雷达观测在防雹作业中的应用

符洪天

摘 要 首先分析冰雹天气的雷达观测要求，接着给出冰雹云雷达回波综合参考特征的识别方法，最后探讨雷达上雹云的回波特征在人工防雹作业中的实际应用，为人工防雹工作提供参考依据。

关键词 雷达观测；防雹作业；应用

中图分类号：P482；S427 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）01--02

冰雹作为局部地区的一种灾害性天气，在对数值预报或天气图进行分析的过程中很难发现冰雹的出现，而雷达的使用为监测冰雹云的活动提供了强有力的技术支撑。为了将雷达的功效充分发挥出来，监测人员必须对环境对流条件、大尺度环流天气背景进行熟练掌握；同时，要时刻关注冰雹云的前期特征，并在此基础上将冰雹天气雷达的监测工作做好。冰雹云的雷达回波特征不仅具有许多共性，还有明显的地方性特征存在。经过实践表明，不同地区和季节、不同类型的雹云、不同的发展阶段都存在有明显的差异。

1 冰雹天气的雷达观测要求

冰雹云在发生和发展的过程中具有十分明显的突发性特征，通常情况下对流云在转换为冰雹的过程中只需要30 min，从初始回波到降雹现象出现有时只需要十几分钟，虽说降雹范围有限，但是却表现出了明显的局地性特征。在对雹云进行监测之前，监测人员需要制定出一系列科学、合理的监测方案，主要包括统计降雹资料、对雹云、雷雨回波的气候统计进行对比分析，为了更好地判断相关指标，需要熟练掌握回波的特征量和回波参数；对于目标区域内一天内的冰雹时间分布和地理分布也要进行熟练掌握[1]。此外，要将影响本地产生冰雹天气的主要天气系统分型、概率分布的统计研究工作做好，这样可以为监测冰雹云的大尺度天气背景提供方便，从而对冰雹的相关天气预报信息进行熟练掌握。

在使用雷达对冰雹进行监测的过程中，如果判断不清天空云况的宏观情况，需要实现定时搜索功能。搜索观测步骤要以先低仰角、远距离，后高仰角，近距离的搜索要求进行。如果对流回波不具有生成冰雹的条件、仍然属于雷雨回波或者是普通阵雨时，为了更好地查看雷雨回波是否有向冰雹云回波进行转变时，可以实行监测性观测方法。一般情况下，如果雷雨回波发展比较强盛，此时的观测间隔要保证在15 min之内进行。一旦雷雨回波向冰雹云回波进行转变时，应当对其进行连续型的跟踪观测，监测人员要确保获取到的冰雹云回波单体或者在三维空间中的系统资料尽可能完整[2]。应选取不同增益衰减的PPI和几个不同的仰角和1～2个单体的RHI作为不同的观测方案，在操作过程中要确保速度够快，只有这样才能保证捕捉到更多的回波图像信息。

2 冰雹云雷达回波综合参考特征

2.1 冰雹云雷达回波性状特征

在雷达平面显示图上，一旦有“人”字形的带状回波出现，很容易在“人”字形的两带交界处出现降雹现象；如果有钩状现象在出现在对流云的发展阶段，此时在钩的位置处通常是强的回波中心，也可以称之为降雹点；如果有手指装的回波在回波中出现，而连接主体和指尖出往往是发生冰雹云的主要区域；如果有涡旋状回波或者“V”型缺口的回波出现，在其顶端的强回波区域内是发生冰雹的主要区域。

2.2 冰雹云发展的重要特征

冰雹云在发展过程中的重要特征是雷达回波增长的速度比较快，雷达回波在增加过程中的开始时间往往是生成冰雹的3 min之后，5～8 min之内雷达回波的高度达到最大值，此时冰雹云内的含水量也达到了最大值。通过观察雷达垂直剖面图可以看出，强回波顶高、回波强度以及回波顶高在短时间内都开始大幅度增加，在5 min内增大了1 000～2 000 m。由此可以看出，识别雹云的最重要方法就是在出现降雹天气之前查看回波在短时间内是否出现大幅度增长。

2.3 超级单体雷达回波

在垂直剖面图上对超级单体进行分析，气流在上升过程中垂直方向的速度比较大，在极短的时间之内水汽很难凝结膨胀，在云中其他部位形成的降水粒子很难进入到这个区域内，所以很容易有弱的回波区出现，就是我们称为的穹窿。在最大上升气流区的上部，出现了一个强的回波区即含水量的累积区或者可以称之为冰雹增长区。在它的上面出现了冰雹云的高回波区，而其后侧是强回波区，又可称之为回波墙，在其前侧是悬挂回波。经过雷达实际的监测表明，在距离雷达高度显示上有回波穹庐、回波墙、悬挂回波以及旁瓣回波出现，这些都可以称之为强雹云。

2.4 冰雹云回波高度特征

通过对雷达垂直剖面图进行分析发现，反映对流云运动的强弱可以用雷达回波垂直发展高度来进行表述。通常情况下，回波顶高随着积雨云垂直发展的变化而变化，积雨云发展越高，回波顶高也会增加，出现冰雹的概率就会越高。如果云层中水的含量比较少，出现降雹的可能性就会大幅度降低，这是因为云内上升气流的强弱很难通过回波顶高来进行反映，回波顶高只是对云内较大降水粒子达到的高度进行反映，在形成冰雹的过程中需要借助于强大的上升气流。此外，查看回波顶是否穿过对流层云顶也可以作为判断雹云的指标，它可以有效地反映出云顶部上升气流的强弱。结合各种气象资料和多年的观测经验表明顶部超过对流层的雷暴中有80%会出现降雹现象。

3 雹云回波特征在人工防雹工作中的应用

在进行人工防雹作业的过程中，作业人员除了结合自己的宏观观测外，还要借助于雷达探测进行。结合多年的工作经验和对雷达回波特征进行科学分析，作业人员可以根据雷达监测到的雹云形状、雹云回波强度、雹云变化等资料，对雹云进行准确识别，找出合理的人工防雹作业部位，要时刻抓住作业时机，将冰雹出现的可能性降到最大，减轻冰雹灾害造成的损失。

通常情况下，对快速发展或者在局部地区生成的单体回波要引起作业人员的关注，要对其进行密切关注，当雷达回波强度中心和放炮站之间的距离在70 km的范围时，要同空域管理部门及时进行联系，制定出一系列科学有效的防雹作业方案，作业人员和装备要时刻处于随时待命状态。

冰雹云回波参数的判定：回波高度在一分钟内增加了400 m或者回波强度在每分钟之内平均上升了2 dbz，或零度层以上出现强回波；或云体正负温度比大于1∶2。在进行人工防雹作业的过程中，作业部位要选择在冰雹云体的前沿部位；同时，要确定上升气流区域防雹作业时机及用弹量与雷达回波强度、回波顶面积和回波单体面积、温度、回波性状的关系。

4 结论

综上所述，将冰雹天气的雷达观测要求与天气雷达判别冰雹云回波参考特征进行结合，借助于雷达对海南省三亚市的回波进行分析，這种方法可以提前判断出冰雹云。观测人员一旦发现冰雹云回波特征，就要迅速开展人工防雹作业，从源头上阻碍冰雹云进一步的发生、发展，将冰雹灾害对农业生产的影响降到最低，从而更好地为农业生产服务。

参考文献

[1]郑国光，陈跃，王鹏飞，等.人工影响天气研究中的关键问题[M].北京：气象出版社，2005.

[2]孙国德，裴巨才.雷达识别雹云指标和防雹作业方法[J].山西气象，2001（2）：32-37.

（责任编辑：赵中正）