上饶市2次人工增雨作业天气形势与雷达回波演变对比分析

范从文 肖瑶 郑丽君

摘要 人工增雨作业是缓解旱情提高农业产出率的一个重要的人工干预的科技方法，而人工增雨作业成本往往比较高，其中作业条件和时机的把握是人工增雨效果的关键。2019年10月12—13日和10月22—23日全市开展人工增雨作业。对这2次过程的天气形势与雷达回波演变、作业效果等进行对比分析，得出在500 hPa层584线控制区、低层偏南暖湿气流中、切变线南部以及冷锋前沿的积状云回波和混合状回波更有利于大范围人工增雨作业;而850 ～925 hPa层为一致的偏北气流控制区域不利于人工增雨作业大范围开展，人工增雨最佳作业时机应选在云系在发展阶段，且回波强度在25 dBz以上，VIL值在增大时进行作业。

关键词 干旱;积状回波;VIL值

中图分类号：P481 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2020）03-101-05

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.03.043

上饶市地貌以丘陵为主，北东南三面环山，自北而南依次为：鄣公山、怀玉山和武夷山;西面为中国第一大淡水湖鄱阳湖。境内水系发达、河流众多，大部分属鄱阳湖水系。信江、饶河是上饶市的主要河流，纵贯上饶市，汇入鄱阳湖后经湖口注入长江，上饶也是江西重要的农业生产基地，但近些年受全球气候变暖影响，上饶市年平均气温不断升高，降水减少，干旱灾害时有发生，干旱会直接造成农作物的大范围减收，同时也增加了森林火险等级，因此，在有利的天气条件下开展人工增雨，通过充分利用空中的水资源，提高降水效率，缓解干旱带来的影响，是很有必要的。国内学者在人工降雨云系结构、微物理特征、降水机制等方面进行了一系列研究和实践，取得了一些有意义的进展。其中田万顺[1]对3次降水过程的人工增雨条件进行分析，指出雨区不同部位，降水的天气背景条件有所不同，增雨效果也会不同。夏丽花[2]对夏季干旱人工增雨条件分析，指出夏季干旱期间，Cb云有一定的人工增雨作业条件，其中降水时间在1～3 h，过程雨量在2.0～10.0 mm的云具有较好的作业时间，人工增雨效果明显。

对上饶市2019年10月12～13日和10月22～23日人工增雨过程的天气条件、雷达回波演变情况等特征进行分析，寻找有利于开展人工增雨作业的天气背景和雷达回波特征，为今后继续开展增雨作业的前期准备工作及抓住作业最佳时机提供科学依据。

1 资料与方法

选取2019年10月12～13日和10月22～23日上饶市人工增雨作业资料，使用常规观测和区域气象自动站加密资料、雷达资料、WEBGIS雷达拼图资料，采用作业前后雷达回波变化、区域站雨量增益等对两次人工增雨作业效果进行评估，并得出秋冬季有利于人工增雨作业的天气背景和指标。

2 前期气候背景回顾

2019年7月17日～10月9日，上饶市平均气温28.6℃，较常年同期偏高1.8℃，位居历史同期第1位;7月17日～10月9日，全市高温（日最高气温≥35℃）日数45 d，较常年同期偏多22 d，位居历史同期第2位;7月17日～10月9日，全市平均降水量为59 mm，较历史同期偏少221 mm，位居历史同期第1低位。根据气象干旱监测达到重旱、特旱（见图1）。

10月12～13日上饶市平均面雨量有2.0 mm，区域站最大为广丰湖丰24.5 mm。10月22日～23日上饒市平均面雨量0.3 mm[3-5]，区域站最大为德兴瓦源15.1 mm。农业旱情和森林火险得到有效缓解。

3 2次过程作业情况对比分析

3.1 10月12—13日全市作业情况

10月12—13日，受低层切变线和地面冷空气扩散南下影响，上饶市出现了有利的人工增雨作业天气条件，上饶市人影办组织全市各人影办作业分队成功实施人工增雨作业16次，共发射火箭弹38枚，燃烧碘化银烟条4根，作业区域普降小到中雨，作业效果明显，农业旱情和森林火险得到了有效缓解。各地抗旱作业战况如下。

（1）上饶市人影办：市人影作业分队按照市政府领导部署，10月12日20：30，抓住有利时机开展抗旱作业，发射火箭弹2枚，作业区普降小到中雨，受益面积达200 km2。

（2）广信区：10月12日和13日成功实施2次人工增雨作业，发射火箭弹6枚。

（3）广丰区：10月12日和13日成功实施2次人工增雨作业，发射火箭弹8枚，燃烧碘化银烟条2根。

（4）玉山县：10月13日成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹2枚。

（5）弋阳县：10月13日成功实施2次人工增雨作业，发射火箭弹4枚。

（6）横峰县：10月13日成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹4枚。

（7）铅山县：10月13日成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹2枚。

（8）鄱阳县：10月13日成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹1枚。

（9）余干县：10月13日成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹2枚。

（10）万年县：10月13日成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹2枚。

（11）婺源县：10月13日成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹1枚。

（12）德兴市：10月12日成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹2枚。

（13）三清山：10月12日成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹2枚，燃烧碘化银烟条2根。

3.2 10月22～23日全市作业情况

（1）弋阳县：10月23日05：17成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹2枚。

（2）铅山县：10月23日04：30成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹2枚。

4 天气形势分析

12日08：00，中低空冷气团前沿的东北风和584线北侧的暖湿西南风在湖南中部和江西北部形成切变线，低层相对湿度在85%以上，同时台风西侧的偏北风引导冷空气快速南下，系统高低空配置形成了有利的动力抬升条件，在江西中北部形成比较稳定的降水天气形势，具备冷云增雨条件，有利于全市开展人工增雨作业。

22日20：00，500 hPa高空低槽快速东移，在移入赣东北过程中逐渐减弱，850hPa～925 hPa层切变线主体位于湘中和赣中一带，赣东北位于切变线边缘，低层处于东北气流控制，湿舌从广西沿湖南伸至赣西北，从系统配置和物理量分析赣东北的西部和南部动力抬升条件和水汽条件好于其他区域，有利于人工增雨作业（见图2）。10月22日20：00至23日08：00，雨带在东移过程中不断减弱，移到赣东北的东部趋于消散。

5 雷达回波演变分析

12日08：00，A回波位于江西与湖南湖北交接处，此时回波中心强度在30～35 dBz，到12日11：00，回波移进江西省，位于九江西北部到宜春西部一带，强度减弱，08：00～11：00，九江西北部与宜春西部地区出现了小雨，局部中雨，其中降水最明显的为九江彭坪村18.3 mm。到14：00，回波东南移至赣中西部，强度进一步减弱，而北部回波已基本消散;11：00～14：00，赣西北一带出现了小雨，局部中雨，最大为宜春白水乡出现了16.5 mm降水。14：00～20：00，系统性回波已减弱消失，只有宜春和上饶东南部有分散的积状回波块，出现的降水也很分散。到23：00，上游湖北西部出现了新的回波B东移，到13日02：00移至江西省西北部，但是强度仍是减弱的趋势，到13日05：00移至九江北部，此时回波强度仅到25～30 dBz，08：00移至鄱阳湖地区，强度进一步减弱。02：00～08：00，B回波使赣西北一带出现了小雨天气，但是降水强度明显弱于回波A。此次过程全市各区（市、县）都进行了人影作业，由于AgI随着温度的降低而活性增加，最好能播入-10～-15℃高度云层，而此次过程云高度高，云层条件满足条件，因此效果好，全市平均面雨量2 mm（见图3）。

22日08：00，A回波（弱冷锋回波带）位于湖南西北部，并不断加强东移，到14：00回波前沿移入赣西北。17：00，A回波分裂成两块，南侧A回波开始出现减弱趋势，但北侧B回波略呈加强态势。在锋前回波带前赣中出现分散的弱的锋前对流单体，20：00，A回波位于宜春到萍乡一带;到23：00移至抚州，强度减弱并开始分散，17：00～23：00，赣西北地区出现了1 mm左右的降水;23日02：00，B回波移至九江北部，中心强度30 dBz以上，而此时A回波位于赣中一带，强度较弱且结构分散，23：00～02：00，A回波使赣中一带出现了分散的小雨，雨量基本在1 mm以下，而B回波又给九江北部带来了2 mm左右的降水;随着AB回波进一步东移，到05：00，二者在上饶市南部合并。04：30，铅山县成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹2枚;05：17，弋阳县成功实施1次人工增雨作业，发射火箭弹2枚，两地出现小雨天气，分别为铅山0.5 mm、弋阳0.5 mm。02：00-08：00，上饶市的西部和南部大部分有0.5～1 mm左右的降水;此后回波减弱继续东移逐渐移除江西省（见图4）。

增雨作业时间性极强，主要依靠各种雷达指标判据和回波先兆特指标征分析判断，下达指令，而江西雷达拼图产品手机显示平台，可以随时、便捷的监测回波的移动和强度变化，短时预报依靠各种天气系统特征物理量指标、雷达和卫星云图等多种指标判断作业天气、区域、时机等，抓住有利时机也有利于节省空域申请时间。

层状云每次作业可沿风向两侧45～90°方向分别发射2～3枚，对积层混合云作业时，则一次可发射火箭弹为3～7枚，结合实际作业经验，作业时可对积云泡每次发射3～5枚[6-7]。對尺度大于102的孤立积云单体增雨作业时，对强中心部位下方，每次发射增雨火箭弹4～6枚，对层状云增雨作业沿云的来向左右两侧45°～90°间发射，可增大播撒有效面积和有效时段。作业完毕，最好在原地静静观察作业区域的云变化并做好文字图片记录，总结作业前后云宏观变化状况，寻找规律性过程。

6 讨论

（1）江西短临预警预报手机平台、江西WebGIS雷达拼图和江西集约化平台等平台，可以较好地快速便捷对人工增雨作业提供技术支撑，特别是方便一线人影办作业人员在野外发射点监测雷达回波。

（2）2次人工增雨作业都取得良好经济效益和社会反响，前一次作业范围更广，作业效果更显著。

（3）500 hPa层584线控制区、低层偏南暖湿气流中、切变线南部以及冷锋前沿的积状云回波和混合状回波更有利于大范围人工增雨作业。而850～925 hPa层为一致的偏北气流控制区域不利于人工增雨作业大范围开展。

（4）不同季节、不同系统影响下的降雨云系发展厚度、移动速度都不同，增雨效果也不一样。总体而言，人工增雨最佳作业时机应选在云系的发展阶段，且回波强度在25 dBz以上，回波顶高度高、VIL值增大进行作业。

（5）识别、选择合适的云体，及时将适量的催化剂播入云中最合适的部位，以达到预期的最佳效果。由于AgI随着温度的降低而活性增加，最好能播入-10～-15 ℃高度云层，在今后需要更加智能化的平台技术支撑。

参考文献

[1] 田万顺，刘艳华.河南3次降水过程的人工增雨条件分析[J].气象与环境科学，2011，34（1）：5-13.

[2] 夏丽花，冯玲，曾光平.福建省干旱概况及夏旱期间人工增雨条件分析[J].应用气象学报，2003（S1）：143-150.

[3] 袁野，李爱华，邵洋，等.人工增雨作业条件预测方法研究[J].气象科技，2009，37（5）：621-626.

[4] 章祖武，章蔚.充分利用空中水资源发挥人工影响天气的潜能[J].2012，4（18）：22，24.

[5] 李红斌，周德平，濮文耀.火箭增雨作业部位和催化剂量的确定[J].气象，2005，31（10）：42-46.

[6] 翁雪玲.气象雷达人工增雨作业指挥系统设计与实现[D].成都：电子科技大学，2010.

[7] 周德平，杨洋，王吉宏，等.冰雹云雷达识别方法及防雹作业经验[J].气象科技，2007，35（2）：258-263.

责任编辑：黄艳飞