科技水平和業(yè)務(wù)能力，在新一代多普勒天氣雷達(dá)基本氣象探測(cè)業(yè)務(wù)體系基礎(chǔ)上，利用新一代多普勒天氣雷達(dá)觀測(cè)產(chǎn)品，可以不間斷進(jìn)行監(jiān)測(cè)天氣變化。通過對(duì)流云回波強(qiáng)度、回波形態(tài)、回波頂高度、回波的范圍、徑向速度、譜寬等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷是否為冰雹云。由新一代多普勒天氣雷達(dá)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)強(qiáng)對(duì)流回波移動(dòng)路徑進(jìn)行研判分析。新一代多普勒天氣雷達(dá)為石河子墾區(qū)人影防雹作業(yè)條件監(jiān)測(cè)、強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展、運(yùn)動(dòng)路徑預(yù)判、預(yù)警準(zhǔn)確率大幅提高。李斌分析火箭與高炮人工防雹作業(yè)方法，冰雹云冰雹生成的初級(jí)階段，應(yīng)盡可能用火箭作業(yè)，通過AgI 催化作用提前產(chǎn)生降水，或爭(zhēng)食云中含水量，抑制產(chǎn)生冰雹，使其降落過程中融化或成為軟雹[3]。增雨防雹火箭作業(yè)系統(tǒng)具有攜帶催化劑量大、播撒路徑長(zhǎng)、成核率高、發(fā)射高度高、便于操作、流動(dòng)性較強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)[4]。石河子墾區(qū)防雹區(qū)域主要在準(zhǔn)噶爾盆地綠洲平原地帶，墾區(qū)各團(tuán)隨著通連公路建設(shè)，交通日益發(fā)達(dá)。車載火箭作業(yè)更能發(fā)揮機(jī)動(dòng)性移動(dòng)性強(qiáng)，相對(duì)距離聯(lián)防作業(yè)支援能力突出的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)用新一代多普勒天氣雷達(dá)的監(jiān)測(cè)能力，火箭作業(yè)成核率高，作業(yè)高度大，安全性好的特點(diǎn)，通過車載火箭作業(yè)點(diǎn)前置在冰雹云冰雹生成的初級(jí)階段進(jìn)行作業(yè)，有效抑制對(duì)流云冰雹發(fā)展，同時(shí)提前進(jìn)行人影防雹作業(yè)有效的增加了單位面積降水量。

4 石河子墾區(qū)使用車載火箭一次防雹案例

4.1 石河子莫索灣片區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣概況

2017年6月26日下午，石河子莫索灣片區(qū)出現(xiàn)多單體對(duì)流天氣。此次對(duì)流過程強(qiáng)度強(qiáng)、面積大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，石河子墾區(qū)罕見。莫索灣片區(qū)各團(tuán)進(jìn)行了5d人影防雹聯(lián)防作業(yè)。

4.2 環(huán)流背景和成因分析

在850～700hpa 上，從伊犁河谷至北疆沿天山一帶長(zhǎng)時(shí)間維持一條西北—東南向的切變線，切變北側(cè)為冷平流，南側(cè)為暖平流，使得這一地區(qū)的大氣長(zhǎng)時(shí)間處于不穩(wěn)定狀態(tài)下。高低空急流將阿拉伯海的水汽向新疆輸送，從而隨著低壓槽的東移，槽前正渦度平流增強(qiáng)了低層切變線附近的輻合上升，激發(fā)了不穩(wěn)定能量釋放，導(dǎo)致了莫索灣片區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生。受北方冷空氣和中低緯暖濕空氣的結(jié)合，高低空急流、低空切變線以及地面中尺度輻合是此次局地強(qiáng)對(duì)流天氣主要影響系統(tǒng)；造成莫索灣片區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的主要因素有充足的水汽、強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)、高低空急流、地面輻合；強(qiáng)對(duì)流區(qū)中低層均為強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，并隨高度的增高向北形成了斜升氣流，這種斜升氣流有利于強(qiáng)降水的發(fā)生；降水回波強(qiáng)度強(qiáng)、時(shí)間長(zhǎng)，是形成莫索灣片區(qū)強(qiáng)對(duì)流的有利因素。

4.3 石河子新一代多普勒天氣雷達(dá)組合回波特征

2017年6月26日下午14 時(shí)，在距莫索灣西北方向30 公里處出現(xiàn)強(qiáng)度和范圍迅速增大的多強(qiáng)對(duì)流單體，回波頂高、回波強(qiáng)度、強(qiáng)中心高度、垂直累積液態(tài)水含量等均明顯躍增。多強(qiáng)對(duì)流單體開始由西向東朝莫索灣片區(qū)北部移動(dòng)，17 時(shí)33 分轉(zhuǎn)向由北向南移動(dòng)，一直盤旋在莫索灣片區(qū)。此天氣，石河子天氣雷達(dá)組合回波一度顯示（圖1），云頂回高度達(dá)到15000m，強(qiáng)中心回波高度9000m，強(qiáng)中心回波強(qiáng)度達(dá)到57dbz。

圖1 石河子天氣雷達(dá)組合回波

4.4 指揮及聯(lián)防作業(yè)情況

此次天氣過程，石河子人影辦進(jìn)行了實(shí)時(shí)雷達(dá)跟蹤觀測(cè)，下午發(fā)現(xiàn)對(duì)流天氣，及時(shí)通知此對(duì)流天氣可能影響到的團(tuán)場(chǎng)做好防雹作業(yè)準(zhǔn)備，150 團(tuán)將流動(dòng)作業(yè)火箭車開赴前沿20～30km 作業(yè)區(qū)域，各團(tuán)場(chǎng)人影辦第一時(shí)間做好人影防雹的各項(xiàng)準(zhǔn)備。15:30 時(shí)強(qiáng)對(duì)流單體進(jìn)入150 團(tuán)的作業(yè)區(qū)域前沿，150 團(tuán)先后進(jìn)行了持續(xù)大劑量的作業(yè)，使強(qiáng)對(duì)流的能量和水汽得到了有效的釋放，遏制了強(qiáng)對(duì)流發(fā)展。由于高空水汽輸送與低空能量的輻合，使強(qiáng)對(duì)流時(shí)而減弱，時(shí)而加強(qiáng)，莫索灣片區(qū)各團(tuán)進(jìn)行了聯(lián)防作業(yè)，維持時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5d。通過提前作業(yè)和聯(lián)防作業(yè)莫索灣片區(qū)共作業(yè)人影火箭彈629枚。通過實(shí)地的調(diào)查，此次強(qiáng)對(duì)流天氣沒有給各團(tuán)場(chǎng)造成災(zāi)害，莫索灣片區(qū)僅150團(tuán)個(gè)別連隊(duì)見密度較小的大雨加軟雹。人影防雹同時(shí)使空中水資源得到有效利用，莫索灣片區(qū)普遍有中量降水。在增水抗旱、防雹減災(zāi)、生態(tài)環(huán)境修復(fù)和保護(hù)、促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展，等方面發(fā)揮積極作用[5-6]。此次人影作業(yè)效果較為顯著，見表1。

表1 2017年6月26日莫索灣防雹作業(yè)情況表

5 石河子墾區(qū)防雹概況分析

石河子墾區(qū)2006年開始配備車載火箭，到2011年高炮與車載火箭相配合人影防雹作業(yè)。根據(jù)高炮與車載火箭的性能優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，2012年石河子墾區(qū)逐步由高炮向車載火箭作業(yè)的火器更替，逐步淘汰高炮作業(yè)，實(shí)施火箭作業(yè)，截止2015年石河子墾區(qū)停止高炮作業(yè)，全部使用移動(dòng)火箭車輛作業(yè)，完成了作業(yè)方式的更新，使人工影響天氣作業(yè)隊(duì)伍安全作業(yè)和臨場(chǎng)機(jī)動(dòng)指揮能力得到了大幅提升。

通過對(duì)2008～2021年的石河子墾區(qū)人工影響天氣防雹作業(yè)情況統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析對(duì)比（見表2），2008～2012年石河地區(qū)的因冰雹天氣造成的農(nóng)業(yè)損失相對(duì)較多，2012年、2017年石河墾區(qū)冰雹日數(shù)最多，為12d。2017年對(duì)流天氣強(qiáng)度、頻次與冰雹天數(shù)呈正相關(guān)。作業(yè)火箭彈數(shù)量約為2018年～2021年平均用彈量的2倍。通過多年新一代多普勒天氣雷達(dá)對(duì)天氣監(jiān)測(cè)、人工車載火箭防雹作業(yè)磨合，石河子墾區(qū)遭受的冰雹災(zāi)害不斷減少，2018～2021年，及時(shí)防雹指揮、作業(yè)得當(dāng)、強(qiáng)對(duì)流天氣相對(duì)較弱，4年總計(jì)冰雹日數(shù)為3日。

表2 2008年-2021年石河子墾區(qū)冰雹日數(shù)、強(qiáng)對(duì)流天氣次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

6 結(jié)語

石河子墾區(qū)通過新一代天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)對(duì)流天氣，車載火箭替代高炮，提前作業(yè)進(jìn)行人影防雹工作，經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)切實(shí)可行。使用車載火箭人影防雹作業(yè)，在空中水資源得到有效利用方面亦功不可沒，隨著社會(huì)發(fā)展，天氣監(jiān)測(cè)裝備升級(jí)、作業(yè)方式更新，“科學(xué)作業(yè)”、“精準(zhǔn)作業(yè)”能力將不斷提升，為墾區(qū)農(nóng)業(yè)的豐產(chǎn)豐收，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮重要作用。