飞机增雨作业的短期天气条件分析

毕 敬

（内蒙古赤峰市气象局，内蒙古 赤峰 024000）

我国很多地区都频繁发生自然灾害，干旱属于常见的自然灾害，严重影响我国农业生产发展。为了解决旱灾的问题，我国从1958年就进行了人工降雨试验，试验点在吉林省，并且取得了成功。此后，我国的人工降雨技术水平随着科学技术水平的提升而提升，缓解了很多地区的旱情。飞机增雨属于人工降雨时常用的手段之一，除了飞机之外，人工降雨中还会应用火箭。通过飞机或者火箭将干冰、盐粉、碘化银等催化剂播撒到云中，从而引发降水。飞机增雨作业需要具体的天气条件作为基础，并且实践中无法完全依赖天气预报，需要针对短期条件进行详细地监测并预报，方可以提高飞机增雨作业的效率和质量。

1.选取样本资料

从我国飞机增雨作业的基本情况来看，在旱情发展，非常需要雨水的状态下进行人工增雨的情况占了很大比例。但是结合现如今人工降雨相关研究成果来看，在这样的条件下进行人工增雨效果并不能够达到预期。而飞机增雨作业的条件充分满足之后，增雨的必要性又会削弱，所以飞机增雨作业的天气条件分析显得尤为重要。为了从过去的经验中分析出最佳的短期天气条件，需要选择合适的样本，本人选择了1990～2020年间4月到9月的降水过程普查结果中的部分样本作为分析研究的对象。

2.分析降水过程的水汽条件

飞机增雨与自然降雨之间存在明显的区别，飞机增雨一般需要应用到制冷剂，或者使用人工冰核，并且需要将其播撒到稳定性层状云中，在云中出现冰相，促进雨滴的转化，继而形成降雨。自然降雨则主要是依靠水汽输送和水汽符合上升的作用。飞机增雨作业的短期天气条件之一就是云中水汽的多少，确定了这一点之后结合所选择的样本分析水汽条件便有了明确的目标与方向。中低层大气是产生降水的水汽来源处，因此选择了850hPa和700hPa的水汽状况作为分析对象。通过分析发现这一时期的700hPa水汽与孟加拉湾有关，水汽输送带的宽度以及输送的时间与850hPa水汽相比存在相似之处，两者的水汽输送带宽度都在10个经距（纬距），水汽输送会在降水之前产生，时间在24小时到36小时不等。分析这些数据能够发现暖湿气流是空气湿度增加的重要原因，空气湿度增加则降雨的条件基本达成。对比850hPa与700hPa的天气情况，能够发现此时的空气湿层厚度达到了降雨的标准。不过综合分析我国的地理气候环境则需要考虑地面东路冷空气势力的作用。某市处于我国中原地区，经常受到高压底部的偏东或者处于东北气流中，无法对湿度产生明显的作用。由于受到了黄海、渤海等海域的影响，西南暖湿气流被明显提升，湿度却没有变化。最终从统计数据中看出，某市人工增雨的天气条件之一就是孟加拉湾、南海等的暖湿气流形成期间，这时气流中的水汽含量能够达到预期。

3.分析飞机增雨作业预报指标

3.1 500hPa形势分析

飞机增雨的效果受到了作业环境的影响。构成作业环境的因素有很多，最重要的是云系中的水汽含量，针对性地观察云系中的发展情况，便能够掌握特定天气形势，为飞机增雨作业做好充分准备。某市春秋季节都存在一定程度的降水，一般情况下便可以结合有效天气数据确定飞机增雨计划。背景场的大小对降水存在一定的影响，分析飞机增雨作业预报指标的时候需要充分考虑。分析春秋季某市的降水数据能看到其处于小雨到中雨的降水状态中，降水整体趋势趋于稳定。由于24小时内的500hPa环流形式存在不同的特点，缺乏稳定模式，需要单独分析。季节对飞机增雨作业的短期天气条件影响非常大，副高的位置在这一条件下位置发生了偏移，除了偏南、偏东的位置。本文研究分析所选择的样本中10%的降水都不再受到副高位置的影响。另外所选择的样本中受到经向环流的情况较少。某市在经向环流作用下产生的降水一般需要沿海脊出现，此时高原上的大槽处于发展状态，或者南支出现了低槽运行，能够及时向某市上空输送水汽，达到降水的目的。除了上述两种情况之外，纬向环流也相当重要，纬向环流属于平直西风环流，在发展过程中扰动明显，继而发展成为小槽，某市降水因此产生。当上游出现了低槽的时候降水也会产生，因为某市容易受到河西走廊、高原以及东部海域的影响，出现低槽、扰动的概率相对比较高，能够在24小时内形成降水条件。结合以上全部情况来看，某市在未来24小时的降水情况受到了上空槽形成与发展情况的影响，槽发展越好越是能够产生降水。而如果出现了中纬度环流，而且满足平直西风的条件时则会加大扰动的概率，继而增加降水的概率。

3.2 700hPa形势分析

春秋季稳定性降水同样受到了多方面的影响，而从所选择的样本数据分析结果来看，主要是700hPa水汽输送、影响系统两个方面。本文为了分析结果的准确性，根据700hPa形势场的特征划分了低槽、偏南气流、切变线等三种情况，如此便提高了分析降水成因的精确性。某市的经度、纬度区域内风场达到了四站，并且处于连片的状态，以此为基础可以分析出一槽线，槽前以及槽后分别有两站，分别受到了西南风和西北风的影响，可以将其确定为低槽型。同样按照这样的标准分析切变线，则能够看到切变线南侧两站各自受到了西南、东南风的影响，而北侧与南侧相反。有利于实施飞机增雨作业的条件较多，而降水性层状云类型属于最重要的，而且需要观察云层的垂直分布情况，确定其特征之后，进一步分析云中液态含水量的垂直分布特征。垂直云含水量的高低受到了西风槽、冷锋、回流等的影响。观测降水性层状云中冰晶平均浓度可以应用2D-C探头，以达到较高的准确性。在700hPa形势下云内冰晶浓度会不断地变化，而且受到了天气、云顶温度、高空催化云的情况的影响会处于不断变化的状态中。结合某市近年来的飞机增雨作业的短期天气条件来看，冰晶浓度低于30个的占了88%，具有分析对比的价值和意义。

3.3 飞机增雨作业的短期天气条件综合分析

人工降水发挥最大作用的前提条件是所在地区的自然云已经具备了降水的可能性，并且在准备人工降水之前已经接近降水了。飞机增雨属于人工降水中的一个主要方式，需要耗费一定的成本，因此需要重视短期天气条件的勘测。从自然降水的性质来看，变率非常大，而且即使通过飞机增雨也无法与自然降水的降水量之间进行对比，整体上的降水量比较小，所以确定飞机增雨效果的时候就会遇到各种各样的问题。飞机增雨增加的降水量并不能够得到准确预估，检验飞机增雨效果的关键是测定实际降水量。在飞机增雨作业的短期天气条件分析预测技术相对比较落后的时期，回归统计法应用频率非常高，能够通过对比即将飞机增雨作业地区以及不受增雨作业影响地区的数据进行对比，最终确定自然可能降水量，并与实测降水量对比，最终确定人工降水的效果。

飞机增雨作业的效果在云，其他条件的制约下效果很难预估，通常在各方面的条件均基本达到预期之后，飞机增雨作业的效果相对较好，相反则会出现负效果。采用冷云催化的方式时，冰晶浓度会发挥最大的作用，估算降水粒子的浓度需要应用实测资料以及具体的理论。这种方式的增雨效果要想达到预期，需要在冰晶浓度达到了1个/升的标准之上。实测自然云的时候如果发现其冰晶浓度没有达到标准，存在降水效率低下的问题时则要选择其他时间进行降雨，或者在过冷却部位使用成冰催化剂，促使冰晶浓度增加。当人工冰晶浓度增加之后，降水量不断增加，气流进一步作用之后降水的分布会发生变化。进行冷云催化需要具备一定的条件，其一是云中的温度条件。云中温度最低的地方是云顶，可以将其确定为自然冰晶浓度参数。

如果飞机增雨作业采用暖云催化的方式，则指的是要在温度高于零摄氏度的云里播撒催化剂，从而增加暖云中的云滴，云滴越大降水过程越容易推进。如果使用动力催化的方式，则主要是让云中产生冰晶，增加降水可能性。动力催化的方式在20世纪60年代开始应用，近年来取得了非常大的进步。云内外存在明显温差，因此会形成浮力促使积云上升气流速度增加，云体在这样的状态下不断地扩展，因为生命期被延长了，云体内的水分总量会不断增加，降水量便会增加。

4.分析物理量场诊断与预报指标

从典型的天气图上可以发现具体的指标，既然分析的是短期天气条件，则需要考虑48小时或者36小时内700hPa的天气图，但是从数据来看降水的特征量并不能够看出。将时间缩短到24小时之后，则可以初步发现特征量。进一步缩短时间到12小时的天气图上，便能够看到明显的降水形式。为此，进行飞机增雨作业则需要考虑增雨作业准备工作需要的时间，12小时内准备作业最佳，如此才能够避免增雨作业失效。通过数值预报产品弥补天气图预报指标的缺陷，常用的包括物理量场预报，以及欧洲中心常用的形势预报。结合当前的情况来看，更加适用T106物理量场。飞机增雨作业的重要条件是水汽条件，所以选择的物理量需要与水汽条件相适应，以提高分析结果的准确性。各个物理量如果不能够同时达到标准，则无法令降水效果达到预期。利用这一物理量场分析水汽量的分布，确定降水落区，增强飞机增雨作业的效率。数值预报产品提供的预报范围在一到五天内，观察其是否存在降水可能性，结合天气图指标便可以提高降水预报的准确率。天气变化非常快，而且不同季节的天气变化速度有所差别，进行飞机增雨作业的短期天气条件分析的时候需要获得可信赖的预报信息，并且要在实践应用中不断地完善。只有在有了稳定性降水条件之后，人工增雨飞机的作业目标才能够实现。本文针对所选择的降水个例进行了全面分析之后确定了某市最佳的飞机增雨作业短期天气条件，即500hPa某市上游低槽或者纬向环流的时候，这种条件下的700hPa存在低纬度暖湿气流在某市境内辐合情况，某市地面的东到东北风明显，空气相对湿度达到了≥60%。

5.结束语

综上所述，飞机增雨作业的短期天气条件分析需要应用正确的分析软件与工具，并且需要确保天气图分析的准确性。从天气图中分析出飞机增雨最佳的指标，需要融合实践经验，给人工增雨飞机提供更充分的准备机会。水汽复合、湿度等条件均达到了最佳状态时，成云致雨的区域越容易出现，从而能够为飞机增雨作业区的确定形成有利的条件，结合这些因素针对预报指标优化完善显得尤为重要。