人工降雨防旱作业方案设计透析

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利用火箭进行人工增雨作业时，AgI是按火箭弹的抛物线弹道轨迹在云层中播撒的，播撒后在云层中形成一条线柱状催化带，播撒高度和距离随着弧形弹道轨迹的变化而变化。播撒完成后，火箭降落伞自动弹出并打开，带着弹体缓慢降落。整个播撒过程可以看见一条弧形的弹道催化带(烟雾带)，播撒是在移动中完成。播撒起始高度可通过调整发射架的射角来完成，射角越高，起播点和播撒最高点的高度都会增加，始播点和终播点之间的水平距离相应减少。不同发射仰角对应的各播撒参数见表1［18］。在实际开展人工增雨作业时，要考虑云顶高度、云中0℃层高度、云体的水平尺度、云中液态水含量、以及云中上升气流的分布等，选择适当的射角、方位和作业时机，尽可能将AgI播撒到最有效的区域，避免部分催化剂逸出云体，导致在云外无效播撒。增雨作业催化剂桂林的人工增雨都是采用冷云催化技术，即通过在云中负温区播撒AgI，增加冷云的凝结核，增加云中水汽转化为雨滴降到地面的效率。AgI为冷云成冰核，催化过程的有效冰核数量与环境温度有关，云中温度在－4℃～－20℃范围内，核化率最大。比较理想的作用温度范围在－6℃～－12℃区域。当AgI在这个高度层内播撒就能够更好的发挥AgI的成冰核作用，

夏秋季作业方案

积雨云特征夏秋季节地面及近地层温度高，对流容易发展，即夏秋季节的降水主要产生于积雨云系。由于对流的作用，积雨云层发展深厚，云中对流旺盛，含水量大，且含大量的过冷水，为火箭作业催化提供了较好的条件。但积雨云系一般是水平尺度小，垂直厚度大，生命周期短，阵性降水为主，强度虽大，但分布不匀。根据这些特点，增雨作业的时机选择非常关键。积雨云从发展到消亡，一般可以分为3个阶段，即初生阶段、发展成熟阶段和消散阶段。初生阶段以上升气流为主，从积云底部到顶部均为上升气流，上升气流一般在云底较小，到云中上部达到极大;发展成熟阶段云体移动前方仍以上升气流为主，云体移动的后方盛行下沉气流;到了消散阶段，云体上下基本都以下沉气流为主。因此，为有效增雨，保证AgI直接进入云中上升气流区，并达到相应的数浓度。选择积雨云增长阶段是人工催化的最好时机，作业时要尽可能把AgI播撒到上升气流强、含水量丰沛的区域，一般情况是选择发射方向对准云体移动的前部上升气流的人流区域进行作业［19－20］。作业条件分析夏秋季节以对流云降水为主，0℃层高度较高，一般都在5km以上，对流云层厚，一般不容易打穿，所以作业仰角选择尽量偏高，但由于桂林上空，飞机比较多，受空域管制的限高，一般选用60°～70°的作业仰角为好。要注意尽可能作业到上升气流区，利用上升气流带动AgI上升到0℃层以上高度。根据对流云前方多为上升气流的特点，夏秋季节注意选择对流云作业，认真分析雷达回波的演变，选择回波单体移动的前方作业［18］。一般要考虑雷达回波强度在30～40dbz的范围，回波顶高度在9km以上，由于播撒的催化剂不可能全部到达0℃层高度，所以作业用弹量要比冬春季节增加。作业实施方案根据桂林多年人工增雨作业情况的效果检验，比较成功的作业方案可以总结为:根据抗旱工作的需要，密切监视天气雷达的降水回波演变，如果有30dbz以上强度降水回波可能影响作业区，作业人员立即做好作业的准备，填装好火箭弹，一般每次填装4枚，将发射架仰角调到62°，方向对准降水云团移来的方向，降水回波进入影响区域，立即申请作业。作业时，每发射一枚火箭弹，将发射架仰角调高2°，即采用垂直扇形发射。因为空域批准的时间限制，调整发射方位需要时间长，难度大，所以选择调整发射仰角容易。发射完4枚火箭弹，如果需要继续作业，则需要重新准备，另行申请作业。

冬春季作业方案

作业条件分析冬春季节，桂林地区基本上是受冷空气影响，以层状云降水为主，由于层状云中对流发展不强，云体的垂直厚度较薄，0℃层高度在3700～4500m之间。受大尺度天气系统的影响，云系范围较大，云层稳定，云内含水量虽然较小，但地面降水量分布均匀，持续时间较长。表现在雷达观测资料图上，回波顶高较低，一般低于10km，回波强度在25～35dbz之间，覆盖面积较大，分布均匀。研究表明:这类过冷云中无冰晶时，它是稳定的，一旦云层中出现了冰水共存状态，就会产生蒸凝过程，发生冰水转化。人工增雨催化剂(AgI)的作用就是制造冰晶，破坏层云的稳定结构。由于层状云中上升气流速度较小，不可能由上升气流将AgI带到过冷水集中区，所以催化播撒层高度应尽可能高些，以提高增雨效率。但又由于云层较薄，过高作业播撒很可能播撒到了云顶以外，形成无用播撒，统计计算表明，桂林地区冬春季节作业仰角选用55°～62°为宜。作业操作方案根据桂林历年冬春季节抗旱增雨工作的总结，冬春季节人工增雨作业方案可以个归纳为:加强对天气雷达的降水回波演变资料的分析，如果有25dbz以上强度降水回波可能影响到作业区时，作业人员应做好作业的准备，填装好火箭弹，一般每次填装2枚，将发射架仰角调到58°，方向对准降水云团移动的来向，降水云团进入影响区域，地面开始产生降水，组织申请作业，作业时，每发射一枚火箭弹，将发射架发射方位调整2°，即采用水平扇形发射。发射完2枚火箭弹，观察作业效果，如果作业效果比较好，作业条件继续存在，则需要继续作业，工作人员重新准备，另行申请作业。

人工增雨作业的一些讨论

增雨抗旱也应该未雨绸缪真正进入干旱的时候，降水云系很少，人工增雨作业的机会也很少，靠人工增雨来解决旱情，作用非常有限，这时的人工增雨只是一种不得已而为之的辅助手段。如果水利设施较好，蓄水能力较强，在干旱还没有开始的降水多发期进行人工增雨作业，效果要比干旱已经发生时的作业好很多。为此，各地不要过度依赖人工增雨手段来抗旱，而应积极发展水利工程，在旱季开始前开展增雨作业，增加各地的蓄水，采取综合措施，应对干旱［1］。抗旱作业一定要安全第一人工增雨作业是一项技术性很强的工作，要保证发挥增雨作业的效果，作业时机的把握、作业云体的选择、作业方位的确定，都需要严格的限制。同时，由于空域的安全、周边群众的安全也是首先要保证的因素，所以，真正的人工增雨作业，要受到很多方面的限制，不能完全按照理论上的要求进行。对具体作业点、作业时机、作业方位的选择，首先要考虑安全，在安全有保障的前提下，科学选择作业方位和作业时机，争取最大的社会和经济效益。

小结

全球气候变化，干旱发生越来越严重，人工增雨作为抗旱的一项重要手段，越来越受到政府和群众的重视，应该采取综合措施，积极应对干旱。桂林地区的人工增雨作业采用WR-98火箭作业系统，通过在云中播撒AgI冷云催化剂，提高云中水汽转换成雨滴的效率。桂林地区冬春季节人工增雨作业对象以层状云系为主，云层薄、范围宽，0℃高度层相对较低，可以采用较低仰角，水平扇形作业发射。夏秋季节，对流云系发展旺盛，0℃高度层约在5km以上，作业仰角相对要高，以垂直扇形作业发射为主，尽可能作业到云系移动的前方的上升气流区域，通过上升气流的作用，将AgI催化剂带到－4℃以上，充分发挥AgI成冰核的作用。人工增雨作业实施要安全生产第一，根据作业点的具体情况，科学合理选择作业时机、作业方位等，社会效益和经济效益统筹兼顾。

作者：白先达 张雅昕 杨经科 单位：桂林市气象局