2014年9月14日聊城人工增雨效果分析

2016-05-16宁瑞斌纪凡华于金源张义豪

海洋气象学报 2016年1期

关键词：检验

宁瑞斌，纪凡华，于金源，张义豪

（1. 聊城市气象局，山东聊城 252060；2. 山东省气象科学研究所，济南 250031；3. 阳谷县气象局，山东阳谷 252300）

2014年9月14日聊城人工增雨效果分析

宁瑞斌1，纪凡华1，于金源2，张义豪3

（1. 聊城市气象局，山东聊城 252060；2. 山东省气象科学研究所，济南 250031；3. 阳谷县气象局，山东阳谷 252300）

摘要：为检验高炮、火箭人工增雨作业效果，采用多轮人工增雨作业方法和区域对比分析方法，对2014年9月14日聊城地面人工增雨作业情况和效果进行初步分析。结果表明：在有利的天气背景和及时作业的情况下，采用区域对比分析方法对作业后3h雨量进行效果检验，聊城西部和东北部两个作业区，相对增雨分别达到24.44％和18.38％。

关键词：人工增雨；作业效果；检验

资助项目：山东省气象局科研项目“地面人工增雨效果评估技术研究”（2013sdqxz06）资助

引言

2014年夏季山东全省平均降水量为261.9mm，较常年偏少34.6％[1]，聊城也不例外。在旱情持续发展后，9月14日聊城出现连续3天的降雨过程。聊城人工影响天气办公室对降雨天气进行严密监测，并适时在莘县、阳谷、高唐、冠县、东阿、茌平等县实施多轮高炮、火箭人工增雨作业，取得较好的增雨效果。此文在对降水过程天气形势、作业条件和作业时机分析基础上，采用区域对比方法对这次作业效果进行简要分析，以期总结这次人工增雨作业技术方法和经验，提高地面增雨作业决策和效果评估技术水平。

1 天气形势

2014年9月14日08时500hPa高空形势场（图1a）上高纬度地区存在高空冷涡，中心处于黑龙江与内蒙古交界处。槽线往南一直延伸到河套地区，贝加尔湖上空有一个低温中心，温度槽落后于高度槽，槽后有冷平流，冷涡在向东移动过程中加强。低槽在东移的过程中冷空气向东南方向扩散，影响华北地区，给山东带来降水。副热带高压控制我国长江以南大部地区，山东处于副热带高压边缘的西南气流带中。9月14日20时，500hPa图上冷涡中心范围扩大，但中心气压变化不大，槽线南端到达华北平原山西省境内。此次过程冷空气往南扩散的势力较弱，速度较慢，在副热带高压北抬过程中，山东处于其西南气流中，天气形势变化不大，降水得以持续。

2014年9月14日08时850hPa图上看（图1b），冷空气主体在东北，鲁西受切变线控制。14 日20时，切变线南移。对比前后形势场可以看出，在系统移动过程中，低层切变线有利于冷暖空气的辐合，是产生降水的重要动力条件。同时，切变南侧水汽输送稳定，这种有力的低层水汽输送和动力抬升是聊城产生持续性降水的重要条件。

图1　2014年9月14日08时500hPa（a）和850hPa（b）形势场

9月14日08时章丘站探空图（图2）可见，零度层高度约在4000m，零度层以下至700hPa存在干层，700～850hPa和600～350hPa为饱和层，但近地面湿度条件较差。K值为25℃，沙氏指数为6.78，CAPE值为0，所以降水之前，在鲁西北上空不稳定能量不强，产生强对流天气的可能性较小，降水强度较小且变化不大。

图2　2014年9月14日08章丘站探空图

从地面图演变上看，9月14日08时（图3a），大陆高压系统延伸到河北中部，山东南部地区受地面倒槽影响，华北南部有高温高湿的条件。11时（图3b），冷空气往南扩散，1017.5hPa等压线到达河北南部，但地面倒槽位置不变，冷空气南压。鲁西北上空湿度上升，有利于水汽凝结。14时（图3c），冷空气位置变化较小，地面倒槽减弱南移。17时（图3d），冷锋到达鲁中，地面倒槽处于安徽境内。可见，此次降水过程中，最有利的降水条件和人工增雨条件出现在冷锋过境鲁西北的14—17时，冷空气往南扩散速度较慢，也说明冷空气较弱，有利于产生稳定的降水。

图3　2014年9月14日08时（a），11时（b），14时（c），17时（d）地面形势图

2 作业效果分析

聊城市人工影响天气办公室实时分析卫星、雷达和地面加密雨量资料，根据回波发展演变动态，及时组织聊城市莘县、高唐、阳谷、茌平等县进行高炮、火箭人工增雨作业。这次作业从14日14:26开始至16:36结束，动用高炮10门次，火箭发射架7部次，发射炮弹108 发，火箭弹28枚。作业高度在4300m左右（表1），其中张鲁、大王寨、定水、刘集4个作业点进行两轮次作业。按照模拟的高炮作业效果，每轮作业宜采用20发炮弹为宜[3]。由于聊城高炮和火箭作业点安全射界范围较小，每轮作业发射了10发炮弹和2～4发火箭弹。

由于自然降雨变率较大，人工增雨效果检验存在很大难度。对人工增雨作业效果一般采用线性回归分析方法[2]，但由于区域雨量站历史资料年代较短，此文采用区域对比方法分析这次作业效果。

2.1 聊城西南部人工增雨作业效果分析

9月14日14:26时济南多普勒雷达显示作业区里回波较弱、面积也较小（图 4a），从其后的雷达回波图看，云系处于发展加强阶段；这时，张鲁、莘亭、大王寨和定水4个作业点进行了作业。此后，回波继续向东北方向移动。作业间隔1h后，在15:26雷达图上（图 4b）有多块较强的回波，一块在张鲁附近，约30～35dBZ。另一块在十八里铺附近，中心达35～40 dBZ，适合进行人工增雨作业。聊城人影办及时申请空域，15:34组织开展了第二轮作业，对这两块较强回波进行了催化，此轮作业时机掌握比较及时。两次作业共发射炮弹60发，火箭弹11枚（表1）。

图4　2014年9月14日14:26（a），15:26（b）济南多普勒雷达图

表1　2014年9月14日聊城西南部地面人工增雨作业表

从图2探空曲线可知，作业区盛行西南风。作业区西南为外省区域，为了防止作业区污染对比区，在作业区南面选取对比区，影响区与对比区的位置如图5所示。影响区面积为1631.0km2，对比区面积为1531.58 km2。采用区域对比方法估算，两轮作业对比区平均降雨量为14.2 mm，影响区平均降雨量为17.67mm，绝对增雨量为3.47mm，相对增雨24.44％，总增雨量为5660000m3。

图5　2014年9月14日15—17时降雨量（单位：mm）（图中红正方形是高炮作业点位置，蓝正方形是火箭作业点位置）

2.2 聊城东北部人工增雨作业效果分析

9月14日15:32济南雷达图（图略）显示，位于聊城东北部的高唐、茌平一带有30～40dBZ的降雨回波。聊城降雨办在15:34—16:36组织高唐和茌平县共7个作业点5门高炮和7部火箭进行了人工增雨作业。作业共发射炮弹48发，火箭弹5枚（表2）。在作业区盛行西南风的环境场中，为了防止作业区污染对比区，在作业区上游选取对比区，影响区与对比区的位置如图6所示。对比区面积为1405.26km2，影响区面积为1389.3km2，经分析估算，对比区平均降雨量为6.42mm，影响区平均降雨量为7.6mm，绝对增雨量为1.18mm，相对增雨18.38％，总增雨量为1640000m3。