吉林省飞机增雨作业典型个例分析

于翠红+王哓娜+崔红+李旭+王旗

摘要：2015年吉林省中西部地区春旱严重，吉林省人工影响天气办公室积极组织开展飞机增雨作业，为缓解中西部地区旱情、保障农业春耕生产发挥了重要作用。本文选取2015年5月12日7时飞机人工增雨作业个例，对干旱监测、天气形势、作业条件、作业方案、作业前后对比以及效果评估等进行详细分析。此次增雨作业，作业区内雷达回波强度和覆盖面积均有所增强，降水量也在作业后明显增大，作业区普降小到中雨，局部地区出现大雨。利用统计检验的方法对此次增雨作业进行了效果分析，计算得到此次增雨作业影响区面积为21678.38 km2，3小时增加降水量264357.2m3。

关键词：春旱；飞机增雨；效果评估

中图分类号： P481 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.02.046

吉林省是农业大省，每年春季正值春耕播种时节，此时受地理位置、地形结构及大气环流的影响，我省多为干燥、多风的气候条件，这对农业春耕播种十分不利。2015年4月，吉林省气温高，降水偏少，风力大，土壤失墒加快，吉林省人工影响天气办公室密切监视天气，抓住有利时机，多次开展人工增雨作业，降低了森林草原火险等级，为当年农业春耕生产创造了有利条件。

本文主要针对2015年5月12日在吉林省中西部地区开展的飞机增雨作业进行了深入的分析，此次飞机增雨作业效果明显，作业影响区普降小到中雨，局部地区出现大雨，作业影响区面积约为21678.38km2，作业区平均雨量14.2mm，共增水264357.2m3。主要结合卫星、雷达、降水等探测数据以及人影模式预报产品，对此次作业进行了分析，并对作业效果进行检验。

1 作业条件监测

1.1 干旱监测

根据国家气候中心发布的资料显示，2015年吉林省平均气温比往年同期明显偏高，吉林全省平均气温比往年高4℃以上，吉林省大部分地区降水量比往年同期少50%～80%；截至2015年5月7日吉林中西部地区已经出现轻旱现象。

1.2 天气形势

根据T639模式2015年5月10日08时起报的5月12日14时的海平面气压和850hPa风场叠加情况（如图1）可见，有较强的冷锋控制吉林和辽宁地区，吉林省位于冷锋锋前，有利于降水，吉林省主要受偏南风控制。

根据T639模式2015年5月10日08时起报的5月12日08时的比湿、垂直速度、风场叠加情况（如图2）可见，12日过程有较好的水汽和上升气流支撑，降水条件较好。

1.3人影模式预报产品分析

1.3.1 作业条件监测 根据国家人影中心云反演产品分析显示，吉林省中西部地区有云系覆盖，云顶温度最低约为-40℃，光学厚度最大可达36，液水含量充沛。

图3 （a）云水（填色阴影）、冰晶（红色等值线）、等温线（紫色等值线），（b）雪+霰（填色阴影）、雨（红色等值线）、等高线（紫色等值线）

1.3.2 作业潜力预报 云体垂直结构分析显示：5月 12日 8时～13日 8时，过冷水主要位于 0℃～-20℃层（高度在 2500～5500m）之间，过冷水分布不均，冰晶含量较少，有一定的增雨潜力。

5月12日8时～13日8时，各时段增雨潜力预报，如图4。

2 作业方案设计及作业情况

根据天气形势分析及人影模式预报结果，2015年5月12日我省受冷锋影响，将有一次明显的降水过程，5月12日8时至5月13日8时，我省有分布不均的过冷水存在，有一定的增雨潜力。综上，吉林省人影办在5月12日开展人工增雨作业，缓解我省中西部地区的旱情。

2.1 航线设计（如图5）

计划在2015年5月12日早晨7：00开始增雨作业，增雨飞机从长春龙嘉机场出发，依次经过通榆、扶余、长岭、德惠后返回，总航程为687km，预计作业3个小时。

2.2 作业实况监测

此次作业选择在降雨过程前期进行，主要对有增雨潜力的目标区或其上风方云区用碘化银烟条和液态二氧化碳进行人工催化，当日7：26，作业飞机从长春龙嘉机场起飞，8：00左右在通榆、扶余、长岭、德惠等地实施催化作业，作业高度在3500～3700m之间，作业温度在-1℃～-5℃，作业播撒碘化银1250g、液态二氧化碳60L。

3 作业前后对比

3.1 雷达回波变化

如下图所示，在未开展催化作业前，如图6（a），作业影响区内雷达回波强度较低或无明显回波；在开展催化作业后半小时，如图6（b），作业影响区内雷达回波明显增强；在开展催化作业后1.5小时，如图6（c），作业影响区内大部分都有雷达回波覆盖。

3.2 雨量变化

如图7所示，为作业区自动站小时雨量走势，图中曲线代表温度变化情况，柱状图代表降水量变化情况。

从所选取的作业影响区内上述观测站的雨量观测数据来看，催化作业开始之后，雨量明显增加，且在催化作业结束后，即5月12日11：00以后也出现雨量增加的趋势，图7（a）、（b）中方框内为作业过程中雨量增加情況，图7（c）方框内为作业结束后该站点雨量增加的情况。

4 效果评估

本文选择统计检验方法进行效果评估，这种方法的优势是能够给出在一定置信水平下效果大小的具体数值。

4.1前期数据准备

在统计检验前期首先要对作业日期（2015年5月12日）的雨量数据进行抽取并进行雨量网格插值；然后，根据当日8：00长春站的探空数据（文中利用了2780m和5370m的探空数据）插值得到临近作业高度（3500m）的风向、风速数据；最后根据实际航线，编制飞机路径文件，包括站号、站名、纬度、经度。endprint

4.2 聚类运算

计算聚类与相关系数：

经计算，此次增雨过程可分为9个聚类，且每个聚类与聚类之间的相关系数如图8所示。

4.3 作业范围确定

经过影响区插值和作业区计算，得到航线附近小片阴影区域为影响区（涵盖聚类6、7、8的部分区域），阴影面积较大区域为缓冲区，深色站点为相应的对比站点，计算得到作业影响区面积为21678.38km2。

4.4增雨效果评估

单次增雨作业的效果等于所有分区计算结果的累计，有增雨效果的区域主要集中在作业影响区，包括聚类6、7、8的部分区域，计算结果如图10所示：

由上图作业效果累计结果可见，2015年5月12日的增雨飞行作业实测降雨量为264357.2m3，估计降雨量为254308.5m3，绝对增雨量为10048.64m3，相对增雨率为3.9514%，三个影响区的显著性水平均≥0.05。

5 结论

受冷锋影响，2015年5月12日吉林省有降水过程，中西部旱区液水含量充沛，5月12日08时～5月13日08时，吉林省大部有云系覆盖，过冷水分布不均，冰晶含量较少，有一定的增雨潜力。

综合天气形势及人影模式产品，5月12日7时吉林省人影办在吉林省中西部地区开展飞机增雨作业，作业高度为3500～3700m，作业温度在-1℃～-5℃，航程为687km，航行3个小时。

从作业前后雷达回波变化和作业区自动站雨量走势可以看到，此次飞机增雨作业区内雷达回波强度和覆盖面积均有所增强，降水量也在作业后明显增大，作业区普降小到中雨，局地出现大雨。利用统计检验的方法对此次增雨作业进行了效果分析，计算得到此次增雨作业影响区面积为21678.38km2，实测降雨量为264357.2m3，估计降雨量为254308.5m3，绝对增雨量为10048.64m3，相对增雨率为3.9514%，三个影响区的显著性水平均≥0.05。2015年5月12日7时吉林省飞机增雨作业效果显著，为减轻吉林省中西部地区春旱发挥了重要作用。

参考文献

[1]张元，刘建西，刘晓璐，等.2013年四川省飞机增雨作业典型个例分析[J].成都信息工程学院学报，2015，30（02）：192-

198.

[2]张瑞波，刘丽君，钟小英，等.利用新一代天气雷达资料分析飞机人工增雨作业效果[J].气象，2010，36（02）：70-75.

[3]房彬，肖辉，班显秀，等.一次人工增雨作业中CA-FCM与其他评估方案的比较研究[J].气象与环境学报，2008，24（04）：13-18.

[4]王婉，姚展予.2006年北京市人工增雨作業效果统计分析[J].高原气象，2009，280（01）：195-202.

[5]王勇，段昌辉，徐军昶，等.气象卫星资料在飞机人工增雨效果评估中的应用[J].气象，2002，28（11）：26-28.

[6]National Research Council of the U.S. National Academy， 2003， Critical Issues in Weather Modification Research， National Academies Press， Washington， D.C.

[7]翟雨，肖辉，杜秉玉，等.聚类统计检验在人工增雨效果检验中的应用[J].南京气象学院学报，2008，31（02）：228-233.

[8]周毓荃，蔡淼，欧建军，等.云特征参数与降水相关性的研究[J].大气科学学报，2011，34（06）：641-652.endprint