祿勸縣春季人工增雨作業條件指標研究

朱 敏 楊 航 張鈺彬 角述峰

（云南省祿勸彝族苗族自治縣氣象局，云南 昆明 651500）

祿勸縣屬于云南省，整個地區具備多種地形和氣候現象，因為祿勸縣有著北大門的稱號因此也彰顯了其獨特的地理位置，祿勸縣地域遼闊，其中用于種植農作物的田地面積比其他經濟類行業面積占地都要大，所以祿勸縣的氣象變化受到人們的廣泛關注，也是祿勸縣氣象部門最為努力研究進步的一個服務方向。祿勸縣整體的氣候特點為干濕分明，處于北亞熱帶季風氣候區。祿勸縣的夏天和秋天降雨量占全年的比例最多，從每年的6 月份開始到10 月份之間的降雨量做統計。干旱的氣象狀況往往發生在祿勸縣每年的冬天和春天兩個季節，從每年的11 月份開始到來年5 月份之間的降雨量做統計。因為氣流原因，祿勸縣每年的干旱災害都會發生，年平均降水量940.7mm，大部分的降水貢獻都是夏秋兩季，接近百分之九十，也因此冬春兩季干旱十分嚴重，祿勸縣有必要加強開展人工增雨緩解干旱災情。

我國改革開放以來，對氣象事業的重視度不斷提高，我國氣象方面的專家群體都不斷地研究國內外氣象學發展資料和展開相關的人工影響天氣實驗，經過這幾十年來的共同努力，我國的人工影響天氣技術獲得了不錯的成果。具體來講，我們國家的李紅斌等專家學者經過資料查詢和研究，最終得出了多種常見的人工增雨所需雷達回波零速度線特征，通過參考分“S”型的雷達回波、“弓”型的雷達回波和速度不對稱型的雷達回波，能夠清晰得出該區域的氣象變特征，方便開展人工增雨作業，是很重要的人工增雨作業開展基礎技術。[1-4]

現在的祿勸縣氣象部門已經開展了很多次人工增雨作業，其人工增雨作業的流程熟練度和成功概率都有了很大的提升。據調查顯示，目前祿勸縣的固定人工增雨作業地點已經建設到了七個，進行人工增雨作業的工具主要以火箭為主。只是當前的祿勸縣人工增雨技術還不夠完善，技術和人員能力方面都有提升空間，缺乏標準的參考標準，新的人工增雨作業人員往往是延續著老職員的經驗，缺乏突破。

1 資料整理和方法思路

本文使用的資料為2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）94 次人工增雨作業記錄、各增雨作業點人工測量08：00～20：00、20：00～次日08：00 雨量值和昆明市新一代多普勒天氣雷達產品。人工增雨作業記錄和雨量記錄來源于祿勸縣氣象局人影作業記錄，雷達資料來源于昆明市氣象局新一代多普勒天氣雷達（CINRAD/CD）體掃數據，在分析時選取：組合反射率、回波頂高、徑向速度、回波面積和云狀作為作業判別指標分析因子。

通常情況下，祿勸縣春季降雨過程較少，只要出現降雨情況都會積極開展增雨作業，所以只要有0.0mm的降雨量都認為是可以作業的。

2 祿勸縣春季人工增雨作業雷達回波特征分析

2.1 云狀特征分析

通過統計2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）94次人工增雨作業情況與多普勒雷達資料時發現，開展增雨作業的云系53.2%為混合云（50 次）、41.5%為層狀云（39 次）、5.3%（5 次）為積云（如圖1）。因此，在實際的人工增雨作業時，通常考慮在出現較大面積混合型云和層狀云時進行人工增雨作業較為合適。

圖1 94 次人工增雨云系統計圖

2.2 組合反射率特征分析

反射率是為了辨別干旱區域的上空積云量和大氣風速濕度等，可以讓工作人員直觀地了解到干旱區域的降水率回波，包括預計降水可能性和降雨的趨勢。[5-7]

從94 次人工增雨作業的雷達回波組合反射率來看，組合反射率因子的值越大，降水量越大。94 次增雨個例的組合反射率因子均≥18dBz，其平均值為27dBz，而通過統計各次增雨個例的雷達回波組合反射率強中心情況發現，其值均≤50dBz。因此，在以后的實際春季人工增雨作業時，為了節約炮彈資源和提高增雨效果，在組合反射率因子上可以用18dBz 為界，而當組合反射率因子達27dBz 時，增雨效果可能會較為明顯。

2.3 回波頂高特征分析

統計分析2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）祿勸縣94 次人工增雨作業效果與回波頂高，結果表明：94 次增雨作業個例的回波頂高均≥4km，其平均值為7km；當回波頂高≥6km 時，12 小時雨量達中雨量級以上的情況占55.8%，當回波頂高≥7km 時，12 小時雨量達中雨量級以上的情況占62.5%。因此，在實際的人工增雨作業情況下，主要考慮回波頂高在5km 以上，而回波頂高達7km 以上時增雨效果可能會較為明顯。

2.4 回波面積特征分析

統計分析2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）祿勸縣94 次人工增雨作業效果與回波面積大小的關系時發現，可增雨條件下的回波面積都較大（≥800km2），而只有當組合反射率因子大于25dBz 的回波面積≥40km2，才會普遍出現12 小時雨量達中雨量級以上的情況。

2.5 徑向速度特征分析

通過對2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）祿勸縣94 次人工增雨作業時多普勒雷達速度場資料特征進行統計和分析，發現其主要特征有：

1.回波多穩定少動，94 次增雨作業的雷達回波速度均不大于5m/s。

2.有弱風速輻合區或者輻合系統。

3.零速度線多呈現出“S”型特征。

3 增雨作業條件雷達回波判別指標

通過以上人工增雨效果與常用雷達參數的統計分析，得出了祿勸縣春季人工增雨作業指標（表1），以期能夠為祿勸縣春季抗旱蓄水增雨作業提供科學依據。

表1 祿勸縣春季（3 月～5 月）火箭增雨作業雷達判別指標

4 指標應用個例

2022 年3 月31 日21：30～23：57，雙化、水城河、神龍橋和十一電站4 個點開展增雨作業4 次，2022 年5 月26 日21：25～21：49，宜岔、水城河、神龍橋和十一電站4 個點開展增雨作業5 次，作業指揮過程中均參考所得到的增雨作業雷達判別指標開展，作業后效果較好，12 小時人工測量雨量均達中雨量級以上。具體作業時的各要素指標值見表2、表3。

表2 祿勸縣2022 年3 月31 日火箭增雨作業雷達回波特征

表3 祿勸縣2022 年5 月26 日火箭增雨作業雷達回波特征

5 結論

1.本文通過統計、對比分析2019 年至2021 年春季（3 月～5 月）94 次人工增雨作業記錄、12 小時雨量值和昆明市多普勒天氣雷達常用產品作業前后特征變化，得出祿勸縣春季人工增雨作業判別指標。但因指標應用的個例較少，在今后的人工增雨作業指揮中還需進一步驗證并加以修正。

2.針對祿勸縣春季（3 月～5 月）而言，當雷達回波組合反射率≥18dBz、回波頂高≥4km、回波總面積≥800km2、回波穩定少動并且有輻合特征或者零速度線呈現出“S”型時，開展人工增雨作業會有一定的效果；當雷達回波組合反射率≥27dBz 而≤50dBz、回波頂高≥7km、大于25dBz 的回波面積≥40km2時，開展人工增雨作業將會有較明顯的效果。

3.多普勒天氣雷達的相關產品在人工增雨作業中運用得充分合理，再結合作業人員和指揮人員的主觀經驗，就能夠利用最好的自然播撒環境，減少用彈量，并提高增雨的效率。[8-11]