黃建勛 李金鳳 鄭春秋

(福建省上杭縣氣象局,福建 龍巖 364200)

通過分析上杭縣2016—2020年的氣象資料發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)?—6月出現(xiàn)冰雹天氣的日數(shù)呈增多趨勢(shì)，冰雹是強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)劇烈發(fā)生發(fā)展的結(jié)果，其影響范圍較大，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。人工影響天氣是為避免或減輕氣象災(zāi)害，合理利用氣候資源，在適當(dāng)條件下通過科技手段對(duì)局部大氣的物理過程施加人為影響，實(shí)現(xiàn)增雨(雪)、防雹、消雨、消霧、防霜等目的的活動(dòng)。冰雹天氣過程常伴隨強(qiáng)雷電、短時(shí)強(qiáng)降水、大風(fēng)及局地小冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣過程。每次人工防雹作業(yè)必須樹立“人民至上、生命至上”的理念，將安全管理工作做好做實(shí)做細(xì)。因?yàn)閷?duì)空發(fā)射火箭彈時(shí)若有操作失誤或管理細(xì)節(jié)疏漏，就有可能發(fā)生安全事故，給人工影響天氣工作帶來巨大的負(fù)面影響，所以必須梳理好人工影響天氣作業(yè)流程及相關(guān)注意事項(xiàng)[1]，并在作業(yè)后做好回顧分析總結(jié)，以提高人工影響天氣作業(yè)技術(shù)水平和操作技能，提升防災(zāi)減災(zāi)能力。現(xiàn)對(duì)上杭縣官莊作業(yè)點(diǎn)2021年5月9日一次強(qiáng)對(duì)流天氣條件下所開展的人工防雹作業(yè)進(jìn)行回顧與總結(jié)。

1 出發(fā)前的準(zhǔn)備工作

一般由4人組成人工影響天氣作業(yè)隊(duì)伍，其中現(xiàn)場指揮1名，操作員3名?，F(xiàn)場指揮須為氣象專業(yè)技術(shù)人員并取得人工影響天氣作業(yè)指揮證，操作員須取得人工影響天氣作業(yè)操作證。地面人工影響天氣作業(yè)的火箭系統(tǒng)為BL-1A型火箭作業(yè)系統(tǒng)，其由火箭發(fā)射架、發(fā)射控制器及發(fā)射線組成。目前，上杭縣氣象局采用的發(fā)射架為車載式發(fā)射架，出發(fā)前應(yīng)認(rèn)真檢查發(fā)射架的旋轉(zhuǎn)手柄和BKQF8-8型火箭發(fā)射控制器及發(fā)射線等，確保其狀態(tài)正常。準(zhǔn)備好參加作業(yè)人員的頭盔、雨衣、雨鞋與雨傘等防護(hù)用品，攜帶手機(jī)、GPS定位儀、指南針等設(shè)備和夜間作業(yè)時(shí)照明手電、警示標(biāo)牌，檢查作業(yè)車輛接地與車輛運(yùn)行情況，測(cè)試發(fā)射架每道的電阻阻值并記錄，測(cè)試結(jié)束后將發(fā)控器關(guān)閉。

2 開展人工影響天氣作業(yè)的時(shí)機(jī)與技術(shù)操作

人工防雹大多基于“雹胚增長極限競爭”和“促進(jìn)雹胚形成區(qū)提早降水”的原理展開。雹胚增長極限競爭原理是人工冰晶首先通過凝華和碰凍過冷云滴而長成雹胚，隨后它們?cè)诒⒃鲩L區(qū)不斷爭食過冷云滴，使雹塊數(shù)目增加而每個(gè)雹塊的單個(gè)質(zhì)量不致增大，小雹塊容易在暖區(qū)融化，落到地上的危害也比較小。實(shí)際作業(yè)時(shí)應(yīng)把人工冰晶播撒至云中雹胚形成區(qū)，即單體雹云或新生單體的發(fā)展早期和各類雹云中下部上升氣流核心區(qū)周圍(上升氣流入流區(qū))，因此在作業(yè)過程中對(duì)催化劑量、時(shí)機(jī)和部位的選擇非常重要。促進(jìn)雹胚形成區(qū)提早降水的原理是在云內(nèi)同時(shí)引發(fā)動(dòng)力干擾，包括發(fā)動(dòng)下沉氣流使雹云提前解體或破壞冰雹增長區(qū)的動(dòng)態(tài)平衡流場，使未及長大的冰雹提前降落或激發(fā)多個(gè)小單體的云早期發(fā)展，使局地上空對(duì)流性不穩(wěn)定能量先期逐步釋放，不致積累，并推動(dòng)邊界層空氣形成反饋機(jī)制，與母體云競爭云下水汽，減小單個(gè)多單體強(qiáng)度，減少雹災(zāi)損失，并可增大降水面積。催化作業(yè)時(shí)間選擇潛在冰雹發(fā)展階段的初期，此時(shí)云體回波特征表現(xiàn)為強(qiáng)回波中心位于云體中上部，且位于0℃氣溫高度之上，尤其在初始回波出現(xiàn)到冰雹形成之前這段時(shí)間催化作業(yè)最佳。

從天氣形勢(shì)場分析，5月9日，上杭縣受高空淺槽波動(dòng)及低層南風(fēng)輻合影響，構(gòu)成了一定的不穩(wěn)定層結(jié)，有利于對(duì)流天氣的產(chǎn)生。對(duì)物理量條件進(jìn)行分析，有一定的水汽條件(比濕大于12g/kg)，K指數(shù)為35～38，CAPE能量值為1000～1500J/kg，垂直速度場中高層為負(fù)值，低層為正值，對(duì)流運(yùn)動(dòng)發(fā)展較為旺盛，有可能會(huì)形成冰雹天氣。龍巖人工影響天氣指揮部根據(jù)天氣形勢(shì)發(fā)展下達(dá)人工影響天氣作業(yè)指令，上杭局作業(yè)隊(duì)接到指令后，迅速在微博發(fā)布人工影響天氣作業(yè)公告，并聯(lián)系融媒體中心，讓其在電視臺(tái)節(jié)目上滾動(dòng)播出。作業(yè)隊(duì)根據(jù)天氣趨勢(shì)變化和上級(jí)作業(yè)指令要求，前往倉庫領(lǐng)取一定數(shù)量的火箭彈，倉庫管理員根據(jù)作業(yè)需求分發(fā)一定數(shù)量的火箭彈給作業(yè)隊(duì)，并在人影綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)App進(jìn)行相應(yīng)操作，作業(yè)隊(duì)領(lǐng)取火箭彈后前往作業(yè)點(diǎn)，并在人影綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)App上傳“出發(fā)”信息。到達(dá)現(xiàn)場后，現(xiàn)場指揮員牢固樹立“以人為本，安全第一”的思想，對(duì)作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行準(zhǔn)軍事化管理，在作業(yè)現(xiàn)場附近張貼人工影響天氣作業(yè)公告，在人影綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)App由“出發(fā)”信息更改為“到達(dá)”信息，用指南針確定正北方位和安全射界方位，協(xié)調(diào)操作員的任務(wù)分工。對(duì)現(xiàn)場的氣象要素進(jìn)行觀察與分析，并報(bào)告區(qū)域指揮本作業(yè)隊(duì)攜帶火箭彈的數(shù)量、現(xiàn)場天氣實(shí)況和作業(yè)點(diǎn)安全射界范圍。12時(shí)26分，氣象局發(fā)布雷電黃色預(yù)警信號(hào)，強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展可能會(huì)形成小冰雹，請(qǐng)注意防范?，F(xiàn)場指揮于12時(shí)40分通過手機(jī)軟件和現(xiàn)場情況觀察，作業(yè)點(diǎn)西南方向回波正在發(fā)展[2]，對(duì)流云目前正在發(fā)展并向作業(yè)點(diǎn)快速移動(dòng)，現(xiàn)場風(fēng)力等級(jí)估計(jì)為3～4級(jí)，從其移動(dòng)路徑分析可提前做好作業(yè)準(zhǔn)備，同時(shí)將此情況匯報(bào)給龍巖市局區(qū)域指揮，區(qū)域指揮通過分析基本反射率45～55dBZ(見圖1)、組合反射率50～55dBZ(見圖2)、VIL垂直積分液態(tài)水含量35～40kg/m2(見圖3)等雷達(dá)圖產(chǎn)品，認(rèn)為對(duì)流發(fā)展可能會(huì)形成冰雹天氣，于12時(shí)53分下達(dá)作業(yè)方案：裝彈8枚并按方位角260°，仰角65°(安全射界范圍內(nèi))做好發(fā)射準(zhǔn)備，現(xiàn)場指揮根據(jù)現(xiàn)場天氣條件擇機(jī)向漳州空軍指揮所申請(qǐng)作業(yè)。

圖1 12時(shí)52分基本反射率

圖2 12時(shí)52分組合反射率

圖3 12時(shí)52分垂直積分液態(tài)含水量

3 人工影響天氣作業(yè)實(shí)施過程

現(xiàn)場指揮接到作業(yè)指令后，使用專用手機(jī)聯(lián)系漳州空軍指揮所，提前做好“作業(yè)前10分鐘”空域申請(qǐng)?，F(xiàn)場指揮根據(jù)發(fā)射場地設(shè)置安全區(qū)和禁區(qū)(見圖4)，指揮操作員按方位角260°調(diào)整好發(fā)射架的方位，操作員應(yīng)認(rèn)真檢查每枚火箭彈，確保其合格并可以安全使用，裝彈前將火箭彈上張貼的二維碼圖案拍照存檔，然后按順序依次裝入相應(yīng)的發(fā)射軌道并上下滑行，避免火箭彈發(fā)射時(shí)卡滯，在安全區(qū)合理布線(接頭暫不連上發(fā)射控制器)，操作員釋放身上的靜電，每枚火箭彈應(yīng)側(cè)身接線，完成后將發(fā)射架調(diào)整為發(fā)射仰角65°，現(xiàn)場指揮對(duì)方位角及仰角進(jìn)行校對(duì)，確保無誤?，F(xiàn)場指揮和操作員撤離到安全區(qū)，操作員需安放警示標(biāo)牌，并做好周邊的警戒工作?，F(xiàn)場指揮前往發(fā)射控制器所在位置，連通發(fā)射控制器，查看電阻值，并記錄下來，確?；鸺龔椀碾娮柚翟诎踩秶鷥?nèi)。所有準(zhǔn)備工作做好后，在人影綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)App將“到達(dá)”信息更改為“準(zhǔn)備就緒”信息，現(xiàn)場陸續(xù)聽到轟鳴的雷聲，能看見一道道閃電，西南風(fēng)風(fēng)力有所加強(qiáng)，現(xiàn)場指揮于13時(shí)07—08分使用專用手機(jī)聯(lián)系漳州空軍指揮所，報(bào)告所在作業(yè)點(diǎn)信息，經(jīng)度、緯度，準(zhǔn)備按260°方位角、65°仰角作業(yè)，獲得空管部門的“發(fā)射申請(qǐng)”通過后，現(xiàn)場指揮下達(dá)發(fā)射指令。在火箭彈發(fā)射期間，現(xiàn)場指揮與空軍漳州指揮所的通話保持暢通并錄音，作業(yè)完成后報(bào)告火箭彈發(fā)射數(shù)量及告知本次作業(yè)結(jié)束，現(xiàn)場指揮通過人影綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)App將“準(zhǔn)備就緒”信息更改為“作業(yè)完畢”信息，并與操作員傾聽火箭彈的自毀爆炸聲數(shù)量。

圖4 火箭發(fā)射場地安全區(qū)、禁區(qū)范圍

火箭彈爆炸自毀結(jié)束后，現(xiàn)場指揮電話匯報(bào)作業(yè)情況給龍巖區(qū)域指揮，并繼續(xù)觀察現(xiàn)場天氣變化。同時(shí)通過人影綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)移動(dòng)App，選擇作業(yè)信息上報(bào)，選擇作業(yè)點(diǎn)、作業(yè)日期，依次填入作業(yè)開始時(shí)間、作業(yè)結(jié)束時(shí)間、作業(yè)類型、服務(wù)領(lǐng)域、彈藥編碼、作業(yè)裝備、作業(yè)前天氣、作業(yè)后天氣、作業(yè)效果、作業(yè)面積、仰角、方位角、地面風(fēng)向、填報(bào)人，上傳相關(guān)錄音等內(nèi)容后再次校對(duì)，確認(rèn)無誤后保存并發(fā)送終端。區(qū)域指揮實(shí)時(shí)查看基本反射率(見圖5)、組合反射率(見圖6)和垂直積分液態(tài)含水量(見圖7)等相關(guān)資料后，作業(yè)點(diǎn)附近對(duì)流云層已向東移動(dòng)，回波強(qiáng)度減弱，缺乏作業(yè)的時(shí)機(jī)和條件，下達(dá)撤離作業(yè)點(diǎn)的指令。

圖5 13時(shí)14分基本反射率

圖6 13時(shí)14分組合反射率

圖7 13時(shí)14分垂直積分液態(tài)含水量

接到撤退指令后，現(xiàn)場指揮帶領(lǐng)操作員清點(diǎn)火箭彈數(shù)量、整理其他裝備、擦洗發(fā)射架，及時(shí)做好設(shè)備及彈藥的入庫管理工作。運(yùn)用人影綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)移動(dòng)App，按要求做好火箭彈安全管理工作[3]。

4 人工影響天氣作業(yè)過程中的注意事項(xiàng)

人工影響天氣作業(yè)是一項(xiàng)危險(xiǎn)系數(shù)較高的野外工作，現(xiàn)場指揮需熟知人工影響天氣的作業(yè)規(guī)范和操作規(guī)程。人工影響天氣作業(yè)裝備在出發(fā)前需仔細(xì)檢查，檢查旋轉(zhuǎn)手柄、發(fā)射器電池電量、電纜線頭航空插頭等，確保裝備屬于正常狀態(tài)；裝填火箭彈時(shí)，操作員需釋放自身靜電，并側(cè)身裝彈接線；所有人員撤離至安全區(qū)后，發(fā)射控制器才能連接發(fā)射線；火箭彈在準(zhǔn)備發(fā)射期間，現(xiàn)場指揮應(yīng)密切注意周邊的環(huán)境安全，叮囑操作員在安全區(qū)做好警戒工作，以防有些人員或車輛不慎闖入，存在安全隱患；與空軍指揮所聯(lián)系時(shí)，電話保持暢通不能中斷，使用戰(zhàn)斗口令式語言申請(qǐng)與確認(rèn)，同時(shí)做好錄音工作，有時(shí)恰逢雷聲或雨聲大，未聽清通話內(nèi)容時(shí)，需再次核實(shí)指令內(nèi)容，對(duì)申請(qǐng)的肯定與否定使用差別化的語言回復(fù)；火箭彈在發(fā)射過程中出現(xiàn)故障彈時(shí)，應(yīng)按故障彈處理流程進(jìn)行操作，有時(shí)因發(fā)射造成炮架震動(dòng)致使火箭彈接線與發(fā)射架接線柱連接松動(dòng)或脫落，超過5分鐘后方可派人前往查看原因；現(xiàn)場指揮與操作員應(yīng)認(rèn)真傾聽自毀爆炸聲數(shù)量與火箭彈發(fā)射數(shù)量是否一致，避免火箭彈殘骸給社會(huì)造成不良影響；現(xiàn)場指揮在填報(bào)人影綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)移動(dòng)App信息時(shí)，錄入相關(guān)信息后需再次確認(rèn)填報(bào)內(nèi)容的正確性和完整性，以免區(qū)域指揮審核時(shí)與電話上報(bào)內(nèi)容不一致，審核無法通過被駁回。

5 結(jié)束語

全球氣候不斷變化，冰雹、干旱等自然災(zāi)害現(xiàn)象頻發(fā)，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展影響越來越大。人工影響天氣作業(yè)在防災(zāi)減災(zāi)、保障人民生命財(cái)產(chǎn)、開發(fā)空中云水資源中發(fā)揮著越來越重要的作用，牢固樹立“人民至上、生命至上”的理念，在人工影響天氣過程中，現(xiàn)場指揮仔細(xì)梳理人工影響天氣作業(yè)流程及注意事項(xiàng)，對(duì)作業(yè)過程做好回顧分析和總結(jié)，可以減少安全事故的發(fā)生，有效提高社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。人影綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)移動(dòng)App利用成熟的二維碼和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過智能手機(jī)終端實(shí)時(shí)采集作業(yè)過程信息和火箭彈的狀態(tài)，熟悉每個(gè)模塊之間的功能及實(shí)時(shí)填寫相關(guān)信息，有效提升人工影響天氣作業(yè)的安全等級(jí)。