寧瑞斌，紀(jì)凡華，于金源，張義豪

（1. 聊城市氣象局，山東 聊城 252060；2. 山東省氣象科學(xué)研究所，濟(jì)南 250031；3. 陽谷縣氣象局，山東 陽谷 252300）

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2014年9月14日聊城人工增雨效果分析

寧瑞斌1，紀(jì)凡華1，于金源2，張義豪3

（1. 聊城市氣象局，山東 聊城 252060；2. 山東省氣象科學(xué)研究所，濟(jì)南 250031；3. 陽谷縣氣象局，山東 陽谷 252300）

摘要：為檢驗(yàn)高炮、火箭人工增雨作業(yè)效果，采用多輪人工增雨作業(yè)方法和區(qū)域?qū)Ρ确治龇椒ǎ瑢?014年9月14日聊城地面人工增雨作業(yè)情況和效果進(jìn)行初步分析。結(jié)果表明：在有利的天氣背景和及時(shí)作業(yè)的情況下，采用區(qū)域?qū)Ρ确治龇椒▽ψ鳂I(yè)后3h雨量進(jìn)行效果檢驗(yàn)，聊城西部和東北部兩個作業(yè)區(qū)，相對增雨分別達(dá)到24.44％和18.38％。

關(guān)鍵詞：人工增雨；作業(yè)效果；檢驗(yàn)

資助項(xiàng)目：山東省氣象局科研項(xiàng)目“地面人工增雨效果評估技術(shù)研究”（2013sdqxz06）資助

引言

2014年夏季山東全省平均降水量為261.9mm，較常年偏少34.6％[1]，聊城也不例外。在旱情持續(xù)發(fā)展后，9月14日聊城出現(xiàn)連續(xù)3天的降雨過程。聊城人工影響天氣辦公室對降雨天氣進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，并適時(shí)在莘縣、陽谷、高唐、冠縣、東阿、茌平等縣實(shí)施多輪高炮、火箭人工增雨作業(yè)，取得較好的增雨效果。此文在對降水過程天氣形勢、作業(yè)條件和作業(yè)時(shí)機(jī)分析基礎(chǔ)上，采用區(qū)域?qū)Ρ确椒▽@次作業(yè)效果進(jìn)行簡要分析，以期總結(jié)這次人工增雨作業(yè)技術(shù)方法和經(jīng)驗(yàn)，提高地面增雨作業(yè)決策和效果評估技術(shù)水平。

1 天氣形勢

2014年9月14日08時(shí)500hPa高空形勢場（圖1a）上高緯度地區(qū)存在高空冷渦，中心處于黑龍江與內(nèi)蒙古交界處。槽線往南一直延伸到河套地區(qū)，貝加爾湖上空有一個低溫中心，溫度槽落后于高度槽，槽后有冷平流，冷渦在向東移動過程中加強(qiáng)。低槽在東移的過程中冷空氣向東南方向擴(kuò)散，影響華北地區(qū)，給山東帶來降水。副熱帶高壓控制我國長江以南大部地區(qū)，山東處于副熱帶高壓邊緣的西南氣流帶中。9月14日20時(shí)，500hPa圖上冷渦中心范圍擴(kuò)大，但中心氣壓變化不大，槽線南端到達(dá)華北平原山西省境內(nèi)。此次過程冷空氣往南擴(kuò)散的勢力較弱，速度較慢，在副熱帶高壓北抬過程中，山東處于其西南氣流中，天氣形勢變化不大，降水得以持續(xù)。

2014年9月14日08時(shí)850hPa圖上看（圖1b），冷空氣主體在東北，魯西受切變線控制。14 日20時(shí)，切變線南移。對比前后形勢場可以看出，在系統(tǒng)移動過程中，低層切變線有利于冷暖空氣的輻合，是產(chǎn)生降水的重要動力條件。同時(shí)，切變南側(cè)水汽輸送穩(wěn)定，這種有力的低層水汽輸送和動力抬升是聊城產(chǎn)生持續(xù)性降水的重要條件。

圖1　2014年9月14日08時(shí)500hPa（a）和850hPa（b）形勢場

9月14日08時(shí)章丘站探空圖（圖2）可見，零度層高度約在4000m，零度層以下至700hPa存在干層，700～850hPa和600～350hPa為飽和層，但近地面濕度條件較差。K值為25℃，沙氏指數(shù)為6.78，CAPE值為0，所以降水之前，在魯西北上空不穩(wěn)定能量不強(qiáng)，產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣的可能性較小，降水強(qiáng)度較小且變化不大。

圖2　2014年9月14日08章丘站探空圖

從地面圖演變上看，9月14日08時(shí)（圖3a），大陸高壓系統(tǒng)延伸到河北中部，山東南部地區(qū)受地面倒槽影響，華北南部有高溫高濕的條件。11時(shí)（圖3b），冷空氣往南擴(kuò)散，1017.5hPa等壓線到達(dá)河北南部，但地面倒槽位置不變，冷空氣南壓。魯西北上空濕度上升，有利于水汽凝結(jié)。14時(shí)（圖3c），冷空氣位置變化較小，地面倒槽減弱南移。17時(shí)（圖3d），冷鋒到達(dá)魯中，地面倒槽處于安徽境內(nèi)?？梢姡舜谓邓^程中，最有利的降水條件和人工增雨條件出現(xiàn)在冷鋒過境魯西北的14—17時(shí)，冷空氣往南擴(kuò)散速度較慢，也說明冷空氣較弱，有利于產(chǎn)生穩(wěn)定的降水。

圖3　2014年9月14日08時(shí)（a），11時(shí)（b），14時(shí)（c），17時(shí)（d）地面形勢圖

2 作業(yè)效果分析

聊城市人工影響天氣辦公室實(shí)時(shí)分析衛(wèi)星、雷達(dá)和地面加密雨量資料，根據(jù)回波發(fā)展演變動態(tài)，及時(shí)組織聊城市莘縣、高唐、陽谷、茌平等縣進(jìn)行高炮、火箭人工增雨作業(yè)。這次作業(yè)從14日14:26開始至16:36結(jié)束，動用高炮10門次，火箭發(fā)射架7部次，發(fā)射炮彈108 發(fā)，火箭彈28枚。作業(yè)高度在4300m左右（表1），其中張魯、大王寨、定水、劉集4個作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行兩輪次作業(yè)。按照模擬的高炮作業(yè)效果，每輪作業(yè)宜采用20發(fā)炮彈為宜[3]。由于聊城高炮和火箭作業(yè)點(diǎn)安全射界范圍較小，每輪作業(yè)發(fā)射了10發(fā)炮彈和2～4發(fā)火箭彈。

由于自然降雨變率較大，人工增雨效果檢驗(yàn)存在很大難度。對人工增雨作業(yè)效果一般采用線性回歸分析方法[2]，但由于區(qū)域雨量站歷史資料年代較短，此文采用區(qū)域?qū)Ρ确椒ǚ治鲞@次作業(yè)效果。

2.1 聊城西南部人工增雨作業(yè)效果分析

9月14日14:26時(shí)濟(jì)南多普勒雷達(dá)顯示作業(yè)區(qū)里回波較弱、面積也較?。▓D 4a），從其后的雷達(dá)回波圖看，云系處于發(fā)展加強(qiáng)階段；這時(shí)，張魯、莘亭、大王寨和定水4個作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行了作業(yè)。此后，回波繼續(xù)向東北方向移動。作業(yè)間隔1h后，在15:26雷達(dá)圖上（圖 4b）有多塊較強(qiáng)的回波，一塊在張魯附近，約30～35dBZ。另一塊在十八里鋪附近，中心達(dá)35～40 dBZ，適合進(jìn)行人工增雨作業(yè)。聊城人影辦及時(shí)申請空域，15:34組織開展了第二輪作業(yè)，對這兩塊較強(qiáng)回波進(jìn)行了催化，此輪作業(yè)時(shí)機(jī)掌握比較及時(shí)。兩次作業(yè)共發(fā)射炮彈60發(fā)，火箭彈11枚（表1）。

圖4　2014年9月14日14:26（a），15:26（b）濟(jì)南多普勒雷達(dá)圖

表1　2014年9月14日聊城西南部地面人工增雨作業(yè)表

從圖2探空曲線可知，作業(yè)區(qū)盛行西南風(fēng)。作業(yè)區(qū)西南為外省區(qū)域，為了防止作業(yè)區(qū)污染對比區(qū)，在作業(yè)區(qū)南面選取對比區(qū)，影響區(qū)與對比區(qū)的位置如圖5所示。影響區(qū)面積為1631.0km2，對比區(qū)面積為1531.58 km2。采用區(qū)域?qū)Ρ确椒ü浪悖瑑奢喿鳂I(yè)對比區(qū)平均降雨量為14.2 mm，影響區(qū)平均降雨量為17.67mm，絕對增雨量為3.47mm，相對增雨24.44％，總增雨量為5660000m3。

圖5　2014年9月14日15—17時(shí)降雨量（單位：mm）（圖中紅正方形是高炮作業(yè)點(diǎn)位置，藍(lán)正方形是火箭作業(yè)點(diǎn)位置）

2.2 聊城東北部人工增雨作業(yè)效果分析

9月14日15:32濟(jì)南雷達(dá)圖（圖略）顯示，位于聊城東北部的高唐、茌平一帶有30～40dBZ的降雨回波。聊城降雨辦在15:34—16:36組織高唐和茌平縣共7個作業(yè)點(diǎn)5門高炮和7部火箭進(jìn)行了人工增雨作業(yè)。作業(yè)共發(fā)射炮彈48發(fā)，火箭彈5枚（表2）。在作業(yè)區(qū)盛行西南風(fēng)的環(huán)境場中，為了防止作業(yè)區(qū)污染對比區(qū)，在作業(yè)區(qū)上游選取對比區(qū)，影響區(qū)與對比區(qū)的位置如圖6所示。對比區(qū)面積為1405.26km2，影響區(qū)面積為1389.3km2，經(jīng)分析估算，對比區(qū)平均降雨量為6.42mm，影響區(qū)平均降雨量為7.6mm，絕對增雨量為1.18mm，相對增雨18.38％，總增雨量為1640000m3。

表2　2014年9月14日聊城東北部地面人工增雨作業(yè)表

圖6　2014年9月14日16—18時(shí)降雨量（單位：mm）（圖中紅正方形是高炮作業(yè)點(diǎn)位置，藍(lán)正方形是火箭作業(yè)點(diǎn)位置）

3 小結(jié)

（1）此次過程，聊城受高空槽和低層切變線影響，冷暖空氣輻合強(qiáng)、水汽輸送穩(wěn)定，降水持續(xù)時(shí)間長且比較穩(wěn)定，這種天氣形勢有利于進(jìn)行地面人工增雨作業(yè)。

（2）此次地面人工增雨作業(yè)采用兩輪作業(yè)方法，兩輪作業(yè)與只進(jìn)行一輪作業(yè)相比，對影響區(qū)催化的時(shí)間相對長，作業(yè)效果相對好。在空域條件允許的情況下，地面人工增雨作業(yè)應(yīng)多采用多輪作業(yè)方法，每輪作業(yè)間隔以15～30min為宜。

（3）這次聊城地面人工增雨作業(yè)指揮得當(dāng)，作業(yè)及時(shí)。采用3h雨量對聊城西部和東北部兩個作業(yè)區(qū)進(jìn)行增雨作業(yè)效果檢驗(yàn)，估算相對增雨分別達(dá)到24.44％和18.38％。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：寧瑞斌（1975—），女，山東莘縣人，助理工程師，主要從事人工影響天氣工作。

收稿日期：2014-12-18

中圖分類號：P481

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1005–0582（2016）01–0018–05