基于多普勒雷达的火箭增雨作业效果分析

王周翔，刘野军，崔红，汪晓梅，孙海燕

（1.吉林省人工影响天气办公室；2.中国气象局吉林省人民政府人工影响天气联合开放实验室；3.吉林省气象服务中心，吉林长春130062）

基于多普勒雷达的火箭增雨作业效果分析

王周翔1,2，刘野军3，崔红1,2，汪晓梅1,2，孙海燕1,2

（1.吉林省人工影响天气办公室；2.中国气象局吉林省人民政府人工影响天气联合开放实验室；3.吉林省气象服务中心，吉林长春130062）

本文选取了2009年8月17日～19日吉林省一次降水过程，针对白山地区火箭增雨作业的效果进行分析。利用白山多普勒雷达，结合自动雨量站数据进行人工增雨效果物理检验分析，对比作业前后雷达回波特征变化及地面降水变化情况，得出此次火箭增雨作业有效。

火箭增雨；多普勒雷达；效果分析

人工影响天气包括增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等工作。开展人工增雨和防雹作业，科学利用空中云水资源，预防或减轻干旱冰雹灾害，对于缓解我国水资源紧缺状况和防灾减灾具有重要的现实意义。人工增雨效果检验是人工增雨工作中的必要环节，但由于存在作业影响区的确定、作业区自然降水情况的估测等不确定因素，也使人工增雨效果检验成为人工增雨工作中的一个世界性科学难题。国内外许多工作者开展了人工增雨效果检验的研究工作，取得了显著的研究成果。目前，人工增雨效果检验大致分为三类：统计检验、模式检验和物理检验。人工增雨效果物理检验是利用探测设备观测作业前后云中情况及地面降水情况，进行对比，以说明作业效果。人工增雨效果物理检验方法弥补了统计检验方法的研究周期长等不足，且随着各种高新探测设备的不断发展，物理检验方法发展很快。本文利用物理检验方法，从雷达回波特征变化、地面降水变化等方面，对2009年8月17～19日白山地区的一次火箭增雨作业效果进行了分析。

1 作业及地面降水情况

2009年8月17～19日，吉林省受高空槽影响，全省范围内自西向东经历了一次中雨过程。19日8：00～20：00，吉林省从高层到低层温度露点差基本都在4℃以内，水汽条件非常好，有利于组织人工增雨作业，白山地区于19日13～16时开展了地面火箭人工增雨作业。通过对自动雨量站数据分析，作业前，12～13时作业区地面平均降水量为1.47毫米。作业期间，13～14时作业区地面平均降水量为1.87毫米，14～15时作业区地面平均降水量为4.67毫米，15～16时作业区地面平均降水量为5.08毫米（见表1）。作业后地面小时雨量逐渐增加，明显大于作业前。

表1 作业前后作业区域小时雨量

2 作业前后雷达回波特征变化分析

图1 作业前后不同时刻PPI雷达回波图(a)13∶02(b)14∶00(c)15∶03(d)16∶01

图2 作业前后不同时刻RHI雷达回波图(a)13∶02(b)14∶00(c)15∶03(d)16∶01

在多普勒雷达平面位置显示（PP I）图像上，作业前作业区雷达回波较分散，强度20～25d B z，有一些面积较小、强度不强的块状回波（图1a）；开始作业后，作业区雷达回波发展成片状，无块状回波，强度稍有增加，降水回波区（15d B z以上回波区）面积增大（图1b）。从15∶03和16∶01的图像上也可看出，作业区降水回波区面积较作业前增大（图1c,1d）。

多普勒雷达距离高度显示（R H I）图像上，作业前回波顶高5千米左右（图2a），作业开始后，回波顶高有所增加，达到6～7千米（图2b、2c、2d）。降水强回波区高度2～3千米，且面积较小，降水回波未及地，地面几乎无降水（图2a）。作业开始后，14∶00的R H I图像上，10d B z以下回波区厚度较作业前增加，降水回波区面积较作业前增大且及地，地面开始出现降水（图2b）。15∶03的R H I图像上，10d B z以下回波区厚度较14∶00的减小，降水回波及地，且面积继续增大，地面降水增大（图2c）。16∶01的R H I图像上，10d b z以下回波区厚度继续减小，降水回波面积继续增大，地面降水继续增大（图2d）。对比前面的地面降水变化分析可以看出，作业前后降水回波变化与地面降水变化一致。

相关研究表明，强度小于10d B z的雷达回波层为冰晶层。作业前冰晶层较薄（图2a），火箭作业播撒A g I催化剂后产生大量冰晶，云中冰晶显著增加，冰晶层明显加厚（图2b、2c）。大量冰晶消耗云中过冷水，长大形成降水粒子，导致地面降水的增加，随着时间变化，冰晶逐渐消耗，冰晶层变薄（图2d），地面降水逐渐增加。

3结语

通过对2009年8月17～19日白山地区的火箭增雨作业效果进行分析，得到如下结论：火箭作业后，作业区地面降水量明显增加；分析PP I图像得到作业后回波强度增加，降水回波面积增大。分析PP I图像得到作业前云中冰晶层较薄，由于火箭作业播撒A g I，云中产生大量冰晶，作业初期冰晶层明显增厚，随着云系发展冰晶消耗云中过冷水，冰晶减少冰晶层逐渐变薄，降水回波面积逐渐增大，地面降水逐渐增加；综合地面降水和雷达回波变化分析，此次火箭增雨作业有效。

[1]房彬,王吉宏,杨文霞.人工增雨效果检验进展.安徽农业科学[J]. 2010,38(13)∶6756-6758.

[2]陈宝君,李爱华,吴林林,孙永涛.暖底对流云催化的微物理和动力效应的数值模拟.大气科学[J].2016,40 (02)∶271-288.

P481

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.13.052

王周翔，硕士，工程师，研究方向：人工影响天气、气象。