文山州多普勒天氣雷達(dá)人工防雹作業(yè)指標(biāo)研究

摘 要：針對云南省文山壯族苗族自治州（以下簡稱文山州）2019—2023年5—9月的冰雹災(zāi)情，分析降雹前30 min的雷達(dá)回波產(chǎn)品特征，總結(jié)文山州多普勒天氣雷達(dá)人工防雹作業(yè)指標(biāo)，得出不同時間段的雷達(dá)回波特征，提出加強(qiáng)跟蹤監(jiān)視、通知作業(yè)人員做好準(zhǔn)備及立即開展防雹作業(yè)的建議，旨在提升文山州人工防雹作業(yè)的及時性和有效性。

關(guān)鍵詞：文山州；多普勒；天氣雷達(dá)；人工防雹；回波特征

中圖分類號：P482 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

文山州自1995年開始開展人工影響天氣作業(yè)，建成多普勒天氣雷達(dá)后才結(jié)束了“追著云跑”的歷史。目前，文山州防雹作業(yè)主要根據(jù)文山州C波段多普勒天氣雷達(dá)回波產(chǎn)品的數(shù)據(jù)開展作業(yè)，但缺乏指導(dǎo)性的防雹作業(yè)指標(biāo)供各縣（區(qū)）參考。現(xiàn)階段各縣（區(qū)）作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一，包括依據(jù)雷達(dá)回波顏色，依據(jù)雷達(dá)回波和作業(yè)人員看云的實際情況，以及依據(jù)雷達(dá)回波強(qiáng)度。此外，冰雹的強(qiáng)對流發(fā)展速度快，作業(yè)人員看到的雷達(dá)回波產(chǎn)品與實況存在時間差，加上人工防雹作業(yè)流程煩瑣，對人工防雹的及時性、有效性產(chǎn)生不利影響[1]。

根據(jù)文山州防雹作業(yè)時段（每年的5—9月），對文山州2019—2023年5—9月出現(xiàn)冰雹災(zāi)情的20次天氣過程在降雹前30 min的雷達(dá)回波產(chǎn)品（組合反射率、基本速度、回波頂高和垂直剖面）進(jìn)行分析，總結(jié)出文山州多普勒天氣雷達(dá)人工防雹作業(yè)指標(biāo)，為文山州各縣（區(qū)）提前準(zhǔn)備和及時開展人工防雹作業(yè)提供更準(zhǔn)確的決策參考，從而進(jìn)一步提高人工影響天氣防災(zāi)減災(zāi)的能力。

1 人工防雹作業(yè)的需求分析

第一，綜合考慮防災(zāi)減災(zāi)的現(xiàn)實需求。文山州固定防雹作業(yè)點只有27個，與實際防雹需求之間的差距較大，此外，作業(yè)點可作業(yè)的安全區(qū)不多，若作業(yè)提前時間不足，冰雹云可能移動到防區(qū)外或禁射區(qū)，作業(yè)人員無法開展作業(yè)，從而導(dǎo)致冰雹災(zāi)情出現(xiàn)。

第二，人工防雹作業(yè)指標(biāo)應(yīng)簡單明了。在沒有智能提醒的情況下，人工防雹作業(yè)指標(biāo)不能過于復(fù)雜，當(dāng)前文山州只有硯山縣和丘北縣的作業(yè)指揮人員和預(yù)警預(yù)報人員是分開的，廣南縣、西疇縣和麻栗坡縣的氣象臺值班人員兼職指揮作業(yè)人員，若雷達(dá)作業(yè)指標(biāo)太多太復(fù)雜，緊急情況下無法及時分析氣象信息，不利于及時開展作業(yè)。

第三，人工防雹作業(yè)需要一定的提前準(zhǔn)備時間。開展人工防雹作業(yè)前需要提前通知作業(yè)人員做好彈藥掃碼出庫、裝填彈藥、火箭發(fā)射架方位角和仰角的調(diào)整與固定、發(fā)射通道的檢測等準(zhǔn)備工作，待空域申請被批準(zhǔn)后才能進(jìn)行防雹作業(yè)。因此，準(zhǔn)備時間不宜過長或過短，綜合考慮認(rèn)為提前20 min通知開展作業(yè)更佳。

2 資料收集

第一，收集冰雹災(zāi)情。本研究收集了文山州2019—

2023年共66次冰雹災(zāi)情。考慮到季節(jié)影響因素和文山州開展防雹作業(yè)時段，故選取文山州2019—2023年5—9月共33次冰雹災(zāi)情。

第二，收集雷達(dá)數(shù)據(jù)。根據(jù)冰雹災(zāi)情倒查雷達(dá)數(shù)據(jù)資料，由于雷達(dá)維護(hù)和維修，部分災(zāi)情缺乏雷達(dá)資料；部分雷達(dá)資料顯示當(dāng)天不可能出現(xiàn)降雹（應(yīng)該是地方報送災(zāi)情時，災(zāi)情出現(xiàn)時間填報錯誤）。因此，最終能匹配冰雹災(zāi)情的雷達(dá)數(shù)據(jù)共20個。

3 資料分析

3.1 相關(guān)知識培訓(xùn)

組織作業(yè)人員學(xué)習(xí)《多普勒雷達(dá)產(chǎn)品人工防雹應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)》《冰雹云雷達(dá)識別方法及防雹作業(yè)經(jīng)驗》《多普勒雷達(dá)數(shù)據(jù)在人工影響天氣作業(yè)指揮中的應(yīng)用》《科右前旗冰雹天氣特征及防雹作業(yè)指標(biāo)研究》《文山冰雹雷達(dá)回波特征及識別預(yù)報指標(biāo)》《人工影響天氣科學(xué)技術(shù)問答》等相關(guān)知識，并總結(jié)雷達(dá)回波產(chǎn)品在人工影響天氣作業(yè)中的分析方法。

3.2 確定冰雹發(fā)生時間

根據(jù)云南省各市（州）雷達(dá)冰雹回波特征統(tǒng)計可知（表1），降雹雷達(dá)回波時間為17～36 min，基于文山州當(dāng)?shù)厍闆r，重點分析降雹前30 min的雷達(dá)冰雹回波特征。

3.3 雷達(dá)回波產(chǎn)品特征分析

根據(jù)組合反射率最大回波強(qiáng)度統(tǒng)計可知，降雹前6 min最大回波強(qiáng)度100%＞50 dBz、80%＞55 dBz、10%＞60 dBz；降雹前12 min最大回波強(qiáng)度100%＞45 dBz、85%＞50 dBz、50%＞55 dBz；降雹前18 min最大回波強(qiáng)度100%＞35 dBz、90%＞40 dBz、85%＞45 dBz、75%＞50 dBz、40%＞55 dBz；降雹前24 min最大回波強(qiáng)度90%＞35dBz、80%＞40 dBz、65%＞

45 dBz、35%＞50 dBz、10%＞55 dBz；降雹前30 min最大回波強(qiáng)度65%＞35 dBz、80%＞40 dBz、65%＞45 dBz、25%＞50 dBz、5%＞55 dBz。

根據(jù)基本速度回波特征統(tǒng)計（表2），考慮各縣（區(qū)）人影指揮人員的業(yè)務(wù)水平和人影指揮的及時性要求，只要回波還維持對流輻合特征，則可判斷為對流可能還會繼續(xù)加強(qiáng)[2]。

回波頂高統(tǒng)計顯示（表3），從整體來看，平均回波頂高隨降雹臨近呈下降趨勢，前期多在12～13 km波動，臨近降雹時降至8 km左右；個別時段數(shù)據(jù)缺失，部分日期的回波頂高起伏大，可能與天氣復(fù)雜程度有關(guān)。

通過垂直剖面分析各回波強(qiáng)度段的回波頂高，為了指揮人員可以根據(jù)不同顏色迅速了解回波高度，便于及時指揮作業(yè)，根據(jù)雷達(dá)回波強(qiáng)度，主要分析45＞CR≥40 dBz、50＞CR≥45 dBz、55＞CR≥50 dBz、60＞CR≥55 dBz區(qū)間內(nèi)的回波強(qiáng)度段平均頂高特征（表4）。

4 討論

當(dāng)防雹作業(yè)點的上游或附近出現(xiàn)組合反射率＞

35 dBz、基本速度圖上有對流輻合特征的云層回波時，說明對流可能還會增強(qiáng)，此時應(yīng)加強(qiáng)對該云層的跟蹤和監(jiān)視。當(dāng)防雹作業(yè)點的上游或附近出現(xiàn)組合反射率＞45 dBz、45 dBz的回波高度＞5 km、基本速度圖上有對流輻合特征的云層回波時，說明對流可能還會增強(qiáng)，此時應(yīng)通知作業(yè)點做好作業(yè)準(zhǔn)備，如裝填彈藥、檢測發(fā)射裝置等。當(dāng)防雹作業(yè)點防區(qū)內(nèi)出現(xiàn)組合反射率＞50 dBz、45 dBz的回波高度≥6 km、云層回波頂高＞8 km、基本速度圖上有對流輻合特征的云層回波時，說明對流可能還會增強(qiáng)，即將降雹的概率較高，此時應(yīng)通知作業(yè)點調(diào)整好作業(yè)方位和作業(yè)仰角，立即申請作業(yè)空域，申請通過后及時通知作業(yè)點實施作業(yè)[3-9]。

參考文獻(xiàn)

[1] 張恒琪，裴子永，劉恩呈，等.天津市濱海新區(qū)人工影響天氣作業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].天津科技，2024，51（7）：99-101.

[2] 鹿原，周筠珺，鄒書平，等.威寧一次單體雹暴防雹作業(yè)的宏微觀物理響應(yīng)特征分析[J].成都信息工程大學(xué)學(xué)報， 2024，39（4）：442-451.

[3] 黃昕怡，何寧，戴勁.湘潭市冰雹災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響與人工防雹對策[J].河北農(nóng)機(jī)，2024（8）：78-80.

[4] 陳熙航，王然，羅小杰，等.基于雙偏振雷達(dá)產(chǎn)品人工防雹作業(yè)指標(biāo)研究[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2024，14（3）：143-145.

[5] 袁金華，張婷婷，徐建飛，等.一次人工影響天氣指揮系統(tǒng)在2022年長春地區(qū)防雹作業(yè)中的運(yùn)用[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2023，13（7）：183-185.

[6] 肖偉生，李鑄杰，趙博，等.廣東省人工影響天氣改善空氣質(zhì)量作業(yè)方案設(shè)計[J].廣東氣象，2023，45（3）：112-115.

[7] 印邦寧.人工影響天氣作業(yè)特種裝備研發(fā)現(xiàn)狀和運(yùn)用進(jìn)展[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2023（1）：123-125.

[8] 鄭皎，韓遷立，徐艷，等.一次人工防雹作業(yè)的雙偏振雷達(dá)特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2022，16（6）：124-130.

[9] 黃建勛，李金鳳，鄭春秋.一次現(xiàn)場開展人工影響天氣作業(yè)的回顧與思考[J].海峽科學(xué)，2022（10）：17-20.

收稿日期：2024-10-21

作者簡介：陳樹炳（1984—），男，云南丘北人，工程師，研究方向為人工影響天氣。