石河子垦区人影防雹发展及分析

（石河子气象局，新疆石河子市，832000） 刘 辉 朱蓉慧

（吉木乃气象局，新疆吉木乃县，836800) 孙硕阳

石河子垦区地处新疆天山北坡带中部，古尔班通古特沙漠南缘。夏季炎热，蒸发量大，光热资源丰富。平均海拔高度450.8m，属于干旱和半干旱地区。地形主要特点为:南部为山地，北部为沙漠，东边有玛纳斯河，西边有奎屯河。中间是平原、绿洲、河流、水库等。由于特殊的地理位置、地形和地貌特征，地表条件不均，很容易产生不均匀的下垫面，大气不稳定程度增加，十分有利于冰雹、雷暴、强降水、大风等灾害性天气强对流天气形成[1-2]。

1 资料来源

本文资料来源为石河子气象局气象观测资料、《石河子统计年鉴》、《石河子气象年鉴》、灾情实地调查。

2 人工影响天气防雹工作阶段划分

第一阶段（1977年以前）：石河子垦区未开展人工防雹工作时期；第二阶段（1978～1990年）：防雹作业靠肉眼观察，以土炮、土火箭等方法进行作业期；第三阶段（1991～2007年）：以711 雷达雷达观测对流云，37 高炮开展防雹作业工作时期；第四阶段（2008～2015年）：以新一代多普勒天气雷达观测产品人影指挥（2007年7月1日石河子新一代多普勒天气雷达投入业务运行，处于雷达产品分析应用于人影防雹融合期，故从2008年开始计入第四阶段。），高炮、火箭作业方式时期。第五阶段（2016～至今）：以新一代多普勒天气雷达观测产品人影指挥，火箭联防作业时期。本文侧重分析第四阶段和第五阶段。

3 石河子垦区人工影响天气防雹工作

1978年石河子垦区开始开展人工防雹工作以来，随着天气监测设备更新使用，作业的科学水平不断提高，作业工具逐步改进，作业规模不断扩大，取得了显著的经济效益和社会效益。

人工影响天气的科技水平和业务能力，在新一代多普勒天气雷达基本气象探测业务体系基础上，利用新一代多普勒天气雷达观测产品，可以不间断进行监测天气变化。通过对流云回波强度、回波形态、回波顶高度、回波的范围、径向速度、谱宽等数据进行分析，判断是否为冰雹云。由新一代多普勒天气雷达实时监测对强对流回波移动路径进行研判分析。新一代多普勒天气雷达为石河子垦区人影防雹作业条件监测、强对流天气发展、运动路径预判、预警准确率大幅提高。李斌分析火箭与高炮人工防雹作业方法，冰雹云冰雹生成的初级阶段，应尽可能用火箭作业，通过AgI 催化作用提前产生降水，或争食云中含水量，抑制产生冰雹，使其降落过程中融化或成为软雹[3]。增雨防雹火箭作业系统具有携带催化剂量大、播撒路径长、成核率高、发射高度高、便于操作、流动性较强等诸多优点[4]。石河子垦区防雹区域主要在准噶尔盆地绿洲平原地带，垦区各团随着通连公路建设，交通日益发达。车载火箭作业更能发挥机动性移动性强，相对距离联防作业支援能力突出的优势。运用新一代多普勒天气雷达的监测能力，火箭作业成核率高，作业高度大，安全性好的特点，通过车载火箭作业点前置在冰雹云冰雹生成的初级阶段进行作业，有效抑制对流云冰雹发展，同时提前进行人影防雹作业有效的增加了单位面积降水量。

4 石河子垦区使用车载火箭一次防雹案例

4.1 石河子莫索湾片区强对流天气概况

2017年6月26日下午，石河子莫索湾片区出现多单体对流天气。此次对流过程强度强、面积大、持续时间长，石河子垦区罕见。莫索湾片区各团进行了5d人影防雹联防作业。

4.2 环流背景和成因分析

在850～700hpa 上，从伊犁河谷至北疆沿天山一带长时间维持一条西北—东南向的切变线，切变北侧为冷平流，南侧为暖平流，使得这一地区的大气长时间处于不稳定状态下。高低空急流将阿拉伯海的水汽向新疆输送，从而随着低压槽的东移，槽前正涡度平流增强了低层切变线附近的辐合上升，激发了不稳定能量释放，导致了莫索湾片区强对流天气的产生。受北方冷空气和中低纬暖湿空气的结合，高低空急流、低空切变线以及地面中尺度辐合是此次局地强对流天气主要影响系统；造成莫索湾片区强对流天气的主要因素有充足的水汽、强烈的上升运动、高低空急流、地面辐合；强对流区中低层均为强上升运动区，并随高度的增高向北形成了斜升气流，这种斜升气流有利于强降水的发生；降水回波强度强、时间长，是形成莫索湾片区强对流的有利因素。

4.3 石河子新一代多普勒天气雷达组合回波特征

2017年6月26日下午14 时，在距莫索湾西北方向30 公里处出现强度和范围迅速增大的多强对流单体，回波顶高、回波强度、强中心高度、垂直累积液态水含量等均明显跃增。多强对流单体开始由西向东朝莫索湾片区北部移动，17 时33 分转向由北向南移动，一直盘旋在莫索湾片区。此天气，石河子天气雷达组合回波一度显示（图1），云顶回高度达到15000m，强中心回波高度9000m，强中心回波强度达到57dbz。

图1 石河子天气雷达组合回波

4.4 指挥及联防作业情况

此次天气过程，石河子人影办进行了实时雷达跟踪观测，下午发现对流天气，及时通知此对流天气可能影响到的团场做好防雹作业准备，150 团将流动作业火箭车开赴前沿20～30km 作业区域，各团场人影办第一时间做好人影防雹的各项准备。15:30 时强对流单体进入150 团的作业区域前沿，150 团先后进行了持续大剂量的作业，使强对流的能量和水汽得到了有效的释放，遏制了强对流发展。由于高空水汽输送与低空能量的辐合，使强对流时而减弱，时而加强，莫索湾片区各团进行了联防作业，维持时间长达5d。通过提前作业和联防作业莫索湾片区共作业人影火箭弹629枚。通过实地的调查，此次强对流天气没有给各团场造成灾害，莫索湾片区仅150团个别连队见密度较小的大雨加软雹。人影防雹同时使空中水资源得到有效利用，莫索湾片区普遍有中量降水。在增水抗旱、防雹减灾、生态环境修复和保护、促进人与自然和谐发展，等方面发挥积极作用[5-6]。此次人影作业效果较为显著，见表1。

表1 2017年6月26日莫索湾防雹作业情况表

5 石河子垦区防雹概况分析

石河子垦区2006年开始配备车载火箭，到2011年高炮与车载火箭相配合人影防雹作业。根据高炮与车载火箭的性能优缺点对比，2012年石河子垦区逐步由高炮向车载火箭作业的火器更替，逐步淘汰高炮作业，实施火箭作业，截止2015年石河子垦区停止高炮作业，全部使用移动火箭车辆作业，完成了作业方式的更新，使人工影响天气作业队伍安全作业和临场机动指挥能力得到了大幅提升。

通过对2008～2021年的石河子垦区人工影响天气防雹作业情况统计进行分析对比（见表2），2008～2012年石河地区的因冰雹天气造成的农业损失相对较多，2012年、2017年石河垦区冰雹日数最多，为12d。2017年对流天气强度、频次与冰雹天数呈正相关。作业火箭弹数量约为2018年～2021年平均用弹量的2倍。通过多年新一代多普勒天气雷达对天气监测、人工车载火箭防雹作业磨合，石河子垦区遭受的冰雹灾害不断减少，2018～2021年，及时防雹指挥、作业得当、强对流天气相对较弱，4年总计冰雹日数为3日。

表2 2008年-2021年石河子垦区冰雹日数、强对流天气次数统计表

6 结语

石河子垦区通过新一代天气雷达监测对流天气，车载火箭替代高炮，提前作业进行人影防雹工作，经过实际检验切实可行。使用车载火箭人影防雹作业，在空中水资源得到有效利用方面亦功不可没，随着社会发展，天气监测装备升级、作业方式更新，“科学作业”、“精准作业”能力将不断提升，为垦区农业的丰产丰收，促进地方经济高质量发展发挥重要作用。